一种适用于锻钢阀门的密封连接结构及锻钢阀门的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，用于密封阀体和阀盖，包括：密封连接部，容纳密封件的密封槽，凹槽，过渡段，所述过渡段外端成型有唇边结构，在所述过渡段和唇边结构处形成有与所述凹槽相连通的间隙，所述唇边结构通过焊接使阀体与阀盖形成焊缝以达到密封连接。阀体、阀盖通过凹槽与唇边形成合理的过渡段，可弹性补偿因焊接产生的冷热收缩，防止焊接应力在此处集中，利于密封焊缝不容易开裂，提高焊接质量。通过设置凹槽的结构，密封焊时起散热作用，保护密封件在焊接时过热而造成损坏。通过密封件和唇边结构处的焊缝形成双重密封结构，使阀门在长期使用的过程中保证阀门中腔绝对密封。此外，本发明还涉及一种锻钢阀门。
【专利说明】一种适用于锻钢阀门的密封连接结构及锻钢阀门
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种适用于锻钢阀门的密封连接结构及锻钢阀门，属于阀门制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]锻钢阀门主要适用于火力电站各种系统的管路上，可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。锻钢阀门与其他阀门产品相比的特点是耐高温高压，需要较强的密封性能。锻钢阀门的阀体与阀盖接合部即中腔为阀门的主要外漏点，当介质含有毒物质或具有辐射性时，阀体与阀盖之间由于密封不良介质极易泄漏，造成周边环境的严重污染，带来巨大的经济损失及安全隐患。
[0003]中国专利文献CN2931986Y公开了一种核级阀门阀体与阀盖连接唇焊密封结构，包括阀体和阀盖，通过在阀体与阀盖连接部的外周设有唇边结构，在阀体与阀盖的唇边结构连续焊封成密封圈。该阀门通过唇边焊封密封圈完成第二层密封，可达到长期运行绝对密封效果；同时，当需要拆卸阀门体与阀盖的连接时，只需将唇焊密封圈切开，并通过再次焊封形成新的密封圈，可拆卸三次。然而该唇边结构与阀体和阀盖直接连接，这种刚性结构在切割后重新进行焊接时会导致焊缝应力过度集中，影响焊缝质量(比如焊缝容易出现裂缝等)，并且该阀门在形成焊缝的形成热量难以散去，焊接热量容易损坏密封件，这就导致很难再确保重新焊接后的阀体和阀盖的二次密封性。此外，该阀门通过螺栓连接阀体和阀盖，阀体和阀盖向外凸出以形成螺栓连接结构，唇边结构只能成型在阀体和阀盖的凸出部之间的凹陷处，这种结构会妨碍焊缝的形成和切割操作。
【发明内容】
[0004]为此，本发明所要解决的技术问题在于现有的采用焊接方式密封阀体与阀盖的高密闭性阀体难以在拆卸、维修时切割焊缝后难以达到原有焊接密封性能的技术问题，从而提出一种多次切割焊缝后能保证阀体焊接密封性的阀体密封结构。
[0005]此外，本发明所要解决的技术问题在于现有的采用焊接方式密封阀体与阀盖的高密闭性阀体难以在拆卸、维修时切割焊缝后难以达到原有焊接密封性能的技术问题，从而提出一种多次切割焊缝后能保证阀体焊接密封性的锻钢阀门。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，用于密封阀体I和阀盖2，包括:形成在阀体I和阀盖2之间的阶梯状的密封连接部，成型在第一阶梯处的容纳密封件的密封槽，还包括成型在第二阶梯处的凹槽，所述密封连接部向外凸出成型有厚度逐渐减小的过渡段，所述过渡段外端成型有唇边结构，所述阀体和所述阀盖之间在所述过渡段和唇边结构处形成有与所述凹槽相连通的间隙，所述唇边结构通过焊接使阀体与阀盖形成焊缝以达到密封连接。
[0007]本发明的密封连接结构，所述焊缝的最小厚度符合以下公式:T = RPn
S - 0.6P中，T为焊缝最小厚度，单位mm ;R为阀体内腔半径，单位mm ;P为阀门设计耐受压力，单位Mpa ;S为阀门材料许用应力，单位Mpa。
[0008]本发明的密封连接结构，所述唇边结构通过无填充金属的焊接工艺使阀体与阀盖形成焊缝以达到密封连接。
[0009]本发明的密封连接结构，所述凹槽的深度为3-8mm，高度为2_4mm。
[0010]本发明的锻钢阀门，所述凹槽具有向着所述间隙方向高度逐渐减小的过渡间隙段。
[0011]本发明的密封连接结构，所述间隙的高度为0.5-lmm,所述间隙的深度为
3.5-12mm。
[0012]本发明的密封连接结构，所述唇边结构的长度与所述焊缝的最小厚度的比例范围为 1.5-3.5:1。
[0013]本发明的密封连接结构，所述唇边结构的厚度为3_7mm，所述唇边结构的长度为1.5-5mm。
[0014]本发明的密封连接结构，所述过渡段的长度为2_7mm。
[0015]本发明的密封连接结构，所述阀体和阀盖之间采用上述的阀体密封结构密封连接。
[0016]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0017](I)本发明的密封连接结构，通过设置唇边结构使得本发明的锻钢阀门的焊缝在切割掉后，阀体、阀盖之间拥有足够的材料和空间以形成下一次焊缝。在阀体、阀盖通过凹槽与唇边结构形成合理的过渡段，可弹性补偿因焊接产生的冷热收缩，防止焊接应力在此处集中，防止密封焊缝开裂，提高焊接质量。通过设置凹槽的结构，密封焊时起散热作用，保护密封件在焊接时过热而造成损坏。并通过密封件和唇边结构处的焊缝形成双重密封结构，使阀门在长期使用的过程中保证阀门中腔绝对密封。
[0018](2)本发明的密封连接结构，通过焊缝的最小厚度计算公式就可计算得到焊缝的最小厚度数值，在设计时即可按照该公式根据阀体的情况设计焊缝的厚度，在实际生产中，将焊接得到的焊缝稍大于该焊缝的最小厚度值，即可保证了焊接后阀体的密封性。
[0019](3)本发明的密封连接结构，所述唇边结构通过无填充金属的焊接工艺使阀体与阀盖形成焊缝以达到密封连接。无填充金属的焊接工艺不使用焊丝、焊料，使所述唇边结构上的材料直接融化形成薄壁式焊缝，这种焊缝厚度薄、窄、均匀，并且通过无填充金属的焊接工艺的焊缝焊无需热处理，焊缝金相、硬度即符合标准要求，减少了阀门的生产工序。
[0020](4)本发明的锻钢阀门，使用上述密封连接结构，使本发明的锻钢阀门具备上述优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0022]图1是本发明含有阀体密封结构的锻钢阀门的结构示意图；
[0023]图2是图1中圆圈部位的放大图；
[0024]图3是图2各部件尺寸标注图。
[0025]图中附图标记表示为:1-阀体；2-阀盖；3_密封件；4_密封槽；5_过渡段；6-唇边结构；7_凹槽；8_焊缝；9_间隙；10_过渡间隙段。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的密封结构及锻钢阀门进行详细说明。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，阀门材料为不锈钢，当然该阀门材料也可以为碳钢等，如图1、2所示，用于密封阀体I和阀盖2，包括:形成在阀体I和阀盖2之间的阶梯状的密封连接部，成型在第一阶梯处的容纳密封件3的密封槽4，还包括成型在第二阶梯处的凹槽7，所述凹槽7具有向着所述间隙9方向高度逐渐减小的过渡间隙段10，所述密封连接部向外凸出成型有厚度逐渐减小的过渡段5，在本实施例中，所述过渡段5采用弧形过渡方式，所述过渡段5外端成型有唇边结构6，所述阀体I和所述阀盖2之间在所述过渡段5和唇边结构6处形成有与所述凹槽7相连通的间隙9，所述唇边结构6通过焊接使阀体I与阀盖2形成焊缝8以达到密封连接。
[0029]通过设置唇边结构6使得本发明的密封连接结构的焊缝8在切割掉后，阀体1、阀盖2之间拥有足够的材料和空间以形成下一次焊缝。在阀体1、阀盖2上，凹槽7与唇边结构6之间成型有合理的过渡段5，可弹性补偿因焊接产生的冷热收缩，防止焊接应力在此处集中，防止焊缝8开裂，提高焊接质量。通过设置凹槽7的结构，密封焊时起散热作用，保护密封件3在焊接时过热而造成损坏。通过密封件3和唇边结构6处的焊缝8形成双重密封结构，使阀门在长期使用的过程中保证阀门中腔绝对密封。
[0030]本实施例的密封连接结构，所述唇边结构6通过无填充金属的焊接工艺使阀体I与阀盖2形成焊缝8以达到密封连接。无填充金属的焊接工艺不使用焊丝、焊料，使所述唇边结构6上的材料直接融化形成薄壁式焊缝，这种焊缝厚度薄、窄、均匀，并且通过无填充金属的焊接工艺的焊缝焊无需热处理，焊缝金相、硬度即符合标准要求，减少了阀体的生产和安装工序。
[0031]本实施例的密封连接结构，所述阀体I内壁和所述阀盖2伸入阀体内腔的伸入端表面成型有相互配合的螺纹。通过螺纹配合连接，使阀门的结构与螺栓连接的阀门相比结构更加简单、紧凑，并减小阀门中腔的体积，减轻了整体阀门的重量。
[0032]本实施例的密封连接结构，所述凹槽7的深度、高度，所述间隙9的高度、深度，唇边结构6的厚度、长度以及过渡段的长度的数值如表I实施例1所示。
[0033]实施例2
[0034]本实施例提供一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，其与实施例1的不同之处在于，所述凹槽7的深度、高度，所述间隙9的高度、深度，唇边结构6的厚度、长度以及过渡段的长度的数值不同，本实施例中的数据如表I实施例2所示。
[0035]实施例3
[0036]本实施例提供一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，其与实施例的I的不同之处在于，所述凹槽7的深度、高度，所述间隙9的高度、深度，唇边结构6的厚度、长度以及过渡段的长度的数值不同，本实施例中的数据如表I实施例3所示。
[0037]实施例4
[0038]本实施例提供一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，其与实施例的I的不同之处在于，所述凹槽7的深度、高度，所述间隙9的高度、深度，唇边结构6的厚度、长度以及过渡段的长度的数值不同，本实施例中的数据如表I实施例4所示。
[0039]实施例5
[0040]本实施例提供一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，其与实施例的I的不同之处在于，所述凹槽7的深度、高度，所述间隙9的高度、深度，唇边结构6的厚度、长度以及过渡段的长度的数值不同，本实施例中的数据如表I实施例5所示。
[0041]表I实施例1-5阀体密封结构的各项数据
[0042]
I阀门内I w门内I ^槽7间f￥9唇逐结构b丨山度段丨焊蜂厚I最小焊
岡2村腔半径腔直径深度I高度深度高度长度I厚? 5严度Um)缝厚度料(mm)(mm) (mm} (_)(咖'丨 <腿)(画)丨腦)( = ')L5(_)
_____L1+L2 H2L3+L4 HlL4H3__^___
f, F304 25 50 3.0 2,0 3.5 Q.5 1.5 3.0 2.0 12 0.6例I_____________
Γ, K304 40 80 5.2 2.4 5.2 0.6 2.2 4.0 3.0 1.7 0.9
例2_____________
实施
， F304 50 100 /3.0 ? 6 0.8 3.6 5.5 5.01.1
例 3_____________
=F304 60 120 8 0 4.0 I O 1,0 5.0 7.0 7,0O 1.3
例 4_____________
” A105N 40 80 5.2 2.6 5.4 0.7 2.4 4.0 3.0 2.0 0.9
例 5 I_^^^^__^^^^^__
[0043]将实施例1-5中的密封连接结构的焊缝切割开，将阀门重新组装，使用无填充金属的焊接工艺使阀体I与阀盖2重新形成焊缝，并对焊缝进行承压测试。再次切割焊缝，并取出并观察密封件3的形貌，通过对密封件3的观察，密封件3外表光滑，未受唇边结构处焊接时产生的热量的影响而变形、发黑，密封件3未被损坏。对承压测试的结果表明，阀门重新形成的焊缝能够承受住阀门设计耐受压力6MPa。
[0044]需要说明的是，上述实施例1-5虽然给出了本发明的密封连接结构的各个部件的参数数据，但是为了实现本发明的目的，所述凹槽7的深度可以在3-8mm范围内变化，凹槽7高度同时在2-4_范围内变化；所述间隙9的高度为可以在0.5-lmm范围内变化，所述间隙9的深度同时在3.5-12mm范围内变化；所述唇边结构6的厚度可以在3_7mm范围内变化，所述唇边结构6的长度可以在1.5-5mm范围内变化；所述过渡段的长度可以在2_7_范围内变化。
[0045]焊缝8的最小厚度通过以下公式计算得到:所述焊缝8的最小厚度符合以下公
^ - c其中，T为焊缝最小厚度，K立月空K立mm ;Ρ力
? - 0.0r
阀门设计耐受压力，为6MPa ;S为阀门材料许用应力，材料为F304和A105N时均为138MPa。通过该公式就可计算得到焊缝的最小厚度的数值，在设计时即可按照该公式根据阀体的情况设计焊缝的厚度，在实际生产中，将焊接得到的焊缝稍大于该焊缝的最小厚度值，即可保证了焊接后阀体的密封性。
[0046]需要注意的是，所述唇边结构的长度与所述焊缝的最小厚度的比例范围为
1.5-3.5:1。由于唇边结构熔化形成焊缝，唇边结构的长度与所述焊缝的最小厚度的比例是根据需要切割重新焊接的次数来确定的，当锻钢阀体只需要切割重新焊接一次时，唇边结构的长度应该至少足够形成一次最小厚度的焊缝，因而唇边结构的长度与焊缝的最小厚度的比例最小为1.5:1，当需要多次切割焊接时，比如3次时，唇边结构的长度与焊缝的最小厚度的比例为3.5:1，当然为保证密封性，一般来说焊接形成的焊缝要比计算得到焊缝的最小厚度值要稍大，因此唇边结构的长度与焊缝的最小厚度的比例范围在1.5-3.5:1之间浮动。
[0047]实施例6
[0048]本实施例提供一种锻钢阀门，所述阀体I内壁和所述阀盖2伸入阀体内腔的伸入端表面成型有相互配合的螺纹，所述阀体I和阀盖2之间采用如实施例1或2或3或4或5中所述的阀体密封结构密封连接。
[0049]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种适用于锻钢阀门的密封连接结构，用于密封阀体(I)和阀盖(2)，包括:形成在阀体(I)和阀盖(2)之间的阶梯状的密封连接部，成型在第一阶梯处的容纳密封件(3)的密封槽(4)，其特征在于:还包括成型在第二阶梯处的凹槽(7)，所述密封连接部向外凸出成型有厚度逐渐减小的过渡段(5)，所述过渡段(5)外端成型有唇边结构￠)，所述阀体(I)和所述阀盖(2)之间在所述过渡段(5)和唇边结构(6)处形成有与所述凹槽(7)相连通的间隙(9)，所述唇边结构(6)通过焊接使阀体(I)与阀盖(2)形成焊缝以达到密封连接。
2.如权利要求1所述的密封连接结构，其特征在于，所述焊缝的最小厚度符合以下公?ζ: T =飞~T，K立 mm ;R 本py空，K立 mm ;Ρ 力
S - U.0r阀门设计耐受压力，单位Mpa ；S为阀门材料许用应力，单位Mpa。
3.如权利要求2所述的密封连接结构，其特征在于，所述唇边结构(6)通过无填充金属的焊接工艺使阀体(I)与阀盖(2)形成焊缝(8)以达到密封连接。
4.如权利要求2所述的密封连接结构，其特征在于，所述凹槽(7)的深度为3-8mm，高度为2_4mm。
5.如权利要求3所述的密封连接结构，其特征在于，所述凹槽(7)具有向着所述间隙(9)方向高度逐渐减小的过渡间隙段(10)。
6.如权利要求1-5任一项所述的密封连接结构，其特征在于，所述间隙(9)的高度为0.5-lmm,所述间隙的深度为3.5_12mm。
7.如权利要求2-5任一项所述的密封连接结构，其特征在于，所述唇边结构(6)的长度与所述焊缝的最小厚度的比例范围为1.5-3.5:1。
8.如权利要求7所述的密封连接结构，所述唇边结构(6)的厚度为3-7mm，所述唇边结构(6)的长度为1.5_5mm。
9.如权利要求6所述的密封连接结构，所述过渡段的长度为2-7mm。
10.一种锻钢阀门，包括阀体(I)和阀盖(2)，其特征在于，所述阀体(I)和阀盖(2)之间采用如权利要求1-9所述的阀体密封结构密封连接。
【文档编号】F16J15/06GK104197012SQ201410457829
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】缪海, 徐祥龙, 肖建春 申请人:苏州纽威阀门股份有限公司