專利名稱：球面線密封波紋管截止閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種球面線密封和采用多層波紋管及迷蹤填料技術(shù)防止閥桿軸向泄漏的截止閥，主要應(yīng)用于較高溫度、較大壓力、對(duì)介質(zhì)泄漏零容忍的場合，如核電站、船舶核動(dòng)力裝置一回路邊界的中、小口徑閥門。
背景技術(shù)：
截止閥用于實(shí)現(xiàn)流體介質(zhì)的截?cái)?，其關(guān)鍵技術(shù)包括流體的內(nèi)密封和外密封。對(duì)于內(nèi)密封，一般采用平面密封、錐面密封和球面密封的金屬-金屬硬密封形式。在高溫高壓大口徑閥門使用領(lǐng)域，平面密封結(jié)構(gòu)使用比較頻繁；錐面密封用在中小口徑的較多。平面密封由于密封面較大，堆焊的硬質(zhì)合金面較寬，開關(guān)閥門的軸向カ較大；高溫高 壓流體介質(zhì)易對(duì)密封面造成沖刷和磨損。錐面密封的自對(duì)中性能較差，裝配精度要求較高，使用過程中，易受到高速流體的擾動(dòng)造成定位超差，破壞密封效果。從日常維修統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，對(duì)于經(jīng)常動(dòng)作的閥門，平面密封和錐面密封這兩種密封面結(jié)構(gòu)的閥門，維修和更換周期都比較短；特別是壓力邊界上的中小口徑閥門，由于使用頻度較高，錐面和平面類型的密封面受到破壞的幾率較高，影響了動(dòng)力裝置的使用。球面密封是錐面密封的ー種變形，由于其球面的自定位功能，消除了裝配時(shí)對(duì)安裝精度的較高要求；在閥門開關(guān)過程中，閥球的自找正能保證閥門開關(guān)時(shí)的靈敏度和穩(wěn)定度。球面密封的自補(bǔ)償功能通過閥球和閥座球面的配合移動(dòng)，對(duì)密封面的損傷在一定程度內(nèi)進(jìn)行修正。對(duì)于外密封，一般采用填料形式的軸向密封形式，并且填料函的結(jié)構(gòu)也經(jīng)過了多年的改進(jìn)大大改善了軸向動(dòng)密封的性能。對(duì)于高溫高壓帶有放射性的介質(zhì)，單純的填料密封形式已不能滿足安全設(shè)計(jì)的要求，為此出現(xiàn)了全封閉帶屏蔽套的閥門，這種閥門的口徑一般都用在DN65以上的閥門，現(xiàn)階段在DN32 口徑上也出現(xiàn)了這種結(jié)構(gòu)。但是這種結(jié)構(gòu)閥門先天就存在的一個(gè)問題就是體積過大，不能用在較小口徑上。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可靠性高、使用壽命長、維修保養(yǎng)方便的零泄漏小口徑截止閥。球面線密封波紋管截止閥，包括閥體I、閥蓋2、上閥桿12、壓緊螺帽3、手輪4、閥瓣組件、波紋管組件、填料函組件；閥體I內(nèi)部設(shè)有ー凸臺(tái)；閥瓣組件包括閥瓣座6和閥球7，閥球7設(shè)于閥體I內(nèi)的凸臺(tái)上，閥球7通過滾邊形式固定于閥瓣座6上，閥瓣座6的上端部設(shè)有用于與波紋管組件連接的螺紋接ロ ；波紋管組件包括下閥桿8、上襯環(huán)9、波紋管10和下襯環(huán)11，下閥桿8的外部從上往下依次套有上襯環(huán)9、波紋管10和下襯環(huán)11，上襯環(huán)9底面與閥體I的接觸面通過金屬-金屬硬平面形式密封，上襯環(huán)9、波紋管10和下襯環(huán)11焊接固定為一體并與下閥桿8通過焊接連接，形成一個(gè)密閉的空腔，隔離下閥桿8與流體介質(zhì)的接觸，實(shí)現(xiàn)第一層的軸向密封；下閥桿8的下端與閥瓣座6的螺紋接ロ相接，下閥桿8的上端與上閥桿12的底端通過T型活接頭連接；填料函組件包括填料壓蓋13、迷宮型填料14和填料墊15，填料墊15套在上閥桿12的中部，迷宮型填料14填充于填料墊15上，填料壓蓋13放置在迷宮型填料14上，向填料壓蓋13施加壓力，驅(qū)使迷宮型填料14變形在其內(nèi)部形成不同大小的流道，阻礙流體介質(zhì)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第二層的軸向密封；閥蓋2的底端連接閥體1，上端連接用于向填料壓蓋13施加預(yù)緊カ的壓緊螺帽3，閥瓣組件、波紋管組件、上閥桿12和填料函組件均封裝于閥蓋2內(nèi)；上閥桿12的上端穿過壓緊螺帽3連接手輪4。進(jìn)ー步地，所述閥球7采用精密軸承用鋼珠。進(jìn)ー步地，所述下閥桿8上安裝有限位平鍵以防止閥桿過行程。進(jìn)ー步地，所述波紋管10采用多層薄壁結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果是I、閥體密封面采用凸臺(tái)設(shè)計(jì)，方便密封面的研磨加工，提高表面的粗糙度等級(jí)；密封面抬高，利用流體的流動(dòng)特性，將固體異物顆粒積存在低洼處，避免異物附著在堆焊密封層上，防止閥門關(guān)閉時(shí)壓傷或劃傷密封面；2、利用閥球球面的自定位特性，降低安裝時(shí)的精度要求，避免軸線不對(duì)中產(chǎn)生的密封面接觸不良、密封比壓不均衡等問題；3、密封面采用球面配合，利用球面密封面的自補(bǔ)償特性，對(duì)密封面輕微劃傷進(jìn)行自修正，延長使用可靠性；后期維修時(shí)，采用球體研磨棒，成形好，定位不易偏差；4、為了防止波紋管組件意外破損后介質(zhì)沿閥桿泄漏，設(shè)置了閥桿填料函，填料內(nèi)部采用動(dòng)密封效果較好的迷宮式結(jié)構(gòu)，一同防止閥門沿閥桿的外漏。進(jìn)ー步優(yōu)選地，波紋管采用多層薄壁結(jié)構(gòu)，材料采用彈塑性能好的奧氏體不銹鋼，經(jīng)過多重?zé)崽幚砉に囅牧蠎?yīng)力，提高其變形性能，拉變形可達(dá)閥門公稱通徑的1/2，波紋管工作壽命；多層波紋管和迷蹤結(jié)構(gòu)填料的組合用于小口徑(DN25以內(nèi))閥門在高溫高壓條件下，特別是放射性介質(zhì)環(huán)境下，可以很好的解決的軸向泄漏的問題。

圖I為本實(shí)用新型的剖視圖；圖2為圖I中閥體I的局部剖視圖；圖3為閥瓣組件I的剖視圖；圖4為波紋管組件II的外形圖；圖5為T型活接頭閥桿示意圖；圖6為填料函剖視圖。圖中1-閥體，2-閥蓋，3-壓緊螺帽，4-手輪，5-堆焊硬質(zhì)合金的密封面凸臺(tái)，6-閥瓣座，7-閥球，8-下閥桿，9-上襯環(huán)，10-波紋管，11-下襯環(huán)，12-T型活接頭上閥桿，13-填料壓蓋，14-迷宮型填料，15-填料墊，I -閥瓣組件，II -波紋管組件。
具體實(shí)施方式
[0029]如圖I 圖6所示，球面線密封波紋管截止閥，它包括閥體I、閥蓋2、閥瓣組件I、波紋管組件II、上閥桿12、填料函組件、壓緊螺帽3和手輪4。閥瓣組件I設(shè)于閥體I內(nèi)，用于流體介質(zhì)的截?cái)?。如圖3所示，閥瓣組件包括閥瓣座6和閥球7。閥體I內(nèi)部設(shè)有ー凸臺(tái)，閥球7設(shè)于凸臺(tái)上方，閥球7通過滾邊形式固定于閥瓣座6上，閥瓣座6的上端部設(shè)有螺紋接ロ，用于與波紋管組件連接。凸臺(tái)與閥球形成球面配合，利用球面密封面的自補(bǔ)償特性，可對(duì)密封面輕微劃傷進(jìn)行自修正，延長使用可靠性。閥球優(yōu)選采用精密軸承用鋼珠，鋼珠的硬度比閥座密封面堆焊層稍高，利用硬度差，提高密封效果；波紋管組件II用于實(shí)現(xiàn)第一層的軸向密封，如圖4所示，包括下閥桿8，下閥桿8的外部從上往下依次套有上襯環(huán)9、波紋管10和下襯環(huán)11，上襯環(huán)9底面與閥體I的接觸面通過金屬-金屬硬平面形式密封，上襯環(huán)9、波紋管10和下襯環(huán)11焊接固定為一體，上、下襯環(huán)9，11與下閥桿8通過焊接連接，上襯環(huán)9、波紋管10、下襯環(huán)11與下閥桿8形成一 個(gè)密閉的空腔，隔離下閥桿8與流體介質(zhì)的接觸，實(shí)現(xiàn)第一層的軸向密封。下閥桿8的下端與閥瓣座6的上端螺紋接ロ相接，下閥桿8的上端與上閥桿12的底端通過T型活接頭連接(參見圖5)。波紋管組件與閥桿組件采用T型活頭連接，降低運(yùn)動(dòng)部件中線位置度的精度要求，波紋管組件可整體自由轉(zhuǎn)動(dòng)，防止薄壁波紋管受到徑向扭矩的作用，延長波紋管動(dòng)作的壽命，并取消波紋管組件抗扭鍵的約束設(shè)置，降低了閥桿動(dòng)作時(shí)的軸向摩擦力。下閥桿8上安裝有限位平鍵以防止閥桿過行程。波紋管10采用多層薄壁結(jié)構(gòu)，能夠滿足閥門承受流體介質(zhì)的壓力、溫度和變形需求。填料函組件安放于上閥桿12的中部，用于實(shí)現(xiàn)第二層的軸向密封。如圖6所示，填料函組件包括填料壓蓋13、迷宮型填料14和填料墊15。填料墊15套在上閥桿12的中部，迷宮型填料14填充于填料墊15上，填料壓蓋13放置在迷宮型填料14上。向填料壓蓋13施加壓力，驅(qū)使迷宮型填料14變形在其內(nèi)部形成不同大小的流道，阻礙流體介質(zhì)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第ニ層的軸向密封。閥蓋2的底端連接閥體1，上端連接壓緊螺帽3。前述閥瓣組件、波紋管組件、上閥桿12和填料函組件均封裝于閥蓋2內(nèi)。壓緊螺帽3用于向填料壓蓋13施加預(yù)緊力。上閥桿12的上端穿過壓緊螺帽3連接手輪4，旋轉(zhuǎn)手輪4，驅(qū)使上閥桿12旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)下閥桿向下移動(dòng)，閥球與凸臺(tái)接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體介質(zhì)的截止；反向旋轉(zhuǎn)手輪4，下閥桿向上移動(dòng)，閥球與凸臺(tái)脫離，中斷對(duì)流體介質(zhì)的截止。工作過程為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪4，上閥桿12向下移動(dòng)推動(dòng)下閥桿8、閥瓣組件I 一同下移，使閥球7與閥體I中的凸臺(tái)密封面接觸，切斷介質(zhì)的流動(dòng)；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪4，上閥桿12上移，通過T型活接頭帶動(dòng)下閥桿8、閥瓣組件I 一同上移，使閥球7與閥體I中的凸臺(tái)密封面脫離，介質(zhì)可以流動(dòng)。閥體I凸臺(tái)堆焊Co-Cr-W硬質(zhì)合金，硬度達(dá)到HRC40以上；密封面硬度和閥球硬度之間保持一定的硬度差，密封面硬度比閥球硬度小HRC5 8 ;硬質(zhì)合金堆焊面采用與閥球直徑相近的高硬度研磨棒研磨成配對(duì)球面，并將流道內(nèi)表面用圓柱形研磨棒研磨以提高表面粗糙度精度；堆焊合金后通過恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囅押笗r(shí)的熱影響，防止后期工作吋，合金堆焊層脫落和開裂。閥球優(yōu)選9Crl8或更好性能的材料制造，外形球面精度、尺寸按照緊密滾珠軸承用鋼珠的要求進(jìn)行處理，并采用表面硬化處理工藝提高其硬度，防止被介質(zhì)中的異物壓傷或劃傷。填料采用石墨金屬纏繞墊、增強(qiáng)聚四氟こ烯、純石墨等，并按照一定的迷宮形式(例如回字型、坑道型、復(fù)合型等等)設(shè)計(jì)，填料墊和壓蓋配合使用保證填料受カ壓縮，內(nèi)部結(jié)構(gòu)讓填料受カ變形盡可能沿軸向分布均勻，避免常規(guī)填料函各部件出力不均衡的情況。手輪以外的部件優(yōu)選不銹鋼材質(zhì)，適用于高溫高壓環(huán)境。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不 用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.球面線密封波紋管截止閥，包括閥體(I)、閥蓋(2)、上閥桿(12)、壓緊螺帽(3)、手輪(4)、閥瓣組件、波紋管組件和填料函組件，其特征在于； 閥體(I)內(nèi)部設(shè)有一凸臺(tái)； 閥瓣組件包括閥瓣座(6 )和閥球(7 )，閥球(7 )設(shè)于閥體(I)內(nèi)的凸臺(tái)上，閥球(7 )通過滾邊形式固定于閥瓣座(6)上，閥瓣座(6)的上端部設(shè)有用于與波紋管組件連接的螺紋接Π ； 波紋管組件包括下閥桿(8 )、上襯環(huán)(9 )、波紋管(10 )和下襯環(huán)(11)，下閥桿(8 )的外部從上往下依次套有上襯環(huán)(9 )、波紋管(10 )和下襯環(huán)(11)，上襯環(huán)(9 )底面與閥體(I)的接觸面通過金屬-金屬硬平面形式密封，上襯環(huán)(9)、波紋管(10)和下襯環(huán)(11)焊接固定為一體并與下閥桿(8)通過焊接連接，形成一個(gè)密閉的空腔，隔離下閥桿(8)與流體介質(zhì)的接觸，實(shí)現(xiàn)第一層的軸向密封；下閥桿(8)的下端與閥瓣座(6)的螺紋接口相接，下閥桿(8)的上端與上閥桿(12)的底端通過T型活接頭連接； 填料函組件包括填料壓蓋(13)、迷宮型填料(14)和填料墊(15)，填料墊(15)套在上閥桿(12)的中部，迷宮型填料(14)填充于填料墊(15)上，填料壓蓋(13)放置在迷宮型填料(14)上，向填料壓蓋(13)施加壓力，驅(qū)使迷宮型填料(14)變形在其內(nèi)部形成不同大小的流道，阻礙流體介質(zhì)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第二層的軸向密封； 閥蓋(2)的底端連接閥體(1)，上端連接用于向填料壓蓋(13)施加預(yù)緊力的壓緊螺帽(3)，閥瓣組件、波紋管組件、上閥桿(12)和填料函組件均封裝于閥蓋(2)內(nèi)； 上閥桿(12)的上端穿過壓緊螺帽(3)連接手輪(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球面線密封波紋管截止閥，其特征在于，所述閥球(7)采用精密軸承用鋼珠。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球面線密封波紋管截止閥，其特征在于，所述下閥桿(8)上安裝有限位平鍵以防止閥桿過行程。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的球面線密封波紋管截止閥，其特征在于，所述波紋管(10)采用多層薄壁結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種球面線密封波紋管截止閥，主要包括閥體、閥蓋、閥瓣組件、波紋管組件和填料函組件，閥體內(nèi)設(shè)有凸臺(tái)，閥瓣組件包括閥瓣座和閥球，閥球設(shè)于凸臺(tái)上，閥球通過滾邊形式固定于閥瓣座上，波紋管組件與閥瓣座相接實(shí)現(xiàn)第一層的軸向密封；緊靠閥瓣組件設(shè)置閥桿填料函，填料內(nèi)部采用動(dòng)密封效果較好的迷宮式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)第二層的軸向密封；閥蓋用于封裝各組件。本實(shí)用新型可靠性高、使用壽命長、維修保養(yǎng)方便。
文檔編號(hào)F16K1/36GK202612682SQ20122024654
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者龔自力, 王會(huì), 賈臻, 邱金榮, 徐俊峰, 宋飛飛, 林原勝, 王曉斌 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所