整体顶装式超高压、超低温硬密封球阀

摘要

一种整体顶装式超高压超低温硬密封球阀，该球阀主要由阀体(1)、阀盖(24)、带柄球体(3)、阀座(13)、后阀座(10)和阀杆轴承座(16)等组成。置于阀体(1)内部并穿过阀盖(24)中心处的带柄球体(3)，通过外作用力使带柄球体(3)旋转90度实现管路的启闭。密封是以带柄球体(3)两侧持有对称的后阀座(10)和阀座(13)，并以阀座蝶簧(12)弹力的推压持带柄球体(3)实现球面密封。阀杆的密封采用独特的自密封预紧装置三重密封结构，在低压力条件下能够确保密封，在高压力作用下，介质压力作用对承压环(17)实现自密封，从而避免填料密封需要高强度的压力，阀杆开启扭矩变得很大。

说明书

(一)技术领域

本发明申请涉及一种球阀，具体地涉及一种整体顶装式超高压、超低温硬密封球阀。

(二)背景技术

球阀是一种在工业生产领域广泛使用的阀门，但是在一些特殊要求的环境下，如深海海洋平台、天然气气库和航天装置等介质的切换中，在高压及超低温的环境下，球阀的密封、强度以及阀门扭矩都会出现问题，从而影响正常的使用。在长期的超低温、高压状态下的材料的硬度、强度、耐磨和耐腐蚀性能达不到理想的要求，往往需要高性能的球阀。

在超高压超低温的环境中，尤其需要一种密封效果好，启闭扭矩较小，能够在线更换或维修的球阀。

(三)发明内容

【要解决的问题】

提供一种适用于超高压超低温工况的球阀，尤其是能够经受压力范围为2000Psi～10000Psi(也就是13.8～138.5MPa)、温度范围为-196℃～260℃超高压超低温的球阀；

提供一种具有很好的耐腐蚀性、对30种腐蚀介质几乎可以忽略不计的球阀；

提供一种采用顶装式结构的球阀，该阀门可在线更换和维修，其阀座采用独特主、副密封分体减压结构；

提供一种阀杆的密封采用独特的自密封预紧装置三重密封结构(一是不锈钢金属O形圈、二是碟形弹簧预紧密封、三是压板填料)，使其在低压力条件下能够确保密封，在高压力作用下，介质作用在承压环实现自密封，从而避免填料密封需要高强度的预紧压力，使阀杆开启扭矩变得很大。所以采用独特的自密封预紧装置三重密封结构，阀门的扭矩达到纯扭矩操作。

提供一种具有防火、抗静电设计的球阀。

【技术方案】

一种整体顶装式超高压、超低温硬密封球阀，该硬密封球阀包括阀体1、置于阀体1内部的带柄球体3、阀盖24以及穿过阀盖24的阀杆，带柄球体3底端通过底轴承4和底轴承座2置于阀体1的底部中心处的凹槽中，带柄球体3的顶部与阀杆相连，压板26通过螺柱27和螺母28固定到阀盖24上，压板26围绕着阀杆将填料21压向阀盖24；在阀盖24与阀杆之间由上至下依次设置有不锈钢金属O形圈33、密封填料21、轴承环20、阀座蝶簧19、推力轴承18和承压环17，其中阀盖24也是通过螺柱和螺母固定到阀体1上。

在带柄球体3的外侧是阀座13，阀座13的外侧设置有后阀座10，后阀座10嵌有密封座11以保证后阀座10与阀座13之间的密封。

在后阀座10与阀体1之间由内向外依次设置有密封作用的不锈钢金属O形圈、密封环7、压环6和阀座蝶簧12。

带柄球体3的顶部与阀杆连接的位置处设置有阀杆轴承座16。

在阀盖24与阀体1之间设置有不锈钢金属O形圈42，在阀盖24与阀体1之间的端面上设置有不锈钢夹柔性石墨中法兰垫片32。

阀门的顶端设置有用于保护的支架31，启闭力矩转动装置在支架31上。

【有益效果】

阀门的阀体采用锻钢制造，即保证了高压力下作用下能保持其结构的抗压均衡性，有效避免了使用铸钢件存在的铸造缺陷。

球体采用整体结构，阀座采用独特主、副密封分体减压结构，主密封采用硬质合金和球体接触保证密封要求，副密封采用耐低温的聚合材料，一方面确保阀座密封性能，另一方面能够缓冲高压力的作用，使得阀门的密封比压减小，即使在超高压工况下，阀门的开启扭矩却很小。

阀杆的密封采用独特的压力自密封预紧结构，三重密封装置(一是不锈钢金属O型圈、二是蝶性弹簧预紧密封、三是压板填料)，在低压力条件下能够确保密封，在高压力作用下，介质作用在承压环实现自密封，从而避免填料密封需要高强度的压力，阀杆开启扭矩变得很大。所以采用独特的自密封预紧结构，三重密封装置，阀门的扭矩达到纯扭矩操作。

阀盖和阀体之间的密封采用金属O型圈和柔性石墨垫片双重密封，保证了阀门的微泄漏符合标准要求。

(四)附图说明

图1为球阀的纵向剖视图；

图2为图1中A部的局部放大示意图；

图3为图1中B部的局部放大示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图1-3来详细描述本整体顶装式超高压、超低温硬密封球阀的结构。为了便于说明阀门的结构，以阀杆伸出的方向为上，相反的方向为下；以球阀的中心的带柄球体为阀门内部，远离带柄球体的方向则为向外。

图1显示了整体顶装式超高压、超低温硬密封球阀的结构剖视图。该硬密封球阀在阀体(1)中心位置内置带柄球体(3)并球柄上部穿过阀杆轴承座(16)、承压环(17)、推力轴承(18)、蝶簧(19)、轴承环(20)、密封填料(21)、中法兰垫片(32)和阀盖(24)；同时在球体两侧持有对称的阀座(13)和后阀座(10)，并以阀座蝶簧(12)弹力推压带柄球体(3)，实现球面密封。在阀盖(24)通过螺栓(27)螺母(28)固定到阀体上(1)，再将密封填料(21)装入阀盖(24)填料腔压紧压板(26)，实现球柄部密封。

所述整体顶装式超高压、超低温硬密封球阀，该硬密封球阀包括阀体(1)、置于阀体(1)内部的带柄球体(3)、阀盖(24)以及穿过阀盖(24)的阀杆，带柄球体(3)底端通过底轴承(4)和底轴承座(2)置于阀体(1)的底部中心处的凹槽中，带柄球体(3)的顶部与阀杆相连，压板(26)通过螺柱(27)和螺母(28)固定到阀盖(24)上，压板(26)围绕着阀杆将填料(21)压向阀盖(24)；在阀盖(24)与阀杆之间由上至下依次设置有不锈钢金属O形圈(33)、密封填料(21)、轴承环(20)、阀座蝶簧(19)、推力轴承(18)和承压环(17)，其中阀盖(24)也是通过螺柱和螺母固定到阀体(1)上。

在带柄球体(3)的外侧是阀座(13)，阀座(13)的外侧设置有后阀座(10)，后阀座(10)嵌有密封座(11)以保证后阀座(10)与阀座(13)之间的密封。在后阀座(10)与阀体(1)之间由内向外依次设置有密封作用的不锈钢金属O形圈、密封环(7)、压环(6)和阀座蝶簧(12)。带柄球体(3)的顶部与阀杆连接的位置处设置有阀杆轴承座(16)。在阀盖(24)与阀体(1)之间设置有不锈钢金属O形圈(42)，在阀盖(24)与阀体(1)之间的端面上设置有不锈钢夹柔性石墨中法兰垫片(32)。阀门的顶端设置有用于保护的支架(31)，启闭力矩转动装置在支架(31)上。其中的启闭力矩转动装置在附图中没有示出，各种已知的合适的启闭力矩转动装置都已用作动力装置，实现自动控制阀门的启闭，对于这一点在此就不在一一详述。

图2显示出带柄球柄(3)与阀盖(24)内部第一次密封结构。它是以带柄球柄穿过阀杆轴承座(16)、承压环(17)、推力轴承(18)、蝶簧(19)、轴承环(20)、密封填料(21)通过阀盖(24)上的螺栓(27)、螺母(28)压紧使内蝶簧(19)受力产生弹力达到球柄内部第一次密封。

图3则显示出带柄球体(3)两侧持有对称的阀座(13)的外侧设置后阀座(10)，并在阀座(13)和后阀座(10)之间设置密封嵌块，保证之间密封。同时在后阀座(10)与阀体(1)之间由内向外依次设置有密封作用的不锈钢金属O型圈(33)、密封环(7)、压环(6)和阀座蝶簧(12)。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的一个可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。