[发明专利]高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及阀座密封结构，具体地说是一种高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，属于流体控制技术领域。

背景技术

高压调节球阀在电厂、钢铁、炼油、煤化工等行业应用非常广泛。由于球阀特有的整球、同心旋转、双阀座等结构特点，使得其比其他形式的阀门能承受更大的压力和压差，目前高压调节球阀的公称压力等级可以达到ANSI 4500LB，而其他形式阀门通常只能在小于ANSI 1500LB的公称压力下工作。加上球阀具有流通能力大、压力损失小、密封效果好、制造及维护方便等优点，使得高压调节球阀在一些压力较高、需要频繁动作的使用场合需求量不断攀升。

在目前已有技术中，高压调节球阀通常采用蝶形弹簧或圆柱弹簧作为金属阀座的弹性补偿元件，依靠弹簧提供的弹力将金属阀座压紧在阀球表面，以此来保证良好的密封效果所必须的比压。在阀门动作过程中，金属阀座与阀球始终处于高压摩擦状态，使得高压球阀需要较大的操作扭矩，同时金属阀座与阀球密封面非常容易因频繁动作而损伤，因此采用上述结构的高压球阀比较适用于动作频率较低、特殊状况下需要紧急切断的使用场合。如果将上述阀门应用于需要长期频繁动作的调节工况，会导致阀门使用寿命大大缩短，其中金属阀座密封结构已成为此类高压调节工况中球阀动作灵活性及使用寿命的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其结构简单，采用该密封结构的高压调节球阀性能可靠，适合于在需要频繁动作的苛刻工况下使用，具有扭矩适中、耐磨损、动作灵活、使用寿命长等优点，保证装置长期高效、安全稳定运行。

按照本发明提供的技术方案：高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构，其特征在于：包括压力平衡式金属阀座、前密封环、金属弹性增能环和后密封环，所述压力平衡式金属阀座内端设有与阀球表面相配合的密封面；所述压力平衡式金属阀座外周壁上设置有台肩，所述阀体内腔内周壁上设置有台阶，所述金属弹性增能环设置在台肩与台阶之间；所述压力平衡式金属阀座上设有平衡孔，所述平衡孔内端开口位于密封面上，平衡孔外端开口位于台肩平面上；所述前密封环和后密封环均密封装配在压力平衡式金属阀座外周壁与阀座内腔内周壁之间，前密封环位于金属弹性增能环外侧，后密封环位于金属弹性增能环内侧。

作为本发明的进一步改进，所述压力平衡式金属阀座外端的外周壁上设置有第一环形沟槽，压力平衡式金属阀座内端的外周壁上设置有第二环形沟槽，所述前密封环嵌装在第一环形沟槽内，所述后密封环嵌装在第二环形沟槽内。

作为本发明的进一步改进，所述金属弹性增能环为空心结构，其空腔内充满惰性气体。

本发明与已有技术相比，具有以下优点：

1、本发明结构简单，采用该密封结构的高压调节球阀性能可靠，适合于在需要频繁动作的苛刻工况下使用，具有扭矩适中、耐磨损、动作灵活、使用寿命长等优点，保证装置长期高效、安全稳定运行。

2、本发明中的金属弹性增能环能够依靠金属弹性变形及惰性气体压缩变形所产生的弹力对压力平衡式金属阀座进行预紧，当阀门空载时以较低的比压使压力平衡式金属阀座贴合在阀球表面；

3、本发明中的金属弹性增能环为气囊压缩结构，使得其使用寿命相比普通碟形弹簧或圆柱弹簧得以大幅度提高。

附图说明

图1为本发明实施例金属阀座密封结构的结构示意图。

图2为应用图1中金属阀座密封结构的阀门处于关闭位置时的状态图。

图3为应用图1中金属阀座密封结构的阀门处于打开位置时的状态图。

图4为图1中压力平衡式金属阀座的结构示意图。

图5为图1中金属弹性增能环的结构示意图。

附图标记说明：1-阀体、1a-台阶、2-压力平衡式金属阀座、2a-台肩、2b-平衡孔、2c-第一密封凹槽、2d-第二密封凹槽、3-阀球、4-前密封环、5-金属弹性增能环、5a-空腔、6-后密封环、PV-阀座背压、P1-阀入口处压力、P2-阀腔压力。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：实施例中的高压调节球阀压力平衡式金属阀座密封结构主要由阀座2、前密封环4、金属弹性增能环5和后密封环6组成。