具有高压强制密封阀座的球阀的制作方法

1.本发明涉及球阀技术领域，具体涉及一种具有高压强制密封阀座的球阀。


背景技术：

2.众所周知，阀门采用弹性材料密封件，在运行使用过程中具有非常好的密封效果。这是因为：其一，在阀芯或阀座密封面上的如有任何细微凹凸不平均将被弹性材料吸收了；其二，介质流过阀门并粘附在密封面上的褚如锈屑等任何物质，弹性的密封面可以吸收这些外来的颗粒，仍然能够提供非常好的密封；另外，弹性件能够补偿密封副的磨损，继续保持无泄漏的密封效果。因此，由于这些优点，弹性密封材料(术语称软密封)被广泛应用。
3.软密封阀门在低压工况使用时，弹性密封是不会出现任何问题的。其结构是阀门的阀座圈设计成有一个凹槽，槽内配置弹性密封件，在阀门经受低压时，可以工作的非常好。当工作压力增大之后，在阀门轴向转动其阀芯密封面与阀座不再啮合时，人们将发现阀门中的弹性阀座可能会被高压介质吹出。
4.在极端压力下打开这样的阀门，当阀芯轴向运动、并且转动到阀门全开位置时，此时阀芯离开阀座，压差加在阀座上，这压差倾向于把弹性密封件从它的位置中拉出来。在某些情况下，弹性密封件被吹出或跟随阀芯运动，因此阀门就失效不能再使用了。其次，在超低温工况下，由于金属材料与非金属弹性件其冷缩比不一致，更容易使弹性件从阀座槽中脱出。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种具有高压强制密封阀座的球阀。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种具有高压强制密封阀座的球阀，包括阀体，所述阀体内形成阀腔，所述阀腔的两侧设置流道，所述阀腔内设置阀球和阀座，所述阀球设置在阀座上，所述阀体上设置阀杆，所述阀杆的一端伸入阀腔与阀球连接，所述阀座包括外环阀座和内环阀座，所述外环阀座和内环阀座之间形成密封环槽，所述密封环槽内设置弹性密封件，所述外环阀座和内环阀座上设置防吹出结构，所述弹性密封件通过防吹出结构限位固定在密封环槽内。
8.较佳的，所述防吹出结构包括设置在外环阀座上的外环阀座唇形部和设置在内环阀座上的内环阀座唇形部，所述外环阀座唇形部由外环阀座顶端朝平行于外环阀座管轴方向延伸形成，所述内环阀座具有内环阀座唇形部，所述内环阀座唇形部由内环阀座靠近阀球的一侧朝外环阀座方向凸出形成，所述密封环槽内的弹性密封件通过外环阀座唇形部和内环阀座唇形部进行限位固定。
9.较佳的，所述外环阀座唇形部和内环阀座唇形部朝相对的方向延伸，所述外环阀座唇形部和内环阀座唇形部将密封环槽的槽口口径缩小。
10.较佳的，所述阀球密封面设置在弹性密封件靠近密封环槽的槽口位置，所述阀球密封面中心形成内凹弧形结构，所述密封环槽的槽口两侧的外环阀座和内环阀座分别设置
外环阀座密封面和内环阀座密封面，所述外环阀座密封面和内环阀座密封面均呈球面结构设置，所述阀球与阀球密封面、外环阀座密封面和内环阀座密封面啮合密封连接。
11.较佳的，所述外环阀座密封面设置在外环阀座上，所述内环阀座密封面设置在内环阀座上，所述外环阀座密封面和内环阀座密封面处于同一弧面的延长线上。
12.较佳的，所述阀腔的底部内凹形成定位槽，所述定位槽内设置底座，所述底座上内凹形成弧形万向槽，所述阀球对应弧形万向槽凸出设置万向连接端，所述万向连接端具有弧形部，所述万向连接端伸入弧形万向槽与底座连接。
13.较佳的，所述弹性密封件为具有可塑性、弹性、可变形性和化学惰性的材料制成。
14.本发明的有益效果在于：本发明通过将阀座设置为分体式结构的外环阀座和内环阀座，外环阀座和内环阀座之间夹持有弹性密封件，并且外环阀座和内环阀座上设置有防吹出结构，防吹出结构的设置能够防止阀球作横向运动离开弹性密封件时，即使在极端压差下，弹性密封件也不会被高压介质从阀座的位置中拉出来的，保证阀球对阀座有效密封，防止阀门密封的泄漏，本发明中的阀门经受到高压时，阀门通常设计成在关闭时，阀球向弹性密封件施加很大的压力。长期使用之后，如果弹性密封件发生磨损，则施加在弹性密封件的强力可以使阀球密封面、外环阀座密封面和内环阀座密封面啮合，这就在阀座与阀球密封面之间建立起一个金属对金属的接触。这样，即使长期使用和磨损弹性密封件之后，仍有一个可靠的、无泄漏的密封，保证阀门有一个更长的寿命。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明结构示意图；
17.图2为附图1中的a处放大图；
18.图3为阀座结构示意图；
19.图4为密封环槽中已夹持进弹性密封件处在精加工之前的局部构造剖面图；
20.图5为本发明精加工之后的局部剖面图。
21.附图标记：
22.1、阀体，2、阀腔，3、流道，4、阀球，5、阀座，6、阀杆，7、外环阀座，8、内环阀座，9、密封环槽，10、弹性密封件，11、防吹出结构，12、外环阀座唇形部，13、内环阀座唇形部，14、槽口，15、阀球密封面，16、内凹弧形结构，17、外环阀座密封面，18、内环阀座密封面，19、定位槽，20、底座，21、弧形万向槽，22、万向连接端，23、阀盖，24、轴套。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.下面将结合说明书附图对本发明做进一步描述。
25.本发明提供如下技术方案：
26.如附图1～5所示，本发明公开了一种具有高压强制密封阀座5的球阀，包括阀体1，所述阀体1内形成阀腔2，所述阀腔2的两侧设置流道3，所述阀腔2内设置阀球4和阀座5，所述阀球4设置在阀座5上，所述阀体1上设置阀杆6，所述阀杆6的一端伸入阀腔2与阀球4连接，所述阀座5包括外环阀座7和内环阀座8，所述外环阀座7和内环阀座8之间形成密封环槽9，所述密封环槽9内设置弹性密封件10，所述外环阀座7和内环阀座8上设置防吹出结构11，所述弹性密封件10通过防吹出结构11限位固定在密封环槽9内。具体的，本设计通过将阀座5设置为分体式结构的外环阀座7和内环阀座8，外环阀座7和内环阀座8之间夹持有弹性密封件10，并且外环阀座7和内环阀座8上设置有防吹出结构11，防吹出结构11的设置能够防止阀球4作横向运动离开弹性密封件10时，即使在极端压差下，弹性密封件10也不会被高压介质从阀座5的位置中拉出来的，保证阀球4对阀座5有效密封，防止阀门密封的泄漏，本发明中的阀门经受到高压时，阀门通常设计成在关闭时，阀球4向弹性密封件10施加很大的压力，从而进行密封。
27.具体的，在本设计中，外环阀座7和内环阀座8为分体式结构设计，通过分别在外环阀座7和内环阀座8上开设对应的槽结构，使得两者的槽结构组合形成密封环槽9，将弹性密封件10放置在密封环槽9内，此时压紧内环阀座8和外环阀座7，使得弹性密封件10与密封环槽9的槽壁过盈配合，为了保证阀座5整体的连接强度，在内环阀座8、外环阀座7和弹性密封件10安装完毕后，通过在内环阀座8和外环阀座7的底部之间进行倒角点焊来讲内环阀座8和外环阀座7焊接固定，从而将弹性密封件10限位在密封环槽9内。
28.进一步的，所述防吹出结构11包括设置在外环阀座7上的外环阀座唇形部12和设置在内环阀座8上的内环阀座唇形部13，所述外环阀座唇形部12由外环阀座7顶端朝平行于外环阀座7管轴方向(管轴方向为阀体内流道的水平中心线延伸方向)延伸形成，所述内环阀座8具有内环阀座唇形部13，所述内环阀座唇形部13由内环阀座8靠近阀球4的一侧朝外环阀座7方向凸出形成，并且内环阀座唇形部13和外环阀座唇形部12均与弹性密封件10对应的端面紧贴使得弹性密封件10不会在密封环槽9内发生移动，造成密封不严的现象，所述密封环槽9内的弹性密封件10通过由外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13进行限位固定。参考附图4-5，在本实施例中，弹性密封件10的截面呈正方形设置，弹性密封件10在装入密封环槽9后，通过对弹性密封件10靠近密封环槽9槽口的一端角进行切割，使其形成一个内凹的与阀球形状配合的弧面结构，在切割后，外环阀座唇形部12的长度比弹性密封件最大宽度的二分之一要长，内环阀座唇形部13的长度弹性密封件10的最大高度的二分之一要长，且弹性密封件10上的弧面结构其尺寸与密封环槽9的槽口尺寸相同，这样的结构设置能够保证弹性密封件10在密封环槽9内被防吹出结构进行限位固定，不会因为外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13的尺寸太短导致弹性密封件10过多的部分裸露在密封环槽的外部，从而被阀球拉出密封环槽。进一步的，所述密封环槽9具有槽口14，所述外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13朝相对的方向延伸，所述外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13将密封环槽9的槽口14口径缩小，槽口的口径与外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13的尺寸成反比，外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13越小，槽口的口径越大，外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13的尺寸越大，槽口的口径越小，在本设计中，密封环槽9的槽口14的
口径不宜过道，避免槽口14的口径过大造成的阀球在转动过程中将弹性密封件10从密封环槽9拉出。具体的，外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13的设置能够有效的对密封环槽9内的弹性密封件10进行限位，外环阀座唇形部12和内环阀座唇形部13分别从外环阀座7和内环阀座8向密封环槽9的槽口14位置延伸，将原本能够取出弹性密封件10的密封环槽9的槽口14的尺寸进行缩小，使得密封环槽9内的弹性密封件10的尺寸远大于密封环槽9的槽口14的尺寸，从而避免弹性密封件10从密封环槽9内被拉出导致的阀球4与阀座5之间的密封不严而产生的泄漏现象。
29.进一步的，所述弹性密封件10具有阀球密封面15，所述阀球密封面15设置在弹性密封件10靠近密封环槽9的槽口14位置，所述阀球密封面15中心形成内凹弧形结构16，所述密封环槽9的槽口14两侧的外环阀座7和内环阀座8分别设置外环阀座密封面17和内环阀座密封面18，所述外环阀座密封面17和内环阀座密封面18均呈球面结构设置，所述阀球4与阀球密封面15、外环阀座密封面17和内环阀座密封面18啮合密封连接。进一步的，所述外环阀座密封面17设置在外环阀座唇形部12上，所述内环阀座密封面18设置在内环阀座唇形部13上，所述外环阀座密封面17和内环阀座密封面18处于同一弧面的延长线上。在正常情况下，只有弹性密封件10与阀球4接触。弹性密封件10的形变能力能够吸收来自于阀球4的压力，在阀球密封面15的四周变形，产生一个可靠的无泄漏的密封。长期使用之后，如果弹性密封件10发生磨损，则施加在弹性密封件10的强力可以使阀球密封面15、外环阀座密封面17和内环阀座密封面18啮合，这就在阀座5与阀球密封面15之间建立起一个金属对金属的接触。这样，即使长期使用和磨损弹性密封件10之后，仍有一个可靠的、无泄漏的密封，保证阀门有一个更长的寿命。
30.进一步的，所述阀腔2的底部内凹形成定位槽19，所述定位槽19内设置底座20，所述底座20上内凹形成弧形万向槽21，所述阀球4对应弧形万向槽21凸出设置万向连接端22，所述万向连接端22具有弧形部，所述万向连接端22伸入弧形万向槽21与底座20连接。
31.进一步的，所述弹性密封件10为具有可塑性、弹性、可变形性和化学惰性的材料制成。在本设计中，弹性密封件10的材料可以为聚四氟乙烯、聚酰胺或尼龙，这些材料制成弹性密封件10，一旦放入本发明的阀座5的密封环槽9的结构中，除非破坏或失效，就不会被切掉或拉出来，从而保证的阀座5的密封性能。
32.具体的，阀盖23由螺栓和螺母将其安装在与阀体1上，并通过垫片实现密封，防止阀门外露。阀盖23向上延伸，在其顶端有用于操作阀杆6的、安装手轮或其他诸如气动用的驱动装置(图未示)。阀杆6放置在轴套24中，轴套24于焊接头处焊接在阀盖23上。它的功能是使阀杆6对中。填料或u型圈可以采用各种结构形式放在阀杆6与阀盖23之间，防止介质外露。
33.阀球4是用来开启或关闭阀门的工作件，根据它所处的位置的不同，允许或阻止介质流过阀门。阀球4围绕下面的万向连接端22旋转，万向连接端22定位在底座20中。阀球4中的通径孔，在阀球4旋转90
°
与阀体1上的流道3同心时，阀门开启。阀座5安装在阀体1内与阀球密封面15啮合的位置上。阀座5内嵌弹性密封件10，当阀球密封面15啮合弹性密封件10时，构成一个密闭介质的通道，阻止介质流过阀门。
34.本设计中的阀门是这样操作的：顺时针操作阀杆6，连同阀球4通过万向连接端22旋转90
°
，同时，在阀杆6偏心曲轴的作用下，使阀球4摆动倾斜压紧阀座5的弹性密封件10，
形成密封，此时阀门关闭。
35.逆时针操作阀杆6，阀球4在阀杆6偏心曲轴的作用下，使阀球4离开阀座5弹性密件，同时，万向连接端22作轴向运动旋转了90
°
，使阀门从全关的位置改变到全开的位置。阀球4只是在最后关闭和最初开启的阶段上同弹性密封件10接触。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。