專利名稱：管線球閥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力容器，具體地說是一種管線球閥及其制造方法。
背景技術(shù)：
管線用球閥應(yīng)用于天然氣干道、煤氣碼頭、海洋平臺、機場等場合中的輸氣、輸液，目前閥體(也稱殼體)的形狀大多為圓柱形或紡錘體，閥體主體的焊接縫大多為二條，不包括其與閥桿的焊接縫，從而存在的泄漏隱患也多，使用壽命較短；為了保證閥體的強度和剛度，通常在閥體上增加多余的附加厚度或筋條。此外，用于閥體與閥球之間密封的閥座密封性能較差，無法滿足某些使用場合中的高密封性能要求。隨著國際國內(nèi)輸氣、輸液管網(wǎng)的迅猛發(fā)展，急需一種可靠的和管網(wǎng)融為一體的、壽命長、不易損壞的、高強度、大口徑的啟閉和切斷的裝置。·

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可靠的和管網(wǎng)融為一體的、壽命長、不易損壞的、高強度、大口徑的管線球閥。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案管線球閥，包括閥體、閥桿、耳軸和置于閥體內(nèi)用于旋轉(zhuǎn)的閥球，閥桿連接在閥球的上端部上，耳軸連接在閥球的下端部上，閥桿外設(shè)有閥桿軸套，耳軸外設(shè)有耳軸軸套，其特征在于所述的閥體呈球狀，其由兩片半球形殼體焊接而成，形成一圈垂直焊縫，閥球的中心與閥體的中心同軸；所述閥體的上、下端部各開有一焊接口，位于閥體上端部的焊接口與閥桿軸套焊接，形成一圈徑向焊縫；位于閥桿下端部的焊接口與耳軸軸套焊接，形成一圈徑向焊縫；所述的閥球與閥體之間設(shè)有用于兩者之間密封的浮動閥座；所述閥體的兩側(cè)部各開有一圓形流通口，閥球的兩側(cè)部各開有一圓形通道口，通過旋轉(zhuǎn)閥球使閥球的通道口與閥體的流通口重合時，球閥處于全流量打開狀態(tài)。由于閥球的軸心由耳軸支撐，不會產(chǎn)生軸心偏離且使閥球更容易操作，閥球穩(wěn)定地同閥座進行接觸，得到完全密封效果。由于采用全通徑設(shè)計，全開時的流體通路同管線一樣成流暢的圓筒形，不會發(fā)生流體的亂流和壓力的損耗，清管器也能順利通過。浮動閥座使閥球與閥體之間的密封可靠、耐久。本發(fā)明的球狀閥體為全焊接一體型，只有一條縱向垂直焊縫，結(jié)構(gòu)緊湊，強度高；無螺釘連接，排除了外泄的可能性。不管從外部、內(nèi)部對閥體帶來的振動沖擊力、阻力、壓力等碰到此閥體時，它都可以有效地化解，均勻的分散和消除。因此，在閥體上沒有增加多余的附加厚度或筋條等來保證強度和剛度。作為對上述技術(shù)方案的進一步完善和補充，本發(fā)明采取以下技術(shù)措施
所述的浮動閥座包括位于內(nèi)側(cè)的金屬閥座內(nèi)圈和包在閥座內(nèi)圈外的金屬閥座外圈，閥座外圈被限位在閥體上，閥座外圈的外側(cè)與閥體之間設(shè)有多個呈環(huán)狀分布的高溫合金彈簧和一用于閥座與閥體之間密封的第一密封圈，閥座外圈上部的內(nèi)側(cè)形成置于閥座內(nèi)圈上表面上的一環(huán)狀鉤頭和一環(huán)狀缺口，所述的缺口中置有一圈軟密封件，閥座內(nèi)圈和鉤頭的內(nèi)側(cè)面鍍有高耐磨金屬層；當(dāng)浮動閥座受到介質(zhì)液體壓力時推向閥球時，浮動閥座抱住閥球，軟密封件下部的內(nèi)端與閥球密封配合，閥座內(nèi)圈和鉤頭的內(nèi)側(cè)面與閥球密封配合。閥座內(nèi)圈與閥座外圈與閥球形成硬密封，軟密封件與閥球形成軟密封，軟密封位于二處硬密封之間。本發(fā)明以硬密封為主，軟密封為輔，采用了上、下游二重密封，軟密封可彌補硬密封的不足，密封性能可靠、耐久。在使用過程中，如果閥球的球面產(chǎn)生附加異物，可通過旋轉(zhuǎn)閥球，首先由硬密封面清除，在硬密封面清除不了時，再由軟密封件彈出異物或吃進包容。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時候，即使溫度達到700攝氏度以上，高溫合金彈簧仍能保持很好的彈性、不失效。由于彈簧的作用力仍然能抱緊球體，此時硬密封起作用(此時軟密封已被損壞，不起作用)，當(dāng)介質(zhì)通過時候，整個閥門仍然能有一定的密封性，以消除地震、火災(zāi)等突發(fā)事故不因大量的可燃氣體外泄造成二次災(zāi)難。在長期的使用中，如果因閥體內(nèi)腔受熱膨脹而造成壓力升高時，浮動閥座可自動排泄壓力到流通的通道中。在常態(tài)下，所述軟密封件下部的內(nèi)端到閥球表面的距離小于閥座內(nèi)圈或鉤頭的內(nèi)側(cè)面到閥球表面的距離，使第一次密封為軟密封，第二次密封為硬密封，軟密封可起到緩沖 作用；所述閥座外圈與閥座內(nèi)圈均呈臺階狀，所述的閥座外圈擱在閥座內(nèi)圈上；閥座內(nèi)圈底部的外側(cè)與閥座外圈底部的內(nèi)側(cè)采用點焊連接，使得整個閥座結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，保證軟密封件不會因外力的擠壓而損壞、脫落。所述的閥座外圈與閥體之間還設(shè)有用于閥座與閥體之間密封且能阻止樹脂流入閥體內(nèi)腔內(nèi)的第二密封圈，第二密封圈位于第一密封圈下方，第一密封圈與第二密封圈之間設(shè)有一圈樹脂積聚槽，位于樹脂積聚槽上方的閥體上開有至少一個樹脂注入口，樹脂注入口處連接密封頭；樹脂積聚槽與軟密封件之間設(shè)有至少一條用于將樹脂積聚槽中的樹脂流向軟密封件密封面的注脂通道。如果軟密封件的密封面產(chǎn)生泄漏，從樹脂注入口注入樹月旨，經(jīng)樹脂積聚槽和注脂通道流向軟密封件的密封面，對軟密封件的密封面進行修復(fù)，以恢復(fù)其密封作用。本發(fā)明維護成本低，幾乎不要維修；也可以埋入地下也可放置地上使用。用于支撐軟密封件的閥座內(nèi)圈表面上或與該閥座內(nèi)圈表面配合使用的閥座外圈底面上開有數(shù)條溝槽，以保證修復(fù)用樹脂順利、快速到達軟密封件的密封處。所述的軟密封件為氟橡膠件，能在-46°c 200°C情況下具有很好的彈性、韌性以及對外界雜質(zhì)很好的包敷，即使有一定量的雜質(zhì)進入密封面也不影響使用性能。所述閥體的流通口內(nèi)徑與閥球的通道口口徑大小相同，所述浮動閥座的底面與流通口的內(nèi)壁及通道口的內(nèi)壁齊平。流體介質(zhì)的流通不會造成渦流、絮流和變形，從而使介質(zhì)通過此閥的阻力最少，除了介質(zhì)的摩擦損失阻力外，其它的介質(zhì)變形、渦流、絮流阻力系數(shù)為零。閥桿軸套的底部有一圈凹槽，該凹槽內(nèi)置一防塵圈，防塵圈的底部與閥球的上球面密封配合；耳軸軸套的頂部也開有一圈凹槽,該凹槽內(nèi)置一軸承密封圈,耳軸軸套上開有一與閥體內(nèi)腔相通的縱向排放口，該縱向排放口處連接一密封頭。閥在關(guān)閉狀態(tài)下，上下游側(cè)均有壓力時，可通過縱向排放口將閥體內(nèi)的內(nèi)腔壓力排除至零。另外，也可排放水、水銹及沉淀物。由于該閥長期埋于地下或露天于荒郊野外，工作環(huán)境惡劣，長期輸送介質(zhì)過程中，難免有顆粒狀的雜質(zhì)影響閥桿和耳軸的正常運轉(zhuǎn)。為了防止閥桿和耳軸不受雜質(zhì)的損壞，增加了防塵圈和軸承密封圈的設(shè)置。所述的閥桿上套有二道用于其與閥桿軸套之間密封的GT密封圈，位于二道GT密封圈之間的閥桿軸套上開有一閥桿密封脂注入口，該閥桿密封脂注入口連接一密封頭。通過增設(shè)二道GT密封圈，完全排除了外泄的可能性。閥桿密封脂注入口可注入樹脂，用于修復(fù)GT密封圈。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是提供上述管線球閥的制造方法，其特征在于，開焊接口時，采用機械加工和人工加工相結(jié)合的方法，先采用機械加工，至開口處的閥體壁厚為
O.4-0. 6mm時停止機械加工，再采用人工剪切的方法使焊接口成形；兩片半球形殼體焊接及閥桿軸套和耳軸軸套分別與各自的焊接口焊接時，先采用單面焊接、雙面成形的氬弧焊焊接方法，使焊接穩(wěn)定系數(shù)達到最大，再經(jīng)過多次的埋弧擺動焊接，使焊接應(yīng)力得到最大平衡和消除，從而使得到的焊接件變形最小，并以100%的焊縫都能進行X射線的評審來保證焊縫的質(zhì)量。本發(fā)明具有以下有益效果1)球狀閥體為全焊接一體型，結(jié)構(gòu)緊湊，強度高；2)無螺釘連接及閥桿處增設(shè)了二道GT密封圈，完全排除了外泄的可能性；3)浮動閥座以硬密封為主，軟密封為輔，采用了上、下游二重密封，密封性能可靠、耐久；4)流體介質(zhì)的流通不會 造成渦流、絮流和變形；5)維護成本低，幾乎不要維修，如果軟密封件和GT密封圈的密封面產(chǎn)生泄漏，可緊急修復(fù)軟密封件，操作方便快捷；6)防止了閥桿和耳軸受雜質(zhì)影響；7)本發(fā)明采用的焊接方法使焊接穩(wěn)定系數(shù)達到最大，焊接件變形最小。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明浮動閥座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明焊縫的截面圖。圖4為本發(fā)明閥體開孔時的示意圖。圖5為本發(fā)明防塵圈處的局部示意圖。圖6為本發(fā)明軸承密封圈處的局部示意圖。圖中，I-閥體，2-閥桿，3-耳軸，4-閥球，5-閥桿軸套，6_耳軸軸套，7_垂直焊縫，8、9_徑向焊縫，10-流通口，11-閥座內(nèi)圈，12-閥座外圈，13-高溫合金彈簧，14-第一密封圈，15-鉤頭，16-缺口，17-軟密封件，18-第二密封圈，19-樹脂積聚槽，20-樹脂注入口，21-注脂通道，22-防塵圈，23-軸承密封圈，24-縱向排放口，25-GT密封圈，41-通道口。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。如圖所示的管線球閥，其主要由閥體I、閥桿2、耳軸3和置于閥體內(nèi)用于旋轉(zhuǎn)的閥球4組成，閥桿2連接在閥球4的上端部上，耳軸3連接在閥球4的下端部上，閥桿2外設(shè)有閥桿軸套5，耳軸3外設(shè)有耳軸軸套6。所述的閥體I呈球狀，其由兩片半球形殼體焊接而成，形成一圈垂直焊縫7，閥球4的中心與閥體I的中心同軸。閥體的上、下端部各開有一焊接口，位于閥體上端部的焊接口與閥桿軸套5焊接，形成一圈徑向焊縫8。位于閥桿下端部的焊接口與耳軸軸套6焊接，形成一圈徑向焊縫9。所述的閥球4與閥體I之間設(shè)有用于兩者之間密封的浮動閥座。閥體I的兩側(cè)部各開有一圓形流通口 10，閥球4的兩側(cè)部各開有一圓形通道口 41，閥體的流通口內(nèi)徑與閥球的通道口口徑大小相同，浮動閥座的底面與流通口的內(nèi)壁及通道口的內(nèi)壁齊平。通過旋轉(zhuǎn)閥球使閥球的通道口 41與閥體的流通口 10重合時，球閥處于全流量打開狀態(tài)。所述的浮動閥座由位于內(nèi)側(cè)的金屬閥座內(nèi)圈11和包在閥座內(nèi)圈外的金屬閥座外圈12組成，閥座外圈與閥座內(nèi)圈均呈臺階狀，所述的閥座外圈擱在閥座內(nèi)圈上，閥座內(nèi)圈底部的外側(cè)與閥座外圈底部的內(nèi)側(cè)采用點焊連接。閥座外圈12被限位在閥體I上，閥座外圈的外側(cè)與閥體之間設(shè)有多個呈環(huán)狀分布的高溫合金彈簧13、用于閥座與閥體之間密封的第一密封圈14和用于閥座與閥體之間密封且能阻止樹脂流入閥體內(nèi)腔內(nèi)的第二密封圈18，閥座外圈12上部的內(nèi)側(cè)形成置于閥座內(nèi)圈上表面上的環(huán)狀鉤頭15和環(huán)狀缺口 16，所述的缺口 16中置有一圈軟密封件17，軟密封件的材料為氟橡膠。閥座內(nèi)圈11和鉤頭15的內(nèi)側(cè)面鍍有高耐磨金屬層。在常態(tài)下，所述軟密封件下部的內(nèi)端到閥球表面的距離小于閥座內(nèi)圈或鉤頭的內(nèi)側(cè)面到閥球表面的距離。當(dāng)浮動閥座受到介質(zhì)液體壓力時推向閥球時，浮動閥座抱住閥球，軟密封件下部的內(nèi)端先與閥球密封配合，然后閥座內(nèi)圈和鉤頭的內(nèi)側(cè)面與閥球密封配合。第二密封圈位于第一密封圈下方，第一密封圈與第二密封圈之間設(shè)有一圈樹脂積·聚槽19，位于樹脂積聚槽上方的閥體上開有多個樹脂注入口 20，樹脂注入口處連接密封頭。樹脂積聚槽與軟密封件之間設(shè)有多條用于將樹脂積聚槽中的樹脂流向軟密封件密封面的注脂通道21。用于支撐軟密封件的閥座內(nèi)圈表面上開有數(shù)條溝槽。閥桿軸套的底部有一圈凹槽，該凹槽內(nèi)置防塵圈22，防塵圈的底部與閥球的上球面密封配合。耳軸軸套的頂部也開有一圈凹槽,該凹槽內(nèi)置軸承密封圈23，耳軸軸套上開有與閥體內(nèi)腔相通的縱向排放口 24，該縱向排放口處連接密封頭。所述的閥桿上套有二道用于其與閥桿軸套之間密封的GT密封圈25，位于二道GT密封圈之間的閥桿軸套上開有閥桿密封脂注入口，該閥桿密封脂注入口連接密封頭。上述管線球閥的制造方法，其不同于現(xiàn)有方法的步驟為開焊接口時，采用機械加工和人工加工相結(jié)合的方法，先采用機械加工，至開口處的閥體壁厚為O. 5mm時停止機械加工，再采用人工剪切的方法使焊接口成形；兩片半球形殼體焊接及閥桿軸套和耳軸軸套分別與各自的焊接口焊接時，先采用單面焊接、雙面成形的氬弧焊焊接方法，再經(jīng)過多次的埋弧擺動焊接。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.管線球閥，包括閥體(I)、閥桿(2)、耳軸(3)和置于閥體內(nèi)用于旋轉(zhuǎn)的閥球(4)，閥桿(2)連接在閥球(4)的上端部上，耳軸(3)連接在閥球(4)的下端部上，閥桿(2)外設(shè)有閥桿軸套(5)，耳軸(3)外設(shè)有耳軸軸套￠)，其特征在于所述的閥體(I)呈球狀，其由兩片半球形殼體焊接而成，形成一圈垂直焊縫(7)，閥球(4)的中心與閥體(I)的中心同軸；所述閥體的上、下端部各開有一焊接口，位于閥體上端部的焊接口與閥桿軸套(5)焊接，形成一圈徑向焊縫(8);位于閥桿下端部的焊接口與耳軸軸套(6)焊接，形成一圈徑向焊縫(9);所述的閥球⑷與閥體⑴之間設(shè)有用于兩者之間密封的浮動閥座；所述閥體⑴的兩側(cè)部各開有一圓形流通口(10)，閥球(4)的兩側(cè)部各開有一圓形通道口(41)，通過旋轉(zhuǎn)閥球使閥球的通道口(41)與閥體的流通口(10)重合時，球閥處于全流量打開狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管線球閥，其特征在于，所述的浮動閥座包括位于內(nèi)側(cè)的金屬閥座內(nèi)圈(11)和包在閥座內(nèi)圈外的金屬閥座外圈(12)，閥座外圈(12)被限位在閥體(I)上，閥座外圈的外側(cè)與閥體之間設(shè)有多個呈環(huán)狀分布的高溫合金彈簧(13)和一用于閥座與閥體之間密封的第一密封圈(14),閥座外圈(12)上部的內(nèi)側(cè)形成置于閥座內(nèi)圈上表面上的一環(huán)狀鉤頭(15)和一環(huán)狀缺口(16)，所述的缺口(16)中置有一圈軟密封件(17)，閥座內(nèi)圈(11)和鉤頭(15)的內(nèi)側(cè)面鍍有高耐磨金屬層；當(dāng)浮動閥座受到介質(zhì)液體壓力時推向閥球時，浮動閥座抱住閥球，軟密封件下部的內(nèi)端與閥球密封配合，閥座內(nèi)圈和鉤頭的內(nèi)側(cè)面與閥球密封配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管線球閥，其特征在于，在常態(tài)下，所述軟密封件下部的內(nèi)端到閥球表面的距離小于閥座內(nèi)圈或鉤頭的內(nèi)側(cè)面到閥球表面的距離；所述閥座外圈與閥座內(nèi)圈均呈臺階狀，所述的閥座外圈擱在閥座內(nèi)圈上；閥座內(nèi)圈底部的外側(cè)與閥座外圈底部的內(nèi)側(cè)采用點焊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的管線球閥，其特征在于，所述的閥座外圈與閥體之間還設(shè)有用于閥座與閥體之間密封且能阻止樹脂流入閥體內(nèi)腔內(nèi)的第二密封圈(18)，第二密封圈位于第一密封圈下方，第一密封圈與第二密封圈之間設(shè)有一圈樹脂積聚槽(19)，位于樹脂積聚槽上方的閥體上開有至少一個樹脂注入口(20)，樹脂注入口處連接密封頭；樹脂積聚槽與軟密封件之間設(shè)有至少一條用于將樹脂積聚槽中的樹脂流向軟密封件密封面的注脂通道(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管線球閥，其特征在于，用于支撐軟密封件的閥座內(nèi)圈表面上或與該閥座內(nèi)圈表面配合使用的閥座外圈底面上開有數(shù)條溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管線球閥，其特征在于，所述的軟密封件(17)為氟橡膠件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管線球閥，其特征在于，所述閥體的流通口內(nèi)徑與閥球的通道口口徑大小相同，所述浮動閥座的底面與流通口的內(nèi)壁及通道口的內(nèi)壁齊平。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管線球閥，其特征在于，閥桿軸套的底部有一圈凹槽，該凹槽內(nèi)置一防塵圈(22)，防塵圈的底部與閥球的上球面密封配合；耳軸軸套的頂部也開有一圈凹槽，該凹槽內(nèi)置一軸承密封圈(23)，耳軸軸套上開有一與閥體內(nèi)腔相通的縱向排放口(24)，該縱向排放口處連接一密封頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管線球閥，其特征在于，所述的閥桿上套有二道用于其與閥桿軸套之間密封的GT密封圈(25)，位于二道GT密封圈之間的閥桿軸套上開有一閥桿密封脂注入口，該閥桿密封脂注入口連接一密封頭。
10.權(quán)利要求1-9任一項所述管線球閥的制造方法，其特征在于，開焊接口時，采用機械加工和人工加工相結(jié)合的方法，先采用機械加工，至開口處的閥體壁厚為O. 4-0. 6mm時停止機械加工，再采用人工剪切的方法使焊接口成形；兩片半球形殼體焊接及閥桿軸套和耳軸軸套分別與各自的焊接口焊接時，先采用單面焊接、雙面成形的氬弧焊焊接方法，再經(jīng)過多次的埋弧擺動焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管線球閥及其制造方法。目前管線球閥閥體的形狀大多為圓柱形或紡錘體，閥體主體的焊接縫大多為二條，從而存在的泄漏隱患也多，使用壽命較短。本發(fā)明的管線球閥，其特征在于所述的閥體呈球狀，其由兩片半球形殼體焊接而成，形成一圈垂直焊縫，閥球的中心與閥體的中心同軸；所述閥體的上、下端部各開有一焊接口，位于閥體上端部的焊接口與閥桿軸套焊接，形成一圈徑向焊縫；位于閥桿下端部的焊接口與耳軸軸套焊接，形成一圈徑向焊縫；所述的閥球與閥體之間設(shè)有用于兩者之間密封的浮動閥座。本發(fā)明的球狀閥體為全焊接一體型，結(jié)構(gòu)緊湊，強度高；浮動閥座以硬密封為主，軟密封為輔，采用了上、下游二重密封，密封性能可靠、耐久。
文檔編號F16K27/10GK102900864SQ20121042819
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者戴淑琴, 文體杰, 莊如林, 王仕林 申請人:替克斯閥門有限公司