双密封面阀门密封副、双密封面阀门及作为旁路阀门的应用的制作方法

本发明涉及双密封面阀门密封副、采用这种阀门密封副的双密封面阀门及这种双密封面阀门作为旁路阀门的应用，特别是在汽轮机旁路系统上的应用。

背景技术：

目前火力发电机组配套的汽轮机旁路系统在机组的启动、停机和运行中都担负着重要的作用，在机组启动的过程中用于提升锅炉汽压、汽温，在正常停机过程中用于回收工质，在机组事故跳闸、甩负荷过程中用于防止锅炉超压。然而目前很多电厂的旁路阀都出现内漏的缺陷，旁路阀的内漏会导致部分蒸汽绕过汽轮机相应的汽缸，使汽轮机的做功能力下降，运行经济性下降；同时还可能造成锅炉低温再热器管壁温超温；可能使汽轮机排汽温度升高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双密封面阀门密封副、一种采用这种阀门密封副的双密封面阀门及一种采用这种双密封面阀门的汽轮机旁路，以提高阀门的密封性能，避免或减轻汽轮机旁路泄漏。

本发明的技术方案是：一种双密封面阀门密封副，包括阀座和阀芯，所述阀座设有第一密封面和第二密封面，所述阀座的第一密封面位于其上端面，所述阀座的第二密封面位于所述阀座的内侧面的上部，所述阀芯包括第一阀瓣和第二阀瓣，所述第一阀瓣和所述第二阀瓣均设有密封面，所述第一阀瓣的密封面位于其下端面，采用与所述阀座的第一密封面相匹配的结构，与所述阀座的第一面封面组成第一阀门密封副，所述第二阀瓣的密封面位于其底部的外缘，采用与所述阀座的第二密封面相匹配的结构，与所述阀座的第二面封面组成第二阀门密封副，所述第一阀瓣的下端面的中部设有柱形凹槽，所述第二阀瓣位于所述第一阀瓣的下端面的柱形凹槽内，其外侧面与所述第一阀瓣的下端面的柱形凹槽的侧壁滑动配合，所述第一阀瓣上设有能够限定所述第二阀瓣最大下移位置的第二阀瓣限位结构，所述第一阀瓣与所述第二阀瓣之间设有用于将所述第二阀瓣向下推的推力弹簧。

所述阀座、所述第一阀瓣和所述第二阀瓣的竖向轴线通常应位于同一直线上。

所述阀芯通常应位于所述阀座的上方。

所述第一阀瓣的下端面的边缘处优选设有向下延伸出的环形凸缘，所述第一阀瓣的下端面的环形凸缘的内径大于所述阀座的上部外径。

一种双密封面阀门，包括阀体和主密封副，所述阀体设有构成介质通道的阀腔，所述主密封副采用本发明公开的任意一种双密封面阀门密封副，所述阀座水平设置，固定安装在所述阀体的内壁上，其中央通孔构成所述阀体内的介质通道中的必经路径，所述阀芯位于所述阀座的上方，连接有阀杆，所述阀杆穿过所述阀体的阀盖，与所述阀盖旋转连接，其上端位于所述阀体外，下端位于所述阀体内，所述阀盖位于所述阀体的上部，固定安装在所述阀体的主体部分上，封闭住所述阀体的主体部分的顶口。

自阀门进口至阀门出口，所述阀腔可以依次分为进口腔、中腔和出口腔，所述中腔至少在其与所述出口腔的连通区域位于所述出口腔的上方，所述阀座可以安装在所述中腔和所述出口腔之间。

所述中腔内可以设有筒状的节流套，所述第一阀瓣的外侧面与所述节流套的内壁滑动配合，所述节流套的下部设有条形窗口（孔洞），使得介质得以从其条形窗口通过，形成穿过相应区域的介质通道。

所述第一阀瓣上优选设有副阀介质通道和副阀密封副，可以采用任意适宜的现有技术，例如，将副阀密封副设置在主阀瓣上的现有技术。

所述副阀介质通道可以包括所述第一阀瓣的中央通孔。所述第一阀瓣的中央通孔呈轴向，采用上大下小的多段不等径结构，所述副阀密封副包括副阀座和副阀瓣，所述副阀座设置在所述第一阀瓣的中央通孔的上段和中段之间，所述副阀瓣设置在所述第一阀瓣的中央通孔的上段内，与所述第一阀瓣的中央通孔的上段滑动配合，所述副阀座和副阀瓣之间设有相互配合的密封面，所述阀杆的下端与所述副阀瓣旋转连接，并由此实现与所述阀芯的连接。

所述第一阀瓣上通常应设有用于限定所述副阀瓣最大上移位置。

所述第一阀瓣和所述副阀瓣之间优选设有将副阀瓣相对于第一阀瓣向上推的副阀瓣推力弹簧。

本发明提供的任意一种双密封面阀门用作旁路阀门的应用。

特别是用在汽轮机旁路系统的旁路管道上作为旁路阀门。由此形成了一种汽轮机旁路系统，设有旁路管道，所述旁路管道上设有旁路阀，所述旁路阀采用本发明公开的任意一种双密封面阀门，所述旁通管道可以采用现有技术。

本发明的有益效果是：由于针对阀门内漏的关键点进行了双密封设计，在阀门密封副（或主密封副）上设置了两组密封面,并且在设计中采用冗余设计的原理，通过两道密封来保证阀门零泄漏，阀门的密封性能得到较大提高；由于第一阀瓣的外缘设置了向下延伸的小凸缘，阻挡介质流对第一密封副的密封面直接冲刷，起到保护第一密封副密封面的作用；采用预启阀结构，可以有效减少非平衡式阀门的执行机构开关力，从而减少开启主阀芯的力，使开关更加灵活可靠。

附图说明

图1是本发明涉及的双密封面阀门的结构示意图；

图2是本发明涉及的双密封面阀门密封副在闭合状态下的局部结构示意图；

图3是本发明涉及的双密封面阀门密封副在开启状态下的局部结构示意图；

图4是本发明涉及的副阀密封副及副阀介质通道的局部结构示意图；

图5是本发明涉及阀座各密封面的结构示意图。

具体实施方式

参见图1-5，本发明提供了一种双密封面阀门密封副，其包括阀座40和阀芯，所述阀座设有第一密封面41和第二密封面42，所述阀座的第一密封面位于其上端面，可以为环形的平面，也可以为环形的弧面等适宜形状，所述阀座的第二密封面位于所述阀座的内侧面的上部，优选为环形的锥面，也可以为环形凸起等适宜的形状，所述阀芯包括第一阀瓣20和包括第二阀瓣30，所述第一阀瓣设有密封面21，所述第一阀瓣的密封面位于其下端面，采用与所述阀座的第一密封面相匹配的结构，与所述阀座的第一面封面组成第一阀门密封副，能够与所述阀座的第一密封面相互贴合而形成密封，可以为环形平面或环形弧面等适应形状，所述第二阀瓣设有密封面32，所述第二阀瓣的密封面位于其底部的外缘，采用与所述阀座的第二密封面相匹配的结构，与所述阀座的第二面封面组成第二阀门密封副，能够与所述阀座的第二密封面相互贴合而形成密封，可以为环形锥面、环形平面或环形弧面等适应形状。

所述第一阀瓣的下端面的中部设有柱形凹槽，由此使得所述第一阀瓣的下端面为环形面，所述第二阀瓣位于所述第一阀瓣的下端面的柱形凹槽内，其外侧面与所述第一阀瓣的下端面的柱形凹槽的侧壁滑动配合（允许两者在轴向上相对滑动的活动连接方式），所述第一阀瓣上设有能够限定所述第二阀瓣最大下移位置（轴向上的最低位置）的第二阀瓣限位结构，用于限定所述第二阀瓣的最大下移位置，以约束第二阀瓣不能脱离所述第一阀瓣或向下延伸过多，所述第一阀瓣与所述第二阀瓣之间设有用于将所述第二阀瓣向下推的推力弹簧35，在不受外力作用下，将所述第二阀瓣推向其最大下移位置。

所述阀座、第一阀瓣和第二阀瓣的基本外形通常均为旋转曲面形。

所述阀座、所述第一阀瓣和所述第二阀瓣的竖向轴线位于同一直线上。

所述阀芯通常应位于所述阀座的上方。将阀芯向下移动为关闭，向上移动为开启。

可以通过各相关尺寸或位置的配合，使所述阀芯至少在行程范围的最高位置时，所述第一阀门密封副处于开启状态（所述第一阀瓣的密封面与所述阀座的第一密封面相分离）且第一阀门密封副的开度（或所述第一阀瓣的密封面与所述阀座的第一密封面的相互间轴向距离）符合设计要求，所述第二阀门密封副处于开启状态（所述第二阀瓣的密封面与所述阀座的第二密封面相分离）且第二阀门密封副的开度（或所述第二阀瓣的密封面与所述阀座的第二密封面的相互间轴向距离）符合设计要求，所述阀芯至少在行程范围的最低位置时，所述第一阀门密封副处于闭合状态（所述第一阀瓣的密封面与所述阀座的第一密封面接触密封）且第一阀门密封副的密封力（或所述第一阀瓣的密封面与所述阀座的第一密封面之间的压力）符合设计要求，所述第二阀门密封副处于开启状态（所述第二阀瓣的密封面与所述阀座的第二密封面相分离）且第二阀门密封副的密封力（或所述第二阀瓣的密封面与所述阀座的第二密封面之间的压力）符合设计要求，所述第二阀瓣相对于第一阀瓣的轴向位置（在所述第一阀瓣的下端面的柱形凹槽中的轴向位置）未达到柱形凹槽允许的最高位置，在所述阀芯的下移过程中，所述第一阀门密封副先于所述第二阀门密封副闭合，且此时所述第一阀门密封副的开度（或第一阀瓣的密封面和所述阀座的第一密封面相互间的轴向距离）符合设计要求。

在阀门的关闭过程中，第二密封副首先闭合，使得介质流基本被切断，第一阀瓣进行下移而第二阀瓣不动，推力弹簧被压缩，允许第一阀瓣相对于第二阀瓣下移，直至第一密封副关闭，而在阀门开启过程中，则第一密封副先开启，然后第二密封副再开启，通过上述方式，避免了第一密封副在阀门开关和关闭过程中因介质流流速加快和流向急剧变化产生的气蚀等损坏，有利于保持第一密封副的密封性能，避免阀门过早地出现泄漏现象，延长阀门寿命或维修周期。

所述第一阀瓣的下端面的边缘处设有向下延伸出的环形凸缘28，所述第一阀瓣的下端面的环形凸缘的内径大于所述阀座的上部外径，由此在所述第一密封副处于密封状态时，所述第一阀瓣的下端面的环形凸缘至少将所述阀座的上部围在其中。通过环形凸缘的设置，可以有效地遮挡住或减缓介质流对第一密封副的各密封面的冲蚀，有利于进一步保证第一密封副的密封性能，延长使用寿命。

本发明还提供了一种双密封面阀门，包括阀体10和主密封副，所述阀体设有构成介质通道的阀腔，所述主密封副采用本发明提供的任意一种所述的双密封面阀门密封副，所述阀座水平设置，固定安装在所述阀体的内壁上，其中央通孔构成所述阀体内的介质通道中的必经路径，所述阀芯位于所述阀座的上方，连接有阀杆16，所述阀杆穿过所述阀体的阀盖，与所述阀盖11旋转连接，其上端位于所述阀体外，下端位于所述阀体内，所述阀盖位于所述阀体的上部，固定安装在所述阀体的主体部分上，封闭住所述阀体的主体部分的顶口，该顶口可以用作装配口，将阀盖拆卸下来，可以通过该顶口进行内部的装配、拆卸和维修等。

自阀门进口至阀门出口，所述阀腔依次分为进口腔71、中腔和出口腔73，所述中腔至少在其与所述出口腔的连通区域位于所述出口腔的上方，所述阀座安装在所述中腔和所述出口腔之间，由此通过阀座形成所述中腔和所述出口腔的分界，所述阀座的中央通孔构成由中腔到出口腔的必经之路，当阀门处于开启状态时，所述阀芯处于高位，与阀座分离，中腔中的介质得以通过阀芯和阀座之间的间隙流入阀座的中央通孔，进而流入出口腔，当阀门处于关闭状态时，所述阀芯处于低位，第一密封副和第二密封副均闭合，形成封闭住阀座的中央通孔的双重密封，中腔中的介质不能流入阀座的中央通孔。

可以根据实际需要设置阀门出口和阀门进口的朝向和位置，通常阀门进口可以位于阀体的侧面（例如图1所述的左侧），阀门出口可以位于阀体的底部。当需要改变阀门进口和阀门出口的位置和朝向时，可以通过改变所述进口腔和出口腔形状以及阀门进口和阀门出口在进口腔和出口腔上的设置位置而实现。

所述中腔内可以设有筒状的节流套18，所述第一阀瓣的外侧面与所述节流套的内壁滑动配合，以避免第一阀瓣摆动或晃动。

所述节流套的上端连接所述阀体的阀盖，所述节流套的下部设置条形窗口78，所述条形窗口的数量可以为一个或多个，当为多个时，通常可在周向上均匀分布，形成穿过相应区域的介质通道，进口腔的介质需通过所述条形窗口流入中腔，由此使得节流套具有节流作用，适当设定该间距的大小以实现所需的节流。

所述阀座的安装方式为：所述阀体的内壁设有安装阀座用的环形阶台，所述阀座嵌装在该环形阶台上，其底面压在该环形阶台的阶台端面上，其上设有密封圈，节流套18的底部46压在该密封圈上，所述节流套与密封圈通过阀体螺栓压紧的方式固定在阀体上，将所述阀座向下压紧固定，通过在节流套的下沿和阀座上的相应阶台之间设置密封圈，可以实现阀座与阀体之间的密封。

所述第一阀瓣上设有副阀介质通道和副阀密封副，所述副阀介质通道包括所述第一阀瓣的中央通孔，所述第一阀瓣的中央通孔呈轴向（竖向），采用上大下小的多段不等径结构，所述副阀密封副包括副阀座60和副阀瓣50，所述副阀座设置在所述第一阀瓣的中央通孔的上段和中段之间，所述副阀瓣设置在所述第一阀瓣的中央通孔的上段内，与所述第一阀瓣的中央通孔的上段滑动配合，所述副阀座和副阀瓣之间设有相互配合的密封面61、51，所述阀杆的下端与所述副阀瓣旋转连接，并由此实现与所述阀芯的连接，所述第一阀瓣上设有用于限定所述副阀瓣最大上移位置（相对于第一阀瓣的轴向最高位置）的副阀瓣限位结构，例如，旋接在第一阀瓣的中央通孔上且压在所述副阀瓣上面的副阀瓣压板56。

所述副阀座的密封面61优选采用环形锥面结构，位于所述副阀介质通道的上段和中段的分界端面的内侧，相应地，所述副阀瓣上的密封面51优选采用环形锥面结构，位于所述阀瓣的下端面的中央凸起的边缘外侧，当副阀瓣下移动相应位置时，所述副阀瓣上的密封面与副阀座上的密封面相接触，贴合在一起，形成副阀介质通道的密封。

所述副阀瓣上设有若干轴向的侧边通孔54，所述侧边通孔的上端开口于所述副阀瓣的顶面，下端开口于所述副阀瓣的下端面，位于所述副阀瓣的密封面的外侧，由此，当所述副阀瓣的密封面与副阀座的密封面接触密封时，由所述副阀瓣的侧边通孔的下端口至所述副阀座的中央通孔的介质通道被副阀密封副切断，使副阀处于关闭状态，当副阀瓣上移脱离副阀座时，从副阀瓣的侧边通孔下端流出的介质得以通过副阀瓣和副阀座之间的间隙流入副阀座的中央通孔，进而通过位于副阀座下方的第一阀座的中央通孔流入阀座的中央通孔，由此避开了第一密封副和第二密封副对介质流的密封，使副阀处于开启状态，进口腔的介质得以通过副阀介质通道进入出口腔。

所述节流套上设有穿透其侧面的径向通孔19，所述节流套上的径向通孔位于所述第一阀瓣正常行程范围（正常开启和关闭的行程范围）的上方，一端开口于所述进口腔，另一端开口于位于所述第一阀瓣上方的中腔，由此使得进口腔的介质得以通过这个/这些径向通孔流到第一阀瓣的上方，也即使副阀瓣的上方。

可以通过适当设置所述节流套上的径向通孔的孔径，或者所述副阀瓣上的侧边通孔孔径，或者所述第一阀瓣的中央通孔的孔径，或者上述多种通孔的孔径，形成对副阀介质通道的较大的节流效应，使副阀仅仅起到先导阀的作用，用于减小阀门开启或关闭时的动力需求，使副阀密封副无需适应于过大的流量。

所述第一阀瓣和所述副阀瓣之间可以设有将副阀瓣相对于第一阀瓣向上推的副阀瓣推力弹簧55，由此避免因副阀瓣自重或进口侧介质压力导致副阀瓣自动关闭。

所述第一阀瓣的中央通孔的中段和下段之间设有环形端面，所述副阀瓣推力弹簧优选采用碟簧组或螺旋弹簧，位于所述第一阀瓣的中央通孔内，其上端抵靠所述副阀瓣的下端（中央凸起的下端面），下端抵靠所述第一阀瓣的中央通孔的中段和下段之间的环形端面。

所述第一阀瓣的下端面的柱形凹槽内可以设有向下延伸的中央柱，所述第一阀瓣的中央通孔穿过的中央柱，所述第二阀瓣设有轴向的中央通孔，并通过其中央通孔套在所述第一阀瓣的中央柱上，与所述中央柱滑动配合，可以适当控制两者之间的配合间隙，使所述第二阀瓣在上下移动的过程中在第一阀瓣的中央柱和/或柱形凹槽的约束下不晃动。

所述中央柱的下端可以设有第二阀瓣挡板，挡在第二阀瓣的下面，由此形成对第二阀瓣最大下移位置的限位。

所述第二阀瓣的下端面上可以设有与所述第二阀瓣挡板相适应的内凹的挡板槽，使得所述第二阀瓣挡板位于所述挡板槽内。

所述第二阀瓣挡板可以呈环形，套设在所述第一阀瓣的中央柱，所述第一阀瓣的中央柱的下端可以旋接有挡板螺母并可以配置挡圈等，挡在所述第二阀瓣挡板的下方。

所述第二阀瓣的上端面上可以设有内凹的弹簧槽，所述推力弹簧位于所述弹簧槽内，套在所述中央柱上，优选采用碟簧组或螺旋弹簧，其上端抵靠在所述中央柱在相应部位的环形阶台的端面上，并可以在该环形阶台的端面上设置垫圈，下端抵靠在所述第二阀瓣的弹簧槽的底面上，由此形成对所述第二阀瓣的推力。

可以在所述第一阀瓣的外圆设置密封圈，以实现第一阀瓣与所述节流套之间的密封，所述第一阀瓣的外圆上的密封圈可以设置在所述第一阀瓣的顶面外缘部位的环形凹阶台上，并设置压在密封圈上面的环形压板27，将该环形压板通过螺丝紧固在第一阀瓣上，将密封圈压紧。

所述阀门的阀门出口可以设有阻尼出水管，所述阻尼出水管为盲管，上端口连接在阀门出口上，下端口封闭，侧壁上分布有若干阻尼通孔75，出水穿过这些阻尼通孔时受到相对较大的阻力，流速减低，流量减小。

所述阀体上还可以设有大孔径排水管81，所述大孔径排水管围在所述阻尼出水管的外侧，根据需要，可以设置一路出水或者多路出水。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。