一种球阀阀座及应用该球阀阀座的上装式球阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种球阀阀座及应用该球阀阀座的上装式球阀，球阀阀座，包括阀座环和气动支架环，在气动支架环上开设有一活塞环槽并安装有活塞环套，其共同组成了一个气缸结构；本实用新型在气动支架环上还设置有一限位环槽。本实用新型还提供了一种应用该球阀阀座的上装式球阀，通过该气缸结构，利用高压气源和设置在限位环槽中的限位装置，可方便的将阀球与阀座压紧或松开，从而实现上装式球阀的在线维修与安装，尤其适用于大口径上装式球阀的在线维修。
【专利说明】一种球阀阀座及应用该球阀阀座的上装式球阀
【技术领域】
[0001]本实用新型属于球阀领域，涉及上装式球阀尤其是大口径上装式球阀的在线拆装技术，具体来说是一种球阀阀座及应用该球阀阀座的上装式球阀。
【背景技术】
[0002]上装式球阀广泛应用在石油和天然气管线上，同时其在化工、化纤、冶金、电力、核电、食品和造纸等行业中也有广泛的应用。上装式球阀在管线上拆卸简单迅速，维修方便快捷。现有的上装式球阀中当阀门在管线上出现故障需要修理时，不必从管线上拆卸阀门，只须拆掉阀盖螺栓和螺母，将阀盖和阀杆组合件一起从阀体中取下来，然后取出球体和阀座组合件，即可修理阀门内部密封问题。
[0003]在拆卸与安装过程中，上装式球阀的阀球装入前两边的阀座必须让开一个空间；阀球放入后两边阀座要压到阀球的球面，形成的密封比压达到必须值球阀才能密封。为了达到这一效果，目前采用的方法是在阀座后边用活动的弹簧座推压弹簧，使阀座压紧球面，形成密封比压。弹簧座是靠在阀腔露出部分用拉杆拉动，弹簧压缩到位后将弹簧座锁定。
[0004]上述方法仅适用于小口径的球阀，当球阀的口径增大时，需要的弹力也相应增大，单靠人力克服弹力已无法完成；目前有依靠液压助推的结构，但其存在:密闭液压腔在阀体与阀座之间，密封点较多；注液口在阀体外部，增加了外泄点；有些球阀所传送的介质不适合液压介质进入阀腔。
[0005]综上所述，现有的在线上装式球阀拆卸技术在小口径球阀上较为成熟，但在大口径球阀上相应的技术与产品仍较为匮乏，结构复杂，拆装难度大，难以实现在线维修的便利性。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种球阀阀座及应用该球阀阀座的上装式球阀，其基于拉压原理，利用外界高压气源实现大口径上装式球阀的在线拆装与维护。其具有结构简单，加工方便，密封点少，无外泄点，密封比压好等优点，确保了大口径上装式球阀的在线维修。
[0007]本实用新型通过以下技术方案来实现:一种球阀阀座，其特征在于:包括阀座环和气动支架环，所述阀座环设置在所述气动支架环的内部，所述阀座环的中心轴线与所述气动支架环的中心轴线相重合；所述阀座环的外表面为阶梯形状，分别为第一台阶阀座环、第二台阶阀座环和第三台阶阀座环；所述第一台阶阀座环的外径小于所述第二台阶阀座环的外径，所述第二台阶阀座环的外径小于所述第三台阶阀座环的外径；所述第三台阶阀座环的外表面设置有外螺纹；所述第三台阶阀座环面向所述第二台阶阀座环的侧表面开设有至少一个弹簧孔，所述弹簧孔为沉孔；所述气动支架环的内表面为阶梯形状，分别为第一台阶气动支架环和第二台阶气动支架环，所述第一台阶气动支架环的内径小于所述第二台阶气动支架环的内径；所述第二台阶气动支架环的内表面设置有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相适配；所述第一台阶气动支架环位于所述第二台阶阀座环的上方和所述弹簧孔的侧边，所述第一台阶气动支架环的内表面与所述弹簧孔的下表面处于同一平面或所述第一台阶气动支架环的内表面位于所述弹簧孔的下表面的下方，所述第一台阶气动支架环的内表面与所述第二台阶阀座环的外表面不相接触；每个所述弹簧孔中设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述弹簧孔的孔底，所述弹簧的另一端固定在所述第一台阶气动支架环的内侧表面；所述气动支架环的内部开设有一活塞环槽，所述活塞环槽的一端设置为开口与外界连通，所述开口位于所述第一台阶气动支架环的外侧表面；所述气动支架环的上表面设置有一限位环槽，所述限位环槽位于所述活塞环槽的上方；所述气动支架环的内部还设置有一注气系统，所述注气系统包括注气孔和气体管路，所述注气孔的一端与外部连通，所述注气孔的另一端与所述气体管路的一端相连通，所述气体管路的另一端与所述活塞环槽相连通；所述活塞环槽内设置有一活塞环套，所述活塞环套通过一密封装置将所述活塞环槽密封。
[0008]优选地，所述活塞环套的外表面和/或内表面上开设有至少一根限位滑槽，相对应的所述活塞环槽的上表面和/或下表面设置有限位滑块。
[0009]进一步优选地，所述限位滑槽的截面形状为V形；所述限位滑块的截面形状与所述限位滑槽的截面形状相适配。
[0010]优选地，所述注气孔上设置有注气盖和密封垫圈，通过螺栓固定将所述注气孔密封。
[0011]优选地，所述密封装置为0形密封圈。
[0012]本实用新型还提供了一种上装式球阀，包括阀体和阀球，所述阀球固定设置在所述阀体的内部，其特征在于:所述阀球的两侧对称设置有具备权利要求1至5任一所述的球阀阀座；所述阀体上分别设置有支撑环和阀座密封槽；所述支撑环的另一端连接有一限位装置；所述阀座密封槽与所述第一台阶阀座环和第二台阶阀座环形成一阀座密封腔，所述阀座密封腔中设置有密封环。
[0013]优选地，所述限位装置为一链条卡环，所述链条卡环的纵向截面形状为圆环；所述链条卡环的横向宽度小于所述限位环槽的横向宽度；所述链条卡环由若干个卡环本体组成；所述卡环本体的纵向截面形状为圆弧；所述卡环本体的两端设置有连接凸块，所述连接凸块上设置有销孔，相邻两个所述卡环本体通过一贯穿所述销孔的销轴活动连接。
[0014]进一步优选地，所述限位环槽的两个侧面上分别设置有缓冲层，所述缓冲层为橡胶凸块或橡胶环。
[0015]本实用新型与现有技术相比较，其效果是积极的。
[0016]1、本实用新型中在阀座和阀体之间新增一个气动支架环，并对现有的阀座环结构进行相应的改进，使该气动支架环通过螺纹结构与阀座环固定连接，牢靠度高且维修方便；同时气动支架环中的活塞环槽配合活塞环套和0形密封圈形成气缸结构，借助外界的高压气体实现阀座上弹簧的反推挤压对阀球进行密封，解决了大口径上装式球阀的在线拆装与维护。
[0017]2、本实用新型还通过一链条卡环对气动支架环的卡位作用，确保了密封比压的有效性，避免因密封组件的泄漏或部分零件的损坏导致的密封比压的下降进而导致球阀的泄漏，避免运输的危险介质泄漏造成的人身与环境破坏。
[0018]3、本实用新型采用高压气体作为传动介质，完成拆卸或安装后气体不会对介质产生任何影响，对阀门也无污染，可适用任何介质输送的球阀。
[0019]4、本实用新型中一共只有4个密封点，与现有上装式球阀至少20个密封点相比，可靠程度大幅度提升。
[0020]5、本实用新型在各运动部件处设置有相应的轨道和滑槽，使得运动轨迹得到很好的保障，避免因局部受力不均匀而导致的运动部件轨迹发生偏转进而造成的设备损坏，提高了设备运行的可靠度。
[0021]6、本实用新型的整体结构较为简单，同时采用的阀座环和气动支架环的分体式结构也使得加工过程更为容易，可以加工出精度较高的产品；同时分体式的结构也使得安装过程与检修过程更加简单，解决了大口径上装式球阀的在线拆装难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型阀座环、气动支架环和活塞环套在安装前的侧面剖视图。
[0023]图2为本实用新型图1中4处的放大示意图。
[0024]图3为本实用新型图1中8处的放大示意图。
[0025]图4为本实用新型阀座环和气动支架环装配后的局部侧面剖视图的结构。
[0026]图5为本实用新型上装式球阀的局部侧面剖视图的结构。
[0027]图6为本实用新型中链条卡环的正面结构示意图。
[0028]图7为本实用新型中卡环本体的侧面结构剖视图。
[0029]图1中:0为中心轴线；1为阀座环；2为气动支架环；3为活塞环套；104为弹簧孔。
[0030]图2中:1为阀座环；101为第一台阶阀座环；102为第二台阶阀座环；103为第三台阶阀座环；104为弹簧孔；105为弹簧。
[0031]图3中:2为气动支架环；201为第一台阶气动支架环；202为第二台阶气动支架环；203为活塞环槽；204为限位环槽；205为注气孔；206为气体管路。
[0032]图4中:1为阀座环；2为气动支架环；3为活塞环套；101为第一台阶阀座环；102为第二台阶阀座环；104为弹簧孔；105为弹簧；201为第一台阶气动支架环；204为限位环槽；205为注气孔；206为气体管路；301为0形密封圈。
[0033]图5中:1为阀座环；2为气动支架环；3为活塞环套；4为阀体；5为阀球；6为链条卡环；104为弹簧孔；205为注气孔；301为0形密封圈；401为支撑环；402为阀座密封槽；403为密封环。
[0034]图6中:6为链条卡环。
[0035]图7中:601为卡环本体；602为连接凸块。
【具体实施方式】
[0036]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0037]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0038]参见图1，本实施例中的球阀阀座包括阀座环1和气动支架环2，阀座环1设置在气动支架环2的内部，阀座环1的中心轴线与气动支架环2的中心轴线相重合，以下说明中用中心轴线0进行表示。
[0039]参见图1和图2，阀座环1的外表面为阶梯形状，分别为第一台阶阀座环101、第二台阶阀座环102和第三台阶阀座环103 ；第一台阶阀座环101的外径小于第二台阶阀座环102的外径，第二台阶阀座环102的外径小于第三台阶阀座环103的外径；第三台阶阀座环103的外表面设置有外螺纹；第三台阶阀座环103面向第二台阶阀座环102的侧表面开设有至少一个弹簧孔104，弹簧孔104为沉孔；在本实施例中，弹簧孔104均匀分布在第二台阶阀座环102的侧表面上，且以中心轴线0为中心轴相互对称，确保挤压力的均匀性。
[0040]参见图1和图3，气动支架环2的内表面为阶梯形状，分别为第一台阶气动支架环201和第二台阶气动支架环202，第一台阶气动支架环201的内径小于第二台阶气动支架环202的内径；第二台阶气动支架环202的内表面设置有内螺纹，该第二台阶气动支架环202的内表面的内螺纹与第三台阶阀座环103的外表面的外螺纹相适配；气动支架环2的内部开设有一活塞环槽203，活塞环槽203的一端设置为开口与外界连通，开口位于第一台阶气动支架环201的外侧表面；气动支架环1的上表面设置有一限位环槽204，限位环槽204位于活塞环槽203的上方，且限位环槽204的最右端不超过活塞环槽203的最右端；气动支架环2的内部还设置有一注气系统，注气系统包括注气孔205和气体管路206，注气孔205的一端与外部连通，注气孔205的另一端与气体管路206的一端相连通，气体管路206的另一端与活塞环槽203相连通。
[0041]参见图1至图4，第一台阶气动支架环201位于第二台阶阀座环102的上方和弹簧孔104的侧边，第一台阶气动支架环201的内表面与弹簧孔104的下表面处于同一平面或第一台阶气动支架环201的内表面位于弹簧孔104的下表面的下方，第一台阶气动支架环201的内表面与第二台阶阀座环102的外表面不相接触；每个弹簧孔104中均设置有弹簧105，弹簧105的一端固定在弹簧孔104的孔底，弹簧105的另一端固定在第一台阶气动支架环201的内侧表面；弹簧105的弹力作用方向为水平方向；活塞环槽203内设置有一活塞环套3，活塞环套3通过一密封装置将活塞环槽203密封，密封装置可以是0形密封圈301。
[0042]为了使活塞环套3在活塞环槽203中的运动保持一定的运动轨迹不偏离，在活塞环套3的外表面和/或内表面上开设有至少一根限位滑槽，即可以仅在活塞换套3的外表面上开设一根限位滑槽或三根限位滑槽，也可以仅在活塞换套3的内表面上开设二根限位滑槽或四根限位滑槽，还可以在活塞换套3的内表面和外表面同时设置数量相同的限位滑槽；此时，在活塞环槽203的上表面和/或下表面设置有相对应的限位滑块；限位滑槽的截面形状可以为I形，而限位滑块的截面形状则与纤维滑槽的截面形状相适配4形结构方便加工，也可以确保滑动的顺畅。
[0043]注气孔205不需要特别的进行防护，只需要一般的密封即可，因此在本实施例中，注气孔205上可以仅设置有注气盖和密封垫圈，通过螺栓固定将注气孔205密封即可。
[0044]本实用新型还提供了一种应用上述阀座结构的上装式球阀，包括阀体4和阀球5，阀球5设置在阀体4的内部，在阀球5的两侧对称设置有上述阀座环1和气动支架环2 ；阀体4上分别设置有支撑环401和阀座密封槽402 ；支撑环401的一端固定在阀体4上，可以是螺钉固定，也可以是焊接固定，还可以在阀体4加工过程中一体成型；支撑环401的另一端则活动连接有一限位装置，参见图6和图7，该限位装置为一链条卡环6，链条卡环6的纵向截面形状为圆环；链条卡环6的横向宽度小于限位环槽204的横向宽度，这样可以确保在拆卸阀球5时有足够的空间使得气动支架环2的移动进而取出链条卡环6 ；阀座密封槽402与第一台阶阀座环101和第二台阶阀座环102做成一阀座密封腔，在阀座密封腔中设置有密封环403。
[0045]在本实施例中，链条卡环6是由若干卡环本体601组成；卡环本体601的纵向截面形状为圆弧；卡环本体601的两端设置有连接凸块602，连接凸块602上设置有销孔，相邻两个卡环本体601通过贯穿销孔的销轴活动连接；为了使得链条卡环6的卡位过程更加平缓，可以在限位环槽204的两个侧面上分别设置有缓冲层，该缓冲层可以是橡胶凸块，也可以是与限位环槽204的侧面形状相适配的橡胶环。
[0046]本实用新型是通过以下方式进行工作的:球阀安装时，阀座环和气动支架环通过螺纹结构旋紧连接，根据需要可在螺纹连接的基础上在部分连接点位进行焊接连接；将2个组装后的气动拆装装置以对称的方式装入阀体的内部，其中气动拆装装置的第一台阶阀座环与阀体的阀座密封槽进行连接，并内置密封环进行密封；此时气动拆装装置可轻松向阀体的两端推开，留出缝隙，因此阀球可轻易地装入阀体中；阀球安装完成后，此时注气孔外接高压气源，并向气体管路和活塞环槽中注入高压气体，在其作用下，由活塞环套盒活塞环腔组成的高压腔逐渐增大推动气动拆装装置挤压向阀球，当达到指定的密封比压后，将链条卡环插入限位环槽后即完成球阀的安装工作，此时高压腔中的气体可以保留也可以泄去，链条卡环可以确保始终保持必须的密封比压；当需要拆除球阀进行维修时，打开注气孔并外接高压气体，注入比安装时需要的高压气体更多的气体，此时弹簧被进一步压缩，使得限位环槽中的链条卡环出现松动，此时取出链条卡环，并泄去相应的气体，气动拆装装置可轻易地向两侧推开，留出间隙，因此阀球可以取出，实现在线的维修。
[0047]本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种球阀阀座，其特征在于:包括阀座环和气动支架环，所述阀座环设置在所述气动支架环的内部，所述阀座环的中心轴线与所述气动支架环的中心轴线相重合； 所述阀座环的外表面为阶梯形状，分别为第一台阶阀座环、第二台阶阀座环和第三台阶阀座环；所述第一台阶阀座环的外径小于所述第二台阶阀座环的外径，所述第二台阶阀座环的外径小于所述第三台阶阀座环的外径；所述第三台阶阀座环的外表面设置有外螺纹；所述第三台阶阀座环面向所述第二台阶阀座环的侧表面开设有至少一个弹簧孔，所述弹簧孔为沉孔； 所述气动支架环的内表面为阶梯形状，分别为第一台阶气动支架环和第二台阶气动支架环，所述第一台阶气动支架环的内径小于所述第二台阶气动支架环的内径；所述第二台阶气动支架环的内表面设置有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相适配；所述第一台阶气动支架环位于所述第二台阶阀座环的上方和所述弹簧孔的侧边，所述第一台阶气动支架环的内表面与所述弹簧孔的下表面处于同一平面或所述第一台阶气动支架环的内表面位于所述弹簧孔的下表面的下方，所述第一台阶气动支架环的内表面与所述第二台阶阀座环的外表面不相接触； 每个所述弹簧孔中设置有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述弹簧孔的孔底，所述弹簧的另一端固定在所述第一台阶气动支架环的内侧表面； 所述气动支架环的内部开设有一活塞环槽，所述活塞环槽的一端设置为开口与外界连通，所述开口位于所述第一台阶气动支架环的外侧表面；所述气动支架环的上表面设置有一限位环槽，所述限位环槽位于所述活塞环槽的上方； 所述气动支架环的内部还设置有一注气系统，所述注气系统包括注气孔和气体管路，所述注气孔的一端与外部连通，所述注气孔的另一端与所述气体管路的一端相连通，所述气体管路的另一端与所述活塞环槽相连通； 所述活塞环槽内设置有一活塞环套，所述活塞环套通过一密封装置将所述活塞环槽密封。
2.如权利要求1所述球阀阀座，其特征在于:所述活塞环套的外表面和/或内表面上开设有至少一根限位滑槽，相对应的所述活塞环槽的上表面和/或下表面设置有限位滑块。
3.如权利要求2所述球阀阀座，其特征在于:所述限位滑槽的截面形状为U形；所述限位滑块的截面形状与所述限位滑槽的截面形状相适配。
4.如权利要求1所述球阀阀座，其特征在于:所述注气孔上设置有注气盖和密封垫圈，通过螺栓固定将所述注气孔密封。
5.如权利要求1所述球阀阀座，其特征在于:所述密封装置为O形密封圈。
6.一种上装式球阀，包括阀体和阀球，所述阀球固定设置在所述阀体的内部，其特征在于:所述阀球的两侧对称设置有具备权利要求1至5任一所述的球阀阀座；所述阀体上分别设置有支撑环和阀座密封槽；所述支撑环的另一端连接有一限位装置；所述阀座密封槽与所述第一台阶阀座环和第二台阶阀座环形成一阀座密封腔，所述阀座密封腔中设置有密封环。
7.如权利要求6所述上装式球阀，其特征在于:所述限位装置为一链条卡环，所述链条卡环的纵向截面形状为圆环；所述链条卡环的横向宽度小于所述限位环槽的横向宽度；所述链条卡环由若干个卡环本体组成；所述卡环本体的纵向截面形状为圆弧；所述卡环本体的两端设置有连接凸块，所述连接凸块上设置有销孔，相邻两个所述卡环本体通过一贯穿所述销孔的销轴活动连接。
8.如权利要求7所述上装式球阀，其特征在于:所述限位环槽的两个侧面上分别设置有缓冲层，所述缓冲层为橡胶凸块或橡胶环。
【文档编号】F16K5/08GK204226720SQ201420642579
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月2日 优先权日:2014年11月2日
【发明者】杨恒, 黄佩成 申请人:上海纳福希阀门有限公司