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：
本實用新型涉及一種閥門，尤其涉及一種適用于高溫、高壓或腐蝕環(huán)境下，作為截斷或接通單向流動介質(zhì)管道的單向壓力自平衡截止閥。
技術(shù)背景 閥門是石化、油田、冶金、熱電廠等壓力管道上不可缺少的重要機械產(chǎn)品，由于現(xiàn)有閥門技術(shù)產(chǎn)品的使用過程中，必須克服啟閉件上承受的介質(zhì)壓力才能啟閉閥門，當(dāng)閥門用于高溫、高壓和大通徑管道時，介質(zhì)壓力不僅造成閥門的操作力非常大，也極易造成閥門密封面的損傷和泄漏。壓力自平衡閥能夠通過壓力自平衡原理，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)壓力對閥門操作性能、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)有閥門產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級的重要途徑，而實現(xiàn)壓力自平衡截止閥的關(guān)鍵技術(shù)是對壓力自平衡結(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”型等密封圈進行密封，由于該類密封圈的密封依賴于介質(zhì)自身壓力對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)壓力的高低無關(guān)，也與安裝密封圈時的密封預(yù)緊力的大小無關(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題。在該專利中，閥門采用柔性石墨等耐高溫密封材料制作密封圈，并通過設(shè)置壓環(huán)壓緊密封圈的方法來彌補該類耐高溫密封材料的低密度問題，實現(xiàn)密封圈對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，密封圈對閥瓣的密封程度完全依賴于壓環(huán)對密封圈壓緊后產(chǎn)生的密封預(yù)緊力，使用過程中其密封程度會隨著閥瓣對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，劉望有曾公開了一種新型結(jié)構(gòu)的截止閥，并公開了以下技術(shù)特征(參見化肥工業(yè)，1989年第2期第39頁右欄第11行至第24行，新結(jié)構(gòu)截止閥示意圖)閥門中自上而下依次設(shè)有填料壓蓋、填料、墊片，可以通過旋緊閥門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得以補償。該文章中提到，是通過設(shè)置填料壓蓋對填料施加壓緊力，來獲得填料對閥頭桿部的密封，并通過采用填料壓蓋與填料的接觸面為球面，來增強填料對閥頭桿部的壓緊力，從而進一步提高填料內(nèi)圓對閥頭桿部的密封。但實際應(yīng)用中，對閥頭的密封，不僅取決于填料內(nèi)圓對閥頭桿部的密封，還取決于填料外圓與填料函之間的密封，隨著使用過程中閥頭桿部對填料內(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，泄漏隨即發(fā)生在密封預(yù)緊力相對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“填料有的一二個月都不用壓緊”，由此可見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的壓緊填料才能保持對閥頭 的密封，該文章中公開的技術(shù)方案根本不適用壓力自平衡閥的密封環(huán)境。

實用新型內(nèi)容實用新型目的本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用壽命長的能夠?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；所述閥桿穿過所述閥蓋，其下端部與所述閥瓣活動聯(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，隨著科技的進步，越來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。本實用新型所述墊圈和所述壓環(huán)可以分別制成兩個獨立的零件，也可以制成同一個零件，比較優(yōu)選為制成兩個單獨的零件。所述平衡孔可以設(shè)置在所述閥瓣或所述閥桿上。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是1、本實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法用于高溫介質(zhì)環(huán)境的技術(shù)難題，使得本實用新型產(chǎn)品適用于650°C以上單向流動介質(zhì)的高溫、高壓管道的截斷或開啟；同時，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，閥門操作十分輕松，不僅降低了手動閥門的人工操作勞動強度，而且顯著降低了電動、氣動閥門的輔助裝置能耗，還極大的拓寬了截止閥在雙向流動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的高溫、高壓及腐蝕性介質(zhì)管道；實際應(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的高溫高壓管道，本實用新型已通過的大量單向高溫高壓密封性能及可靠性實驗，以及高溫高壓管道的實際應(yīng)用試驗表明，本實用新型與現(xiàn)有閥門相比具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢，具有十分廣闊應(yīng)用前景。

圖I為本實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)緊時的受擠壓力示意圖。圖3為密封圈對閥瓣的壓力自密封受力示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型技術(shù)方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。實施例I :如圖I所示，本實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穿過所述閥蓋9，其下端部與所述閥瓣4活動聯(lián)接，閥桿11可攜帶閥瓣4在閥體I腔體中作上下移動，形成本實用新型的開啟或關(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，本實施例為了達到耐高溫的目的，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。通過旋緊壓環(huán)8，對密封圈施加擠壓力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可分別制成兩個獨立的零件或合制成同一個零件。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，在閥桿的推動下，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)從下通道進入時，介質(zhì)壓力作用在閥瓣的下端面的同時，又通過閥瓣或閥桿上所設(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方向相反、相互抵消的軸向力，實現(xiàn)了介質(zhì)對閥瓣的壓力自平衡；若介質(zhì)從上通道進入時，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，實現(xiàn)了介質(zhì)對閥瓣的壓力自平衡。本發(fā)明處于開啟狀態(tài)時，在閥桿的拉動下，閥瓣被提起直至完全開啟閥門。下面按本實用新型規(guī)定的從閥體下通道進入的介質(zhì)流向，詳細說明本實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)從閥體下通道進入時，介質(zhì)壓力自密封原理如圖3所示壓力介質(zhì)通過閥瓣或閥桿上所設(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一步貼緊，構(gòu)成上密封 圈對閥瓣的壓力自密封。本實用新型密封圈的內(nèi)圓表面對閥瓣的外圓表面的密封力，主要是通過介質(zhì)壓力在上密封圈的外圓表面形成擠壓，進而在上密封圈的內(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)壓力的高低無關(guān)，還與上密封圈的內(nèi)圓表面對閥瓣外圓的密封預(yù)緊力的大小無關(guān)，解決了利用耐高溫材料進行介質(zhì)壓力自密封的關(guān)鍵技術(shù)，也實現(xiàn)了盡管閥瓣的外圓表面對上密封圈的內(nèi)圓表面的磨損，會導(dǎo)致本實用新型密封預(yù)緊力的下降，但卻不會導(dǎo)致本實用新型密封程度的下降，而本實用新型所具有的磨損自動補償功能僅用于提供持續(xù)不斷的密封預(yù)緊力。因此，本實用新型不是通過簡單的設(shè)置零件與密封件進行擠壓來實現(xiàn)密封，本發(fā)明只需通過適當(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。下面通過進一步的具體實驗數(shù)據(jù)來說明本發(fā)明產(chǎn)品穩(wěn)定的性能密封及壽命試驗__
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)穿過所述閥蓋(9)，其下端部與所述閥瓣(4)活動聯(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。
專利摘要本實用新型公開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；閥桿穿過閥蓋，其下端部與閥瓣活動聯(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F16K1/38GK202381720SQ20112031142
公開日2012年8月15日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者周君 申請人:周君