本發(fā)明涉及水下管線閥門技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種水下球閥的閥桿密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

對于球閥來說，閥門的閥桿與閥蓋（上裝式球閥）上的安裝孔或者與閥體（側(cè)裝式球閥）上的安裝孔之間以及球閥與管道連接的法蘭與墊片之間產(chǎn)生外漏造成的后果，往往比閥座與球體之間的內(nèi)漏更為嚴重。因此閥門的外漏情況如何，是文明生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的重要標志，也是衡量一個國家工業(yè)生產(chǎn)管理水平和技術(shù)進步程度的一個尺度。

球閥的閥桿只做旋轉(zhuǎn)運動，在閥桿與安裝孔之間采用填料函密封，結(jié)構(gòu)簡單，加工制造方便，價格低廉，因此使用最普遍。填料函密封主要由填料箱、填料和填料墊及填料壓緊機構(gòu)組成，填料根據(jù)使用工況不同選擇石墨填料或PTFE填料。此密封形式被廣泛應(yīng)用于石油化工、船舶、電站、冶金等領(lǐng)域。但是現(xiàn)有技術(shù)中的填料密封對于球閥的使用工況有很大的局限性，在承受外壓和高的介質(zhì)內(nèi)壓的工況下，普通的填料密封和單獨的填料函密封形式已經(jīng)難以保證閥桿與安裝孔之間密封的可靠性。

如何實現(xiàn)球閥的閥桿與安裝孔在外壓和較高介質(zhì)內(nèi)壓的工況下的可靠密封成為亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種防漏水下球閥。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種水下球閥的閥桿密封結(jié)構(gòu)，包括閥桿和與閥桿配合安裝的閥桿安裝件，在閥桿安裝件上設(shè)有用于安裝閥桿的安裝孔，在閥桿與安裝孔之間設(shè)有三道密封結(jié)構(gòu)，所述三道密封結(jié)構(gòu)為設(shè)在閥桿安裝件的朝向閥腔端與閥桿結(jié)合處的第一道密封結(jié)構(gòu)、設(shè)在靠近閥桿安裝件上端的第二道密封結(jié)構(gòu)和設(shè)在閥桿安裝件上端與閥桿結(jié)合處的第三道密封結(jié)構(gòu)，其中所述的第二道密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在安裝孔中部的第一沉臺和填裝在第一沉臺與閥桿之間的彈性蓄能密封圈組，第三道密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在第一沉臺的上方靠近安裝孔上端的第二沉臺和設(shè)置在第二沉臺與閥桿之間的密封蓋以及與密封蓋配合安裝的兩個彈簧蓄能密封圈組，所述的密封蓋一端伸進第一沉臺與閥桿之間用于將彈性蓄能密封圈組壓緊在安裝孔與閥桿之間，密封蓋的另一端設(shè)有與第二沉臺的臺面配合安裝的外凸緣，在外凸緣的上端面設(shè)有一個將第二沉臺與閥桿之間空間分割為兩個環(huán)形空間的隔離環(huán)，所述的兩個彈簧蓄能密封圈組分別設(shè)置在兩個環(huán)形空間內(nèi)，彈簧蓄能密封圈組包括一個具有U形開口的頂唇形密封圈，一個與所述U形開口配合安裝的U形截面彈簧圈，頂唇形密封圈的開口朝下設(shè)置，在U形截面彈簧圈與第二沉臺的臺面之間設(shè)有上支撐環(huán)，在頂唇形密封圈的上端設(shè)有一個截面為矩形的環(huán)形密封墊；還設(shè)有一個用于將兩組彈簧蓄能密封圈通過密封蓋壓緊在彈性蓄能密封圈組上的壓蓋。

進一步地，所述的彈性蓄能密封圈組包括下唇形密封圈、中唇形密封圈和上唇形密封圈，所述的下唇形密封圈開口向下，截面呈“”形，在下唇形密封圈的開口內(nèi)設(shè)有開口朝下的 V形截面彈簧片，V形截面彈簧片通過一個帶有環(huán)形凸起的下支撐墊支撐在第一沉臺的臺面上；所述的中唇形密封圈為V形，且個數(shù)為多個，最下面的一個中唇形密封圈通過一個大致呈三角形且?guī)贤蛊鸬闹兄苇h(huán)支撐在下唇形密封圈上，其它的中唇形密封圈分別通過一個“人”字形支撐環(huán)支撐在相鄰的中唇形密封圈上；所述的上唇形密封圈為開口朝下設(shè)置的Y形，其通過一個“人”字形支撐環(huán)支撐在位于最上端的中唇形密封圈上，在上唇形密封圈的上端設(shè)有一個矩形密封圈。

進一步地，所述的矩形密封圈內(nèi)周壁上設(shè)有多個環(huán)形的密封槽。

進一步地，所述的第一道密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)在閥桿上的環(huán)狀凸起和設(shè)在環(huán)狀凸起與閥桿安裝件朝向閥腔端之間的止推墊片。

進一步地，所述止推墊片的表面涂有一層PTFE。

有益效果：

本發(fā)明對閥桿密封（閥桿與安裝孔之間的密封簡稱閥桿密封）采用三道密封結(jié)構(gòu)，第三道密封結(jié)構(gòu)采用兩個彈簧蓄能密封圈組分別設(shè)置在由隔離環(huán)隔開的兩個環(huán)形空間內(nèi)，U形截面彈簧圈702提供預(yù)緊密封力，促使頂唇形密封圈703緊貼密封溝槽的側(cè)壁，使壓力較低的介質(zhì)無法通過該密封溝槽的接觸密封面，由此形成從真空到低壓范圍內(nèi)的有效密封。另外介質(zhì)內(nèi)壓力會輔助U形截面彈簧圈702蓄能，壓力越大，頂唇形密封圈703的密封唇與密封溝槽的接觸密封面貼合的越充分，由此形成高壓密封。

另外，由于U形截面彈簧圈702永久給頂唇形密封圈703提供彈力（即預(yù)緊密封力），因此能夠彌補頂唇形密封圈703自身的磨損和以及其與配合零件之間相對位置的偏心，從而保證了第三道密封結(jié)構(gòu)的永久可靠性。

總之，本發(fā)明可有效保證在介質(zhì)從低壓到高壓和承受外壓工況下水下球閥的密封可靠性；有效地控制介質(zhì)的外漏，從而保證水下球閥的工作安全性。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步具體詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中Ⅰ處放大圖。

圖3為圖2中Ⅱ處放大分解圖。

圖4為圖2中Ⅲ處放大圖。

圖中，1、球體，2、閥桿安裝件，201、第一沉臺，202、第二沉臺，3、閥桿，4、壓蓋，5、第一道密封結(jié)構(gòu)，501、環(huán)狀凸起，502、止推墊片，6、第二道密封結(jié)構(gòu)，601、下支撐墊，602、V形截面彈簧片，603、下唇形密封圈，604、中支撐環(huán)，605、中唇形密封圈，606、“人”字形支撐環(huán)，607、上唇形密封圈，608、矩形密封圈，7、第三道密封結(jié)構(gòu)，701、上支撐環(huán)， 702、U形截面彈簧圈，703、頂唇形密封圈，704、環(huán)形密封墊，705、密封蓋，705a、隔離環(huán)，8、滑動軸承。

具體實施方式

如圖所示，一種水下球閥的閥桿密封結(jié)構(gòu)，包括閥桿3和與閥桿配合安裝的閥桿安裝件2，在閥桿安裝件2上設(shè)有用于安裝閥桿的安裝孔，在閥桿3與安裝孔之間設(shè)有三道密封結(jié)構(gòu)，。

所述三道密封結(jié)構(gòu)為設(shè)在閥桿安裝件2的朝向閥腔端與閥桿3結(jié)合處的第一道密封結(jié)構(gòu)5、設(shè)在靠近閥桿安裝件2上端的第二道密封結(jié)構(gòu)6和設(shè)在閥桿安裝件2上端與閥桿3結(jié)合處的第三道密封結(jié)構(gòu)7。

所述的第一道密封結(jié)構(gòu)5包括設(shè)在閥桿上的環(huán)狀凸起501和設(shè)在環(huán)狀凸起501與閥桿安裝件2朝向閥腔端之間的止推墊片502，在止推墊片502的表面涂有一層PTFE。

所述的第二道密封結(jié)構(gòu)6包括設(shè)在安裝孔中部的第一沉臺201和填裝在第一沉臺201與閥桿3之間的彈性蓄能密封圈組。

本實施例中，所述的彈性蓄能密封圈組包括下唇形密封圈603、中唇形密封圈605和上唇形密封圈607。

所述的下唇形密封圈603開口向下，截面呈“”形，在下唇形密封圈603的開口內(nèi)設(shè)有開口朝下的 V形截面彈簧片602，V形截面彈簧片通過一個帶有環(huán)形凸起的下支撐墊601支撐在第一沉臺201的臺面上。

所述的中唇形密封圈605為V形，且個數(shù)為多個，最下面的一個中唇形密封圈605通過一個帶上凸起且大致呈三角形（即截面可為一個長方形底部與三角形頂部結(jié)合而成的形狀，在三角形的頂角設(shè)置上凸起）的中支撐環(huán)604支撐在下唇形密封圈603上，其它的中唇形密封圈605分別通過一個“人”字支撐環(huán)606支撐在相鄰的中唇形密封圈上.

本實施例中，中唇形密封圈605為3個。

所述的上唇形密封圈607為開口朝下設(shè)置的Y形，其通過一個“人”字形支撐環(huán)支撐在位于最上端的中唇形密封圈上，在上唇形密封圈607的上端設(shè)有一個矩形密封圈608。為了進一步增強密封效果，在矩形密封圈608內(nèi)周壁上設(shè)有多個環(huán)形的密封槽。

第三道密封結(jié)構(gòu)7包括設(shè)在第一沉臺201的上方靠近安裝孔上端的第二沉臺202和設(shè)置在第二沉臺與閥桿3之間的密封蓋705以及與密封蓋705配合安裝的兩個彈簧蓄能密封圈組。

所述的密封蓋705一端伸進第一沉臺201與閥桿3之間形成的密封函內(nèi)，用于將彈性蓄能密封圈組壓緊在安裝孔與閥桿3之間，密封蓋705的另一端設(shè)有與第二沉臺202的臺面配合安裝的外凸緣，在外凸緣的上端面設(shè)有一個將第二沉臺202與閥桿3之間空間分割為兩個環(huán)形空間的隔離環(huán)705a。

所述的兩個彈簧蓄能密封圈組分別設(shè)置在兩個環(huán)形空間內(nèi)，彈簧蓄能密封圈組包括一個具有U形開口的頂唇形密封圈703，一個與所述U形開口配合安裝的U形截面彈簧圈702，頂唇形密封圈703的開口朝下設(shè)置，在U形截面彈簧圈702與第二沉臺202的臺面之間設(shè)有上支撐環(huán)701，在頂唇形密封圈703的上端設(shè)有一個截面為矩形的環(huán)形密封墊704；在環(huán)形密封墊704上方還設(shè)有一個用于將兩組彈簧蓄能密封圈通過密封蓋705壓緊在第二道密封結(jié)構(gòu)的彈性蓄能密封圈組上的壓蓋4。

本發(fā)明的具體工作原理如下：

當閥座（圖中未示出）與球體1之間發(fā)生泄漏，介質(zhì)到達球體1與閥桿安裝件2之間的空腔，介質(zhì)壓力增大，如果介質(zhì)突破第一道密封結(jié)構(gòu)5，則介質(zhì)中的固體顆粒等雜質(zhì)被過濾掉。在內(nèi)壓作用下，第二道密封結(jié)構(gòu)6中彈性蓄能密封圈組的各唇形密封圈的唇部改變接觸狀態(tài)的同時加大接觸應(yīng)力，使彈性蓄能密封圈組與閥桿3配合得更加緊密，使介質(zhì)難以通過第二道密封結(jié)構(gòu)6。

即使介質(zhì)通過了下唇形密封圈603的唇部，內(nèi)壓也會損失很大，再通過中唇形密封圈605的唇部時，壓力會再損失一次；中唇形密封圈605設(shè)置為多個時，介質(zhì)每通過一個中唇形密封圈605 ，內(nèi)壓都會有所損失，如此下去，到上唇形密封圈607時，內(nèi)壓將基本完全喪失，于是泄漏通道被制止。

如果介質(zhì)通過了第二道密封結(jié)構(gòu)6到達第三道密封結(jié)構(gòu)7的彈簧蓄能密封圈組處，由于頂唇形密封圈703的壓力補償作用（即：在U形截面彈簧圈702和介質(zhì)的作用下，頂唇形密封圈703會被撐開，與閥桿3之間的密封面形成緊密貼合保證密封，介質(zhì)的壓力力越大，頂唇形密封圈703與閥桿的貼合力越緊），可以有效的防止介質(zhì)的外漏。由于有U形截面彈簧圈702提供預(yù)緊力，頂唇形密封圈703還能有效防止外部低壓力介質(zhì)進入管道系統(tǒng)內(nèi)。

本發(fā)明中，采用三道密封結(jié)構(gòu)，尤其是第三道密封圈采用彈簧蓄能密封圈組進行密封：兩個頂唇形密封圈703分別安裝在隔離環(huán)705a與閥桿安裝件2之間以及隔離環(huán)705a與閥桿3之間分別形成的密封溝槽內(nèi)，U形截面彈簧圈702提供預(yù)緊密封力，促使頂唇形密封圈703緊貼密封溝槽的側(cè)壁，使壓力較低的介質(zhì)無法通過該密封溝槽的接觸密封面（即隔離環(huán)705a與閥桿安裝件2之間以及隔離環(huán)905a與閥桿5之間的相對面），由此形成從真空到低壓范圍內(nèi)的有效密封，如圖4所示。隨著介質(zhì)壓力的升高，封存在密封腔（即頂唇形密封圈703與閥桿安裝件2、閥桿3以及與第二沉臺的臺面之間形成的密封空間）內(nèi)的壓力也越來越高（因為閥體內(nèi)部流動的介質(zhì)具有很高的壓力，介質(zhì)通過閥桿3與閥桿安裝件2之間向外部泄漏時，首先要經(jīng)過第一道密封結(jié)構(gòu)5，然后再通過第二道密封結(jié)構(gòu)6，最后才到達第三道密封結(jié)構(gòu)7，本處所述壓力越來越高，是假定介質(zhì)已經(jīng)通過第一道密封結(jié)構(gòu)5和第二道密封結(jié)構(gòu)6到達該密封腔），可以提供充足的密封力促使該密封溝槽的接觸密封面形成可靠的密封，由此形成高壓密封。

由于U形截面彈簧圈702永久給頂唇形密封圈703提供彈力（即預(yù)緊密封力），因此能夠彌補頂唇形密封圈703自身的磨損和以及其與配合零件（閥桿安裝件2和閥桿3）之間相對位置的偏心，從而保證密封的永久可靠性。

本實施例采用具有PTFE涂層的止推墊片502作為第一道密封結(jié)構(gòu)進行密封，閥桿3、止推墊片502與閥桿安裝件2之間形成平面密封，當介質(zhì)中含有固體顆粒時，可以濾除雜質(zhì)，有效地保護滑動軸承8和閥桿3，并避免固體顆粒侵入下兩道密封。

本實施例的第二道密封結(jié)構(gòu)采用低逸散泄漏的彈性蓄能密封圈組，如圖3所示，自由狀態(tài)下的各唇形密封圈（下唇形密封圈603、中唇形密封圈605、以及上唇形密封圈608），其唇部外徑大于填料函內(nèi)徑（即第一沉臺201上方閥桿安裝孔的孔徑），其唇部的內(nèi)徑小于閥桿3的外徑，這樣的結(jié)構(gòu)使得各唇形密封圈在裝配后便有一定變形，在各支承環(huán)（下支撐墊601和中支撐環(huán)604）的作用下，在各唇形密封圈的唇尖部與閥桿3之間形成相應(yīng)的接觸壓力，從而實現(xiàn)可靠密封。

本文所述的上下均與附圖1本身的上下相一致，本文所述的閥桿安裝件2對于上裝式球閥來說，指的是閥蓋；對于側(cè)裝式球閥來說指的是剖分閥體。上裝式球閥和側(cè)裝式球閥為現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。