[发明专利]一种可强制密封的低扭矩平板闸阀

说明书

本发明涉及石油机械技术领域，具体涉及一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，包括阀体和位于阀体内的闸板，阀体内分别设有环形槽，两个环形槽内依次密封安装有主阀座和可控阀座，闸板位于两个主阀座之间且两侧面与主阀座滑动密封，主阀座的内壁上设有多个介质通孔，主阀座上设有与介质通孔连通的主阀座封闭环槽；可控阀座与主阀座活动接触，可控阀座与环形槽底部相近的一端设有可控阀座封闭环槽，阀体上设有与可控阀座封闭环槽和环形槽连通的外控通道。本发明通过介质压力和外部控制压力分别推动主阀座和外控阀座，做到高、低压状态下都能可靠密封；在实现前座密封、阀腔内无压的情况下，做到大幅降低开关扭矩，满足高压大通径闸阀的需要。

技术领域

本发明涉及石油石化机械技术领域，具体涉及一种可强制密封的低扭矩平板闸阀。

背景技术

平板闸阀在石油石化领域广泛应用。常用密封方式是后座密封，闸板在介质压力作用下被推向后阀座（简称后座，即出口端阀座），形成闸板和后座的密封。由于闸板向后座位移，使前座（进口端阀座）与闸板的密封性能降低，介质就会进入阀腔，当温度升高时阀腔压力急剧升高，容易造成阀杆密封和阀盖密封失效，造成安全环保事故；而且，阀腔压力的存在影响闸阀在线维护，隐患不能及时排除。另外，作用力FMH作用在后阀座上形成的实际比压，接近或超过材料的许用比压，严重影响闸板阀座的寿命，为提高许用比压，业内采用了特种钢以及钨钴类硬质合金超音速喷涂等最好的材料和工艺，阀杆、螺母也采用特种材料及热处理手段。即便如此不惜成本，新材料新工艺的发展速度仍然不能满足高压大通径闸阀的需求。

为做到阀腔无压，需要实现前座密封。双阀座（闸板两侧各一组阀座，每组阀座有内外两个阀座）闸阀利用介质压力作用在内外阀座之间，将两个阀座撑开，能增加前座密封效果，但是在低压时前座密封性能大幅度降低，很难实现从零到最高压力全过程阀腔无压。为实现前座密封，有的闸阀采用轴向弹簧蓄能圈或异形弹簧，其弹性作用力与介质腐蚀、介质温度、阀座位移量等因素成反比，是不稳定、不可靠、不可控的作用力，致使前座密封不可靠。

密封的必要条件是实际密封比压要大于密封必需比压，密封必需比压公式为计算公式中有介质系数要求，常温液体的系数n是1，气体、轻质油、高温液体及高温油气介质系数n是1.4-2。前座密封要满足介质系数的前提条件是阀座作用面宽度bo（受介质推力的一面）要大于密封面宽度bm（与闸板密封的一面），这种结构会使闸板与阀座间的作用力呈指数级增大。而且现有技术中的密封力全靠介质压力，介质压力可测不可控，不能实现强制密封，低压时难以达到高温油气介质密封必需比压。

闸阀密封原理决定了介质对闸板的作用力都施加到后座上，介质压力越高，作用力越大，导致开关扭矩增大，容易造成阀杆与螺母传动失效、安全销剪断甚至阀杆断裂等事故。在高压高温状态下，还容易引起闸板与阀座磨损拉伤，破坏密封，严重者闸板与阀座“咬死”不能开关，致使系统失控。

随着油田开发的需要，闸阀通径越来越大，介质压力越来越高（从70、105到140MPa，将来会有175MPa或更高），要在高压大通径闸阀上同时满足阀腔无压、开关扭矩小这两个条件是业内的难题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可实现前座密封、密封力可控的可强制密封的低扭矩平板闸阀。

本发明的技术方案是：

一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，包括阀体和位于阀体内的闸板，所述阀体位于阀腔的两侧内壁上分别设有环形槽，所述环形槽与阀体的流道孔同轴设置，两个环形槽内由外向内依次密封安装有：

主阀座，所述主阀座的内孔直径与流道孔直径相同，所述闸板位于两个主阀座之间且两侧面与主阀座滑动密封，所述主阀座的内壁上设有多个用于介质通过的介质通孔，所述主阀座与环形槽底部相近的端部设有与介质通孔连通的主阀座封闭环槽；