專利名稱：一種單向壓力自平衡截止閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種閥門(mén)，尤其涉及一種適用于高溫、高壓或腐蝕環(huán)境下，作為截?cái)嗷蚪油▎蜗蛄鲃?dòng)介質(zhì)管道的單向壓力自平衡截止閥。
技術(shù)背景 閥門(mén)是石化、油田、冶金、熱電廠等壓力管道上不可缺少的重要機(jī)械產(chǎn)品，由于現(xiàn)有閥門(mén)技術(shù)產(chǎn)品的使用過(guò)程中，必須克服啟閉件上承受的介質(zhì)壓力才能啟閉閥門(mén)，當(dāng)閥門(mén)用于高溫、高壓和大通徑管道時(shí)，介質(zhì)壓力不僅造成閥門(mén)的操作力非常大，也極易造成閥門(mén)密封面的損傷和泄漏。壓力自平衡閥能夠通過(guò)壓力自平衡原理，使作用在啟閉件上的介質(zhì)壓力自平衡，從而從根本上消除介質(zhì)壓力對(duì)閥門(mén)操作性能、密封質(zhì)量及密封壽命等方面的影響。壓力自平衡閥已成為現(xiàn)有閥門(mén)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑，而實(shí)現(xiàn)壓力自平衡截止閥的關(guān)鍵技術(shù)是對(duì)壓力自平衡結(jié)構(gòu)的密封?，F(xiàn)有的壓力自平衡結(jié)構(gòu)的密封技術(shù)通常采用“0”型、“Y”型等密封圈進(jìn)行密封，由于該類密封圈的密封依賴于介質(zhì)自身壓力對(duì)密封圈形成的壓力自密封，使得密封圈的密封程度與介質(zhì)壓力的高低無(wú)關(guān)，也與安裝密封圈時(shí)的密封預(yù)緊力的大小無(wú)關(guān)，其密封程度不隨密封圈磨損后密封預(yù)緊力的下降而改變，因此具有持久可靠的密封質(zhì)量和密封壽命。由于“0”型、“Y”型等密封圈必須采用高密度的彈性材料制成，目前能夠用于制作“0”型、“Y”型等密封圈的材料均為不耐高溫的橡膠、塑料等材料。由于密封圈材料的限制，迄今壓力自平衡截止閥的適用溫度仍限制在200°C以下，無(wú)法用于面廣量大的高溫壓力管道。研究發(fā)現(xiàn)，一些低密度的密封材料具有耐高溫、耐腐蝕的性能。例如，柔性石墨就是一種松散的低密度耐高溫材料，在高溫、高壓或輻射條件下工作，不發(fā)生分解，變形或老化，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通常用于高溫桿件的密封填料。由于柔性石墨不是高密度密封材料，因此不適用于制作“0”型、“Y”型等密封圈。發(fā)明人在2003年申請(qǐng)的專利(CN 2637835Y)可耐高溫的壓力自平衡截止閥中，將耐高溫的柔性石墨作為密封材料應(yīng)用于自平衡截止閥，解決密封材料耐高溫的問(wèn)題。在該專利中，閥門(mén)采用柔性石墨等耐高溫密封材料制作密封圈，并通過(guò)設(shè)置壓環(huán)壓緊密封圈的方法來(lái)彌補(bǔ)該類耐高溫密封材料的低密度問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)密封圈對(duì)閥瓣外圓與閥體之間的密封。但是，該結(jié)構(gòu)中由于密封結(jié)構(gòu)不具備壓力自密封特性，密封圈對(duì)閥瓣的密封程度完全依賴于壓環(huán)對(duì)密封圈壓緊后產(chǎn)生的密封預(yù)緊力，使用過(guò)程中其密封程度會(huì)隨著閥瓣對(duì)密封圈的磨損而下降，因此該專利的密封壽命還不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求。為了提高柔性石墨填料的應(yīng)用效果，劉望有曾公開(kāi)了一種新型結(jié)構(gòu)的截止閥，并公開(kāi)了以下技術(shù)特征(參見(jiàn)化肥工業(yè)，1989年第2期第39頁(yè)右欄第11行至第24行，新結(jié)構(gòu)截止閥示意圖)閥門(mén)中自上而下依次設(shè)有填料壓蓋、填料、墊片，可以通過(guò)旋緊閥門(mén)的手輪使得填料壓蓋和墊片共同擠壓填料。填料壓蓋與填料的接觸面是球面的，使密封度大大提高，球面的作用還能使填料上部的磨損隨時(shí)得以補(bǔ)償。該文章中提到，是通過(guò)設(shè)置填料壓蓋對(duì)填料施加壓緊力，來(lái)獲得填料對(duì)閥頭桿部的密封，并通過(guò)采用填料壓蓋與填料的接觸面為球面，來(lái)增強(qiáng)填料對(duì)閥頭桿部的壓緊力，從而進(jìn)一步提高填料內(nèi)圓對(duì)閥頭桿部的密封。但實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)閥頭的密封，不僅取決于填料內(nèi)圓對(duì)閥頭桿部的密封，還取決于填料外圓與填料函之間的密封，隨著使用過(guò)程中閥頭桿部對(duì)填料內(nèi)圓的磨損，必然導(dǎo)致填料內(nèi)、外圓的密封預(yù)緊力隨之下降，當(dāng)密封預(yù)緊力低于介質(zhì)壓力時(shí)，泄漏隨即發(fā)生在密封預(yù)緊力相對(duì)較低的填料的外圓與填料函之間，并沿填料壓蓋的外圓與填料函之間流出。該文章中也提到“填料有的一二個(gè)月都不用壓緊”，由此可見(jiàn)該文中所提到的截止閥不僅密封壽命短，而且必須多次和及時(shí)的壓緊填料才能保持對(duì)閥頭 的密封，該文章中公開(kāi)的技術(shù)方案根本不適用壓力自平衡閥的密封環(huán)境。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用壽命長(zhǎng)的能夠?qū)崿F(xiàn)耐高溫高壓、耐腐蝕的單向壓力自平衡截止閥。技術(shù)方案本實(shí)用新型所述的單向壓力自平衡截止閥，包括閥體、閥瓣、壓環(huán)、閥蓋、閥桿和平衡孔；所述閥瓣設(shè)置在所述閥體的腔體內(nèi)；所述壓環(huán)通過(guò)螺紋聯(lián)接設(shè)置在所述閥體的腔體上部；所述閥蓋與所述閥體固定聯(lián)接；所述閥桿穿過(guò)所述閥蓋，其下端部與所述閥瓣活動(dòng)聯(lián)接；所述閥瓣的外圓與所述壓環(huán)以及所述閥體之間構(gòu)成的環(huán)形溝槽內(nèi)自上而下依次設(shè)有由耐高溫或耐腐蝕的剛性材料制成的墊圈和由耐高溫或耐腐蝕的密封材料制成的密封圈，所述墊圈和閥體的腔體中部與所述閥瓣的外圓間隙配合；所述墊圈的下端面和所述閥體環(huán)形溝槽底部的形狀為向閥瓣內(nèi)方向擠壓所述密封圈的圓錐面、斜面或球面。通過(guò)旋緊壓環(huán)使得墊圈和閥體環(huán)形溝槽底部共同向內(nèi)擠壓密封圈，并在密封圈的內(nèi)圓表面獲得較其外圓表面更大的密封預(yù)緊力，在閥體環(huán)形溝槽底部獲得足夠的密封擠壓力，阻斷密封圈的外圓表面的介質(zhì)通道。本實(shí)用新型所述耐高溫密封材料優(yōu)選為柔性石墨材料，耐腐蝕密封材料優(yōu)選為聚四氟乙烯材料，隨著科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的密封材料被發(fā)現(xiàn)、被合成，任何具有耐高溫或耐腐蝕或其他的功能的密封材料都能采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自密封效果；所述剛性材料可以為金屬材料或陶瓷材料，也可以為其他任何能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)明目的的剛性材料。本實(shí)用新型所述墊圈和所述壓環(huán)可以分別制成兩個(gè)獨(dú)立的零件，也可以制成同一個(gè)零件，比較優(yōu)選為制成兩個(gè)單獨(dú)的零件。所述平衡孔可以設(shè)置在所述閥瓣或所述閥桿上。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是1、本實(shí)用新型單向壓力自平衡截止閥的壓力自密封結(jié)構(gòu)，使得采用低密度、耐高溫或耐腐蝕的密封材料，比如柔性石墨等，也能獲得類似于“0”型、“Y”型密封圈的壓力自密封特性，使其具有持久可靠的密封質(zhì)量和密封壽命，從根本上解決了壓力自平衡截止閥迄今無(wú)法用于高溫介質(zhì)環(huán)境的技術(shù)難題，使得本實(shí)用新型產(chǎn)品適用于650°C以上單向流動(dòng)介質(zhì)的高溫、高壓管道的截?cái)嗷蜷_(kāi)啟；同時(shí)，采用耐腐蝕的密封材料，比如聚四氟乙烯等，也同樣可以獲得壓力自密封特性，并適用于多種腐蝕性的介質(zhì)環(huán)境；2、本實(shí)用新型單向壓力自平衡截止閥，使得閥瓣上承受的介質(zhì)壓力自平衡，閥門(mén)操作十分輕松，不僅降低了手動(dòng)閥門(mén)的人工操作勞動(dòng)強(qiáng)度，而且顯著降低了電動(dòng)、氣動(dòng)閥門(mén)的輔助裝置能耗，還極大的拓寬了截止閥在雙向流動(dòng)的大通徑高溫高壓管道上的應(yīng)用；3、采用不同材料制作，可廣泛適用于各種通徑的單向流動(dòng)的高溫、高壓及腐蝕性介質(zhì)管道；實(shí)際應(yīng)用中的石化、油田、冶金或電廠等管道系統(tǒng)，大量采用的單向流動(dòng)的高溫高壓管道，本實(shí)用新型已通過(guò)的大量單向高溫高壓密封性能及可靠性實(shí)驗(yàn)，以及高溫高壓管道的實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)表明，本實(shí)用新型與現(xiàn)有閥門(mén)相比具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具有十分廣闊應(yīng)用前景。

圖I為本實(shí)用新型單向壓力自平衡截止閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為密封圈預(yù)緊時(shí)的受擠壓力示意圖。圖3為密封圈對(duì)閥瓣的壓力自密封受力示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例I :如圖I所示，本實(shí)用新型所述單向壓力自平衡截止閥，包括閥體I、閥瓣4、壓環(huán)8、閥蓋9、閥桿11和平衡孔13 ;閥體I內(nèi)設(shè)有上通道3、下通道19及內(nèi)通道21，在內(nèi)通道21的上端面上設(shè)有與所述閥瓣4密封的第一密封面2，其形狀為平面、圓錐面或球面；所述閥瓣4設(shè)置在所述閥體I的腔體內(nèi)；閥瓣4的下端面20上設(shè)有與所述閥體I密封的第二密封面18，其形狀為平面、圓錐面或球面；所述壓環(huán)8通過(guò)螺紋聯(lián)接設(shè)置在所述閥體I的腔體上部；所述閥蓋9與所述閥體I固定聯(lián)接；所述閥桿11穿過(guò)所述閥蓋9，其下端部與所述閥瓣4活動(dòng)聯(lián)接，閥桿11可攜帶閥瓣4在閥體I腔體中作上下移動(dòng)，形成本實(shí)用新型的開(kāi)啟或關(guān)閉；所述平衡孔13設(shè)置在所述閥瓣4或所述閥桿11上，使置于閥瓣4下端面20下方的閥體I下通道19與置于閥瓣4上端面12上方的閥體I、閥蓋9聯(lián)接腔10溝通；所述閥瓣4的外圓與所述壓環(huán)8以及所述閥體I之間構(gòu)成的環(huán)形溝槽內(nèi)自上而下設(shè)有墊圈7和密封圈6 ;所述密封圈6采用密封材料制成，可以根據(jù)需要采用不同的密封材料，本實(shí)施例為了達(dá)到耐高溫的目的，采用的密封材料為柔性石墨；所述墊圈7采用金屬材料制成，所述墊圈7和閥體I的腔體中部5與所述閥瓣4的外圓間隙配合；所述墊圈7的下端面14和所述閥體I環(huán)形溝槽底部17的形狀為向閥瓣內(nèi)方向擠壓所述密封圈的圓錐面、斜面或球面。通過(guò)旋緊壓環(huán)8，對(duì)密封圈施加擠壓力N_；力，使得墊圈7和閥體I環(huán)形溝槽底部17共同向內(nèi)擠壓密封圈6，并在密封圈6的內(nèi)圓表面16獲得較其外圓表面15更大的密封預(yù)緊力Nswma，在閥體I環(huán)形溝槽底部17獲得足夠的密封擠壓力N’ 力，阻斷了密封圈6的外圓表面15的介質(zhì)通道。密封圈6的受力不意圖如圖2所不。墊圈7與壓環(huán)8可分別制成兩個(gè)獨(dú)立的零件或合制成同一個(gè)零件。本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明的截止閥與壓力管道聯(lián)接后，當(dāng)截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，在閥桿的推動(dòng)下，閥瓣下端面與閥體內(nèi)通道上端面貼緊構(gòu)成密封。介質(zhì)的壓力自平衡原理為若介質(zhì)從下通道進(jìn)入時(shí)，介質(zhì)壓力作用在閥瓣的下端面的同時(shí)，又通過(guò)閥瓣或閥桿上所設(shè)平衡孔傳遞至閥體、閥蓋聯(lián)接腔并作用在閥瓣的上端面，沿閥瓣的軸向形成一對(duì)方向相反、相互抵消的軸向力，實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)對(duì)閥瓣的壓力自平衡；若介質(zhì)從上通道進(jìn)入時(shí)，介質(zhì)壓力作用在閥瓣的外圓表面上形成相互抵消的徑向力，實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)對(duì)閥瓣的壓力自平衡。本發(fā)明處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，在閥桿的拉動(dòng)下，閥瓣被提起直至完全開(kāi)啟閥門(mén)。下面按本實(shí)用新型規(guī)定的從閥體下通道進(jìn)入的介質(zhì)流向，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型截止閥密封圈的介質(zhì)壓力自密封原理當(dāng)壓力介質(zhì)從閥體下通道進(jìn)入時(shí)，介質(zhì)壓力自密封原理如圖3所示壓力介質(zhì)通過(guò)閥瓣或閥桿上所設(shè)平衡孔傳遞至閥體、閥蓋聯(lián)接腔，再沿上墊圈與閥瓣之間的縫隙滲入預(yù)緊力較小的上密封圈的外圓表面，由于在閥體環(huán)形溝槽底部形成的密封阻斷力是沿閥瓣軸向Nsffi力與％_ 力的總和，能夠可靠持久的阻斷沿密封圈的外圓表面繼續(xù)下行的介質(zhì)通道，使得滲入上密封圈的外圓表面的壓力介質(zhì)則對(duì)上密封圈的外圓表面形成擠壓，即，并迫使上密封圈的內(nèi)圓表面與閥瓣的外圓進(jìn)一步貼緊，構(gòu)成上密封 圈對(duì)閥瓣的壓力自密封。本實(shí)用新型密封圈的內(nèi)圓表面對(duì)閥瓣的外圓表面的密封力，主要是通過(guò)介質(zhì)壓力在上密封圈的外圓表面形成擠壓，進(jìn)而在上密封圈的內(nèi)圓表面與閥瓣外圓上形成介質(zhì)貼緊力，由于該介質(zhì)貼緊力是由介質(zhì)壓力自身形成的自密封力，并隨著介質(zhì)壓力的升高而愈加可靠，其密封程度不僅與介質(zhì)壓力的高低無(wú)關(guān)，還與上密封圈的內(nèi)圓表面對(duì)閥瓣外圓的密封預(yù)緊力的大小無(wú)關(guān)，解決了利用耐高溫材料進(jìn)行介質(zhì)壓力自密封的關(guān)鍵技術(shù)，也實(shí)現(xiàn)了盡管閥瓣的外圓表面對(duì)上密封圈的內(nèi)圓表面的磨損，會(huì)導(dǎo)致本實(shí)用新型密封預(yù)緊力的下降，但卻不會(huì)導(dǎo)致本實(shí)用新型密封程度的下降，而本實(shí)用新型所具有的磨損自動(dòng)補(bǔ)償功能僅用于提供持續(xù)不斷的密封預(yù)緊力。因此，本實(shí)用新型不是通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置零件與密封件進(jìn)行擠壓來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，本發(fā)明只需通過(guò)適當(dāng)旋緊壓環(huán)，在上密封圈的內(nèi)圓表面與閥瓣的外圓表面上，獲得遠(yuǎn)小于介質(zhì)壓力的密封預(yù)緊力，就能得到持久可靠的密封質(zhì)量和密封壽命。下面通過(guò)進(jìn)一步的具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明產(chǎn)品穩(wěn)定的性能密封及壽命試驗(yàn)__
權(quán)利要求1.一種單向壓力自平衡截止閥，包括閥體(I)、閥瓣(4)、壓環(huán)(8)、閥蓋(9)、閥桿(11)和平衡孔(13);所述閥瓣(4)設(shè)置在所述閥體(I)的腔體內(nèi)；所述壓環(huán)(8)設(shè)置在所述閥體(I)的腔體上部；所述閥蓋(9)與所述閥體(I)固定聯(lián)接；所述閥桿(11)穿過(guò)所述閥蓋(9)，其下端部與所述閥瓣(4)活動(dòng)聯(lián)接；其特征在于所述閥瓣(4)的外圓與所述壓環(huán)(8)以及所述閥體(I)之間構(gòu)成的環(huán)形溝槽內(nèi)自上而下依次設(shè)有由耐高溫或耐腐蝕的剛性材料制成的墊圈(7)和由耐高溫或耐腐蝕的密封材料制成的密封圈(6),所述墊圈(7)的下端面(14)和所述閥體(I)環(huán)形溝槽底部(17)的形狀為向閥瓣內(nèi)方向擠壓所述密封圈(6)的圓錐面、斜面或球面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述壓環(huán)(8)通過(guò)螺紋連接設(shè)置在所述閥體(I)的腔體上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述墊圈(7)和閥體(O的腔體中部(5)與所述閥瓣(4)的外圓間隙配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述耐高溫的密封材料為柔性石墨；所述耐腐蝕的密封材料為聚四氟乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述剛性材料為金屬或陶瓷。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述墊圈(7)和所述壓環(huán)(8)為合制成的同一個(gè)零件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述平衡孔(13)設(shè)置在所述閥瓣(4 )或所述閥桿(11)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述閥體(I)上設(shè)置有與所述閥瓣(4)貼合密封的第一密封面(2)，其形狀為平面、圓錐面或球面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單向壓力自平衡截止閥，其特征在于所述閥瓣(4)上設(shè)置有與所述閥體(I)貼合密封的第二密封面(18 )，其形狀為平面、圓錐面或球面。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種單向壓力自平衡截止閥，包括閥體、閥瓣、壓環(huán)、閥蓋、閥桿和平衡孔；閥瓣設(shè)置在閥體的腔體內(nèi)；壓環(huán)通過(guò)螺紋聯(lián)接設(shè)置在閥體的腔體上部；閥蓋與閥體固定聯(lián)接；閥桿穿過(guò)閥蓋，其下端部與閥瓣活動(dòng)聯(lián)接；閥瓣的外圓與壓環(huán)以及閥體之間構(gòu)成的環(huán)形溝槽內(nèi)自上而下依次設(shè)有墊圈和密封圈，所述墊圈的下端面和所述閥體環(huán)形溝槽底部的形狀為向閥瓣內(nèi)方向擠壓所述密封圈的圓錐面、斜面或球面。本實(shí)用新型的單向自密封結(jié)構(gòu)，采用低密度、耐高溫的密封材料也能獲得類似于“O”型、“Y”型密封圈的壓力自密封特性，使其具有持久可靠的密封質(zhì)量和密封壽命，從根本上解決了壓力自平衡截止閥用于高溫介質(zhì)環(huán)境的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)F16K1/38GK202381720SQ20112031142
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者周君 申請(qǐng)人:周君