专利名称：一种带刮刀的软硬组合密封球阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于阀门领域，尤其是带刮刀的软硬密封结合的球阀。
背景技术：
高含H2S天然气，通常也称“高含硫”天然气，在全球资源储量巨大，是天然气资源的重要组成部分。天然气主要烃组份的甲烷属于气相爆炸物质，遇明火或静电可能会引起燃烧和爆炸，其爆炸极限范围为5% 15%，而高含硫天然气爆炸下限较甲烷低，且爆炸范围宽(4% 46%)，危险性更大。且H2S为强烈的神经性毒物，最大允许浓度为10mg/m3，对人粘膜有强烈的刺激性作用，其毒性较CO大5 6倍，几乎与氰同样剧毒。目前天然气输送大都是湿气集输系统，即在集气站内部设脱水和脱硫工艺设备，而后在净化厂进行处理后输送，对管道运行安全条件更加苛刻，带来的问题也更加复杂。国内外在高含硫天然气管道输送中大多采用为单活塞效应(即上游方向泄压)+双活塞效应的浮动硬密封阀座，以实现阀门上下游两端的可靠密封和阀体中腔安全泄压的要求。但是，由于所采集出来的高含硫天然气中还带有大量的水分和泥砂等颗粒杂质，使管道和阀门内组件产生硫化物应力腐蚀开裂(SSC)和氢致开裂(HIC)，造成材料起泡腐蚀破坏或由于H2S的作用而产生氢腐蚀。另外，泥砂等颗粒杂质在阀门开关过程中还会损坏阀座表面或球体表面，对阀门的密封和寿命也造成很大的影响。
实用新型内容“高含硫”天然气集输系统的工况要求阀门具有良好的抗硫化氢应力腐蚀和氢致开裂的能力、抗泥沙冲刷能力和良好的密封性能。为了解决阀门内组件因“高含硫”环境造成的应力腐蚀、氢致开裂、磨损的问题，同时提高阀门的密封性，本实用新型提供了一种带刮刀的软硬组合密封球阀。本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述球阀的阀座与球体接触的部位设置有与球体表面相切的刮刀结构，所述刮刀结构的中间位置设置有环形凹槽，环形凹槽内镶嵌有密封圈。进一步地，所述密封圈为抗硫增强聚四氟乙烯(简称RPTFE)密封圈。进一步地，所述密封圈上表面高出刮刀结构表面0.2 0.4mm。进一步地，所述球阀的阀体的内壁设有因可镍合金涂层，阀座采用因可镍合金制成。进一步地，所述球体表面依次喷涂有因可镍合金层和碳化钨硬质合金层构成球面涂层，阀座的刮刀结构表面喷焊有Ni60合金涂层。进一步地，所述球体表面的因可镍合金层厚度为2mm，碳化钨硬质合金层的厚度为0.2 0.3_、硬度HRC60 65、附着力达到IOOOOPsi。进一步地，所述刮刀结构表面的Ni60合金涂层厚度为1.6 3.0mm,硬度为HRC55 60。本实用新型提供的带刮刀的软硬组合密封球阀，当球体转动时，刮刀结构能够刮掉粘结在球体表面的颗粒等附着物。当阀座移向球体时，首先与密封圈接触实现软密封，随着阀座继续向球体方向移动，密封圈弹性变形被压缩，球体和刮刀结构接触硬密封，实现了金属硬密封+RPTFE密封圈软密封的软硬组合密封，在此过程中，密封圈还能够擦拭球体表面使球体表面更加洁净，使球体表面具有自清洁功能。因此，本实用新型不但能够降低球体和阀座硬密封面之间的磨损，提高寿命，而且还大大降低了阀门的操作力矩。另外，密封圈采用抗硫的增强聚四氟乙烯密封圈，阀体的内壁和阀座的表面、球体等球阀内部能够与天然气接触的部位均设有抗硫的因可镍合金涂层，使得球阀具有良好的抗硫化物应力腐蚀开裂、氢致开裂性能和密封效果。同时，在球体最外层设置碳化钨硬质合金、刮刀结构最外层设置Ni60合金涂层进一步提高了球体和刮刀结构的耐摩擦性能。综上所述，与现有技术相比本实用新型具有良好的抗硫化物应力腐蚀开裂和氢致开裂性能、耐摩擦性能，密封效果好，结构简单，使用寿命长，适用于高含硫天然气集输管道，可靠性较高。
图1为本实用新型所述带刮刀的软硬组合密封球阀的局部结构示意图。附图标记说明如下:1-阀体，2-阀座，3-球面涂层，4-刮刀结构，5-密封圈，6-Ν 60合金涂层，7_球体。
具体实施方式
以下结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。本实用新型所述的带刮刀的软硬组合密封球阀与传统的球阀相比，其基本结构方面没有改进，改进之处在于球体7以阀座2接触位置处的结构以及阀体I内表面的结构。具体地，如图1所示，在阀座2与球体7接触的位置设置与球体7表面相切的刮刀结构4，在刮刀结构4中间位置设置一道凹槽并在其中镶嵌RPTFE密封圈5。因可镍合金具有良好的抗硫性能，为了提高所述球阀的抗硫性能，阀门内部所有能够与天然气接触到的部位都堆焊因可镍合金，例如阀体I内表面和球体7表面、阀座2采用因可镍合金制成。为了提高球阀的耐摩擦性能，在相互接触的球体7表面和刮刀结构4表面分别喷涂一层硬质合金。具体地，将球体7表面堆焊因可镍合金层并加工研磨至2mm厚，再喷涂一层厚度0.2 0.3mm的碳化钨硬质合金层，喷涂的碳化钨硬质合金层的硬度HRC60 65、附着力达到IOOOOPsi(70MPa)。球体7表面的因可镍合金层和碳化钨硬质合金层构成球面涂层3。在刮刀结构4的表面喷焊层厚1.6 3.0mm、硬度HRC55 60的Ni60合金涂层6，如图1所示。在涉及不同应用环境时，球阀中零件的材质根据阀门具体工作介质及周边环境进行选取。在工作过 程中，当阀门处于全关位置时，阀前压力和阀体I中腔压力差较低时，阀座2预紧力推动阀体I内置的阀座2移向球体7，使得RPTFE密封圈5先和球体7的球面涂层3接触，实现阀前的初始软密封；随着阀前压力与阀体I中腔压力差逐步增加，使得阀座2继续向球体7方向移动，刮刀结构4逐渐靠近球体7，最终Ni60合金涂层6贴紧球面涂层3，形成了金属对金属的硬密封。为了实现上述过程，RPTFE密封圈5的上表面高出刮刀结构4的表面一定尺寸，该尺寸不但要保证RPTFE密封圈5和球面涂层3之间的密封是弹性变形且不冷流，而且还要保证Ni60合金涂层6和球面涂层3之间的密封要达到密封所需要的密封比压，一般为0.2 0.4_。随着阀门的启闭动作，阀座2与球体7之间的密封由软密封到软硬组合密封，这样，阀座2上的刮刀结构4就能够自动清除球体7表面的附着物，软密封的RPTFE密封圈5对球体7表面具有擦拭作用，使得球体7表面变得更加洁净，避免了颗粒异物等对阀座2密封面和球体7表面的划伤和磨损。另外，阀门的操作力矩也大大减轻，也大大的延长了阀门的使用寿命。本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述球阀的阀座(2)与球体(7)接触的部位设置有与球体(7)表面相切的刮刀结构(4)，所述刮刀结构(4)的中间位置设置有环形凹槽，环形凹槽内镶嵌有密封圈(5)。
2.根据权利要求1所述的带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述密封圈(5)为抗硫增强聚四氟乙烯密封圈(5)。
3.根据权利要求2所述的带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述密封圈(5)上表面高出刮刀结构(4)表面0.2 0.4mm。
4.根据权利要求2所述的带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述球阀的阀体(I)的内壁设有因可镍合金涂层，阀座(2 )采用因可镍合金制成。
5.根据权利要求4所述的带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述球体(7)表面依次喷涂有因可镍合金层和碳化钨硬质合金层构成球面涂层(3)，阀座(2)的刮刀结构(4)表面喷焊有Ni60合金涂层(6)。
6.根据权利要求5所述的带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述球体(7)表面的因可镍合金层厚度为2mm,碳化鹤硬质合金层的厚度为0.2 0.3mm、硬度HRC60 65、附着力达到IOOOOPsi。
7.根据权利要求5所述的带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述刮刀结构(4)表面的Ni 60合金涂层(6)厚度为1.6 3.0mm，硬度为HRC55 60。
专利摘要本实用新型公开了一种带刮刀的软硬组合密封球阀，其特征在于，所述球阀的阀座与球体接触的部位设置有与球体表面相切的刮刀结构，所述刮刀结构的中间位置设置有环形凹槽，环形凹槽内镶嵌有密封圈。本实用新型中刮刀结构和密封圈的设置实现了软密封和硬密封的结合，提高了密封性能，减小了阀门的操作力矩。同时，刮刀结构和密封圈还能够清洁球体表面，降低球体和阀座硬密封面之间的磨损，提高寿命。另外，通过在阀门内部与天然气接触的表面设置抗硫的因可镍合金、在硬密封接触面设置硬质合金提高球阀的抗硫化物应力腐蚀开裂和氢致开裂性能、耐摩擦性能。本实用新型尤其适用于高含硫天然气集输管道、摩擦力矩小，使用寿命长，可靠性较高。
文档编号F16K5/06GK203162206SQ201320150668
公开日2013年8月28日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者张炜, 陈双聘, 殷道成 申请人:北京雷蒙德技术开发有限公司