本發(fā)明涉及閥門設(shè)備，尤其是一種大口徑頂裝式球閥、一種大口徑頂裝式球閥的裝配方法、一種大口徑頂裝式球閥的維護(hù)方法以及一種大口徑頂裝式球閥的維修方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)和居民生活對石油、天然氣需求用量的不斷增加，各種油氣工程管道、長輸管線、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中所采用管道的尺寸也相應(yīng)加大，同時用于控制大口徑管道內(nèi)流體的設(shè)備也不斷朝向大型化發(fā)展，大口徑閥門也就應(yīng)運(yùn)而生。因閥門設(shè)備的大型化發(fā)展，此類型的閥門在造價成本和生產(chǎn)難度上也相應(yīng)提高，這就對于大口徑閥門設(shè)備的密封性、可靠性和可維護(hù)性提出了更高的要求。

2、大口徑頂裝球閥一般用于在大流量、高壓力的流體管道系統(tǒng)中控制流體，其直徑普遍在dn200以上；大口徑頂裝球閥在現(xiàn)場管道安裝后，后期基本不會被拆卸，并且若閥門的端部采用bw焊接式時也無法拆卸。大口徑頂裝球閥在管道運(yùn)行中出現(xiàn)意外泄漏時，不管是閥門外漏還閥門內(nèi)漏亦或是閥桿泄漏，均無法進(jìn)行現(xiàn)場拆卸維修，這就會造成介質(zhì)的持續(xù)泄漏，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時還可能引發(fā)安全事故，更換整臺閥門的時間成本、人工成本以及所造成的經(jīng)濟(jì)損失都非常大。此外，隨著大口徑頂裝球閥的公稱尺寸不斷加大，閥門內(nèi)部零部件的尺寸和重量也隨之增加，常規(guī)的裝配方式已很難滿足其裝配要求；又因?yàn)槠溟y座的初始密封力全靠彈簧提供，如果彈簧出現(xiàn)意外卡死而不能提供初始密封力，就會直接導(dǎo)致閥門的密封失效，很難進(jìn)行更換維修。

3、公告號為cn205877255u的中國實(shí)用新型專利文獻(xiàn)公開了一種在線維修可快速拆卸的頂裝球閥，閥體設(shè)有閥座孔ⅰ、閥座孔ⅱ及閥座孔ⅲ，閥座孔ⅰ、閥座孔ⅱ及閥座孔ⅲ分別置入有閥座、推力座及固定座，推力座與閥座之間固定連接，推力座設(shè)有彈簧孔并在彈簧孔裝入圓柱彈性件，固定座、閥座、推力座、閥座孔ⅰ及閥座孔ⅱ形成了一個密閉的腔即壓力腔，壓力腔上部閥體上設(shè)有通孔與接口連通，所述接口處安裝有快裝接頭。該實(shí)用新型的技術(shù)方案改善了現(xiàn)有頂裝球閥在線拆卸使用不便的問題，適用于不同口徑的頂裝式球閥的在線維修或維護(hù)。

4、公布號為cn102777624a的中國發(fā)明專利申請公開了一種上裝式在線檢修球閥，包括閥體、閥座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥體包括一中空的閥腔；閥座置于所述閥腔內(nèi)其外圓面上成型一凸環(huán)，凸環(huán)的外圓面與閥體的內(nèi)圓面形成游動的密封配合；執(zhí)行機(jī)構(gòu)為壓圈，其套置于閥座的外圓面且與閥體相對固定連接，壓圈與閥座形成滑動的密封配合，且壓圈的外圓面與閥腔的內(nèi)圓面形成滑動的密封配合；壓圈、閥體和閥座間圍接形成一密閉的壓力腔，壓圈內(nèi)成型有分別與壓力腔及壓力源相連通的壓力通道；壓力通道中輸入壓力介質(zhì)時，通過壓力介質(zhì)作用于凸環(huán)上的軸向推力推動閥座向著遠(yuǎn)離所述閥腔的中部移動。

5、上述專利所公開的技術(shù)方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對頂裝球閥的在線維修或維護(hù)，但通過設(shè)置單個或兩個壓力腔來推動閥座移動的方案只能實(shí)現(xiàn)較為單一的控制方式，對閥座移動的控制不足以應(yīng)對不同故障類型的維修需求，并且對于大口徑頂裝球閥的裝配并不能提供有效的幫助，不能降低大口徑頂裝球閥的裝配難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種便于進(jìn)行裝配、維護(hù)和維修的大口徑頂裝式球閥。

2、為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：大口徑頂裝式球閥，包括閥體、球體、閥蓋、閥桿和兩組閥座組件，閥體內(nèi)設(shè)有腔體以及與腔體連通的上游流道和下游流道，閥蓋可拆卸連接在閥體的頂部，球體可轉(zhuǎn)動設(shè)置在閥體的腔體中，閥桿固定連接在球體頂部并向上貫穿閥蓋伸出，兩組閥座組件分別設(shè)置在上游流道與腔體之間以及下游流道與腔體之間，閥座組件可沿閥體內(nèi)流道的軸向方向平移以遠(yuǎn)離或靠近球體，所述閥座組件包括閥座、閥座支撐圈和彈簧座；閥座支撐圈和彈簧座為與閥座同軸設(shè)置的環(huán)形結(jié)構(gòu)，閥座套設(shè)在閥座支撐圈上并與閥座支撐圈固定連接，彈簧座可軸向平移的套設(shè)在閥座上，彈簧座上固定有多個與閥座形成軸向限位配合的彈簧，彈簧的伸縮方向平行于與彈簧座的軸向；閥體、彈簧座與閥座的相配合面上通過設(shè)置多個臺階形成依次軸向排布的第一壓力腔、第二壓力腔和第三壓力腔，且閥體、彈簧座與閥座通過所述多個臺階形成軸向限位配合；閥體上設(shè)有與第一壓力腔連通的第一注入孔、與第二壓力腔連通的第二注入孔以及與第三壓力腔連通的第三注入孔；第一注入孔、第二注入孔和第三注入孔都為可與外部壓力源對接的可開閉的通孔結(jié)構(gòu)；通過第一注入孔向第一壓力腔注入壓力介質(zhì)能夠推動彈簧座朝向球體方向軸向平移，通過第二注入孔向第二壓力腔注入壓力介質(zhì)能夠推動彈簧座朝向背離球體方向軸向平移的同時推動閥座朝向球體方向軸向平移，通過第三注入孔向第三壓力腔注入壓力介質(zhì)能夠推動閥座朝向背離球體方向軸向平移。

3、作為上述方案的改進(jìn)：還包括可活動套設(shè)在彈簧座上的鏈環(huán)，彈簧座靠近球體的一端設(shè)有徑向外擴(kuò)的限位擋邊，鏈環(huán)被壓緊在由限位擋邊與閥體配合形成的環(huán)形間隙內(nèi)；所述鏈環(huán)為多節(jié)弧形件依次鉸接組成的環(huán)形鏈條結(jié)構(gòu)。

4、作為上述方案的改進(jìn)：所述第一注入孔、第二注入孔以及第三注入孔的孔口處都設(shè)置有由針閥和注入接頭組成的介質(zhì)控制組件；介質(zhì)控制組件通過密封螺紋與對應(yīng)的注入孔形成密封配合。

5、作為上述方案的改進(jìn)：所述閥桿的周面與閥蓋形成密封配合，閥桿的周面上套設(shè)有閥桿密封環(huán)，閥桿密封環(huán)的上下部都套設(shè)有防噴環(huán)，防噴環(huán)同時與閥桿密封環(huán)以及閥蓋形成嵌合配合。

6、作為上述方案的改進(jìn)：所述閥桿密封環(huán)與閥桿的相配合面之間設(shè)有石墨填料，閥蓋的密封部位填充有石墨墊片。

7、作為上述方案的改進(jìn)：還包括設(shè)置在閥蓋上的閥桿注脂孔、結(jié)合部注脂孔和球體注脂孔；閥桿注脂孔貫穿閥蓋并延伸至與設(shè)置在閥桿密封環(huán)內(nèi)外兩側(cè)面上的兩個閥桿儲油槽連通，兩個閥桿儲油槽通過貫穿閥桿密封環(huán)的通道連通；結(jié)合部注脂孔貫穿閥蓋并延伸至與設(shè)置在閥蓋與閥體之間的結(jié)合部儲油槽連通；球體注脂孔貫穿閥蓋并延伸至與設(shè)置在閥座與閥座支撐圈之間的球體儲油槽連通，球體儲油槽延伸至閥座支撐圈靠近球體的端面上；所述閥桿注脂孔、結(jié)合部注脂孔和球體注脂孔的孔口都設(shè)置有注脂閥，閥桿注脂孔、結(jié)合部注脂孔和球體注脂孔的內(nèi)部都設(shè)置有注脂單向閥，注脂單向閥以背離注脂閥的方向?yàn)殚_啟方向。

8、作為上述方案的改進(jìn)：所述閥座靠近球體的端面上涂覆有合金涂層。

9、本發(fā)明還公開了一種大口徑頂裝式球閥的裝配方法，采用如上述內(nèi)容所述的大口徑頂裝式球閥，按照以下步驟進(jìn)行：

10、s11、將兩組閥座組件分別安裝在閥體的上游流道與腔體之間以及下游流道與腔體之間；

11、s12、將球體裝配進(jìn)閥體的腔體內(nèi)，使球體與閥座端面之間的最小距離保持為10～30mm；

12、s13、將第一注入孔與外部壓力源對接，啟動外部壓力源不斷加壓使第一壓力腔內(nèi)充滿壓力介質(zhì)；依據(jù)公式v1＝l1×π×(r12-r22)、計算出所需的介質(zhì)壓強(qiáng)p1，式中r1為第一壓力腔的外環(huán)半徑，r2為第一壓力腔的內(nèi)環(huán)半徑，l1為第一壓力腔的行程，v1為第一壓力腔的體積，f1為整個閥座組件的摩擦力，n為彈簧座上所裝配的彈簧的數(shù)量，k為單個彈簧所提供的彈力；加壓直至第一壓力腔內(nèi)的壓力上升至≥p1，推動閥座組件整體向球體方向平移，持續(xù)加壓并保持壓力不低于p1，使閥座緊貼球體形成密封配合；

13、s14、將鏈環(huán)裝配至閥體與彈簧座之間，然后關(guān)閉第一注入孔，依次完成閥蓋和閥桿的裝配。

14、本發(fā)明還公開了一種大口徑頂裝式球閥的維護(hù)方法，采用如上述內(nèi)容所述的大口徑頂裝式球閥，根據(jù)故障類型采用不同的維護(hù)方案；

15、故障為閥門發(fā)生外漏時，通過注脂閥向結(jié)合部注脂孔內(nèi)注脂，使結(jié)合部儲油槽內(nèi)充滿密封油脂；

16、故障為閥桿密封環(huán)損壞時，拆除閥桿密封環(huán)上部的防噴環(huán)和閥桿密封環(huán)，通過閥桿密封環(huán)下部的防噴環(huán)防止閥桿噴射，并對石墨填料和石墨墊片進(jìn)行更換；

17、故障為閥門發(fā)生內(nèi)漏時，通過注脂閥對球體注脂孔內(nèi)注脂，使球體儲油槽內(nèi)充滿密封油脂；

18、故障為彈簧座上的彈簧卡死失效時，將第一注入孔與外部壓力源對接，啟動外部壓力源對第一壓力腔進(jìn)行加壓，使閥座緊貼球體。

19、本發(fā)明還公開了一種大口徑頂裝式球閥的維修方法，采用如上述內(nèi)容所述的大口徑頂裝式球閥，按照以下步驟進(jìn)行：

20、s21、拆除閥蓋并吊裝出去；

21、s22、將第一注入孔與外部壓力源對接，啟動外部壓力源不斷加壓使第一壓力腔內(nèi)充滿壓力介質(zhì)；依據(jù)公式v1＝l1×π×(r12-r22)、計算出所需的介質(zhì)壓強(qiáng)p1，式中r1為第一壓力腔的外環(huán)半徑，r2為第一壓力腔的內(nèi)環(huán)半徑，l1為第一壓力腔的行程，v1為第一壓力腔的體積，f1為整個閥座組件的摩擦力，n為彈簧座上所裝配的彈簧的數(shù)量，k為單個彈簧所提供的彈力；加壓直至第一壓力腔內(nèi)的壓力上升至≥p1，推動閥座組件整體向球體方向平移，直至鏈環(huán)松動后，將鏈環(huán)從閥體中取出；

22、s23、將第一注入孔與外部壓力源斷開，打開第一注入孔對第一壓力腔進(jìn)行泄壓；

23、s24、將第二注入孔與外部壓力源對接，啟動外部壓力源不斷加壓使第二壓力腔內(nèi)充滿壓力介質(zhì)；依據(jù)公式v2＝l2×π×(r32-r42)、計算出所需的介質(zhì)壓強(qiáng)p2，式中r3為第二壓力腔的外環(huán)半徑，r4為第二壓力腔的內(nèi)環(huán)半徑，l2為第二壓力腔的行程，v2為第二壓力腔的體積，f2為整個閥座組件的摩擦力；加壓直至第二壓力腔內(nèi)的壓力上升至≥p2，推動彈簧座朝向遠(yuǎn)離球體方向平移，持續(xù)加壓直至彈簧座后退至在軸向方向上與閥體相抵靠；

24、s25、將第一注入孔關(guān)閉使第一壓力腔形成封閉內(nèi)腔，然后將第二注入孔與外部壓力源斷開并打開第二注入孔對第二壓力腔進(jìn)行泄壓；

25、s26、將第三注入孔與外部壓力源對接，啟動外部壓力源不斷加壓使第三壓力腔內(nèi)充滿壓力介質(zhì)；依據(jù)公式v3＝l3×π×(r52-r62)、計算出所需的介質(zhì)壓強(qiáng)p3，式中r5為第三壓力腔的外環(huán)半徑，r6為第三壓力腔的內(nèi)環(huán)半徑，l3為第三壓力腔的行程，v3為第三壓力腔的體積，f3為整個閥座組件的摩擦力；加壓直至第三壓力腔內(nèi)的壓力上升至≥p3，推動閥座朝向遠(yuǎn)離球體方向平移，持續(xù)加壓直至閥座后退至在軸向方向上與閥體相抵接，閥座組件與球體完全脫離并存在10～30mm的間隙；

26、s27、將球體拆卸并從閥體的腔體中吊裝出去；

27、s28、將第一注入孔與外部壓力源對接，啟動外部壓力源不斷加壓使第一壓力腔內(nèi)的壓力上升至≥p1，推動閥座組件整體向球體方向平移，最后將其他需維修的零部件拆卸并吊裝出去。

28、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對大口徑頂裝式球閥中的閥座組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過閥座、閥座支撐圈以及彈簧座與閥體配合形成三個相互獨(dú)立的壓力腔，并在閥體上設(shè)置三個注入孔與三個壓力腔分別連通，通過注入孔與外部壓力源連通可選擇性的向不同壓力腔內(nèi)輸入高壓介質(zhì)以增加對應(yīng)壓力腔內(nèi)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)對閥座組件中不同部件的驅(qū)動使其發(fā)生方向可選擇的軸向平移，在對大口徑頂裝式球閥進(jìn)行裝配、維護(hù)和維修時能夠根據(jù)需求來對不同壓力腔加壓以使閥座組件中不同部件實(shí)現(xiàn)不同的移動方式，從而根據(jù)需求選擇對應(yīng)的處理方式，能有效降低大口徑頂裝式球閥的裝配、維護(hù)和維修的難度，使不同的處理工作更加便捷，同時在實(shí)現(xiàn)對閥門的在線維護(hù)、維修的同時能夠不影響閥門的密封性能。