一种可强制密封的低扭矩平板闸阀制造技术

本发明专利技术涉及石油机械技术领域，具体涉及一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，包括阀体和位于阀体内的闸板，阀体内分别设有环形槽，两个环形槽内依次密封安装有主阀座和可控阀座，闸板位于两个主阀座之间且两侧面与主阀座滑动密封，主阀座的内壁上设有多个介质通孔，主阀座上设有与介质通孔连通的主阀座封闭环槽；可控阀座与主阀座活动接触，可控阀座与环形槽底部相近的一端设有可控阀座封闭环槽，阀体上设有与可控阀座封闭环槽和环形槽连通的外控通道。本发明专利技术通过介质压力和外部控制压力分别推动主阀座和外控阀座，做到高、低压状态下都能可靠密封；在实现前座密封、阀腔内无压的情况下，做到大幅降低开关扭矩，满足高压大通径闸阀的需要。阀的需要。阀的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种可强制密封的低扭矩平板闸阀


[0001]本专利技术涉及石油石化机械
，具体涉及一种可强制密封的低扭矩平板闸阀。

技术介绍

[0002]平板闸阀在石油石化领域广泛应用。常用密封方式是后座密封，闸板在介质压力作用下被推向后阀座（简称后座，即出口端阀座），形成闸板和后座的密封。由于闸板向后座位移，使前座（进口端阀座）与闸板的密封性能降低，介质就会进入阀腔，当温度升高时阀腔压力急剧升高，容易造成阀杆密封和阀盖密封失效，造成安全环保事故；而且，阀腔压力的存在影响闸阀在线维护，隐患不能及时排除。另外，作用力FMH作用在后阀座上形成的实际比压，接近或超过材料的许用比压，严重影响闸板阀座的寿命，为提高许用比压，业内采用了特种钢以及钨钴类硬质合金超音速喷涂等最好的材料和工艺，阀杆、螺母也采用特种材料及热处理手段。即便如此不惜成本，新材料新工艺的发展速度仍然不能满足高压大通径闸阀的需求。
[0003]为做到阀腔无压，需要实现前座密封。双阀座（闸板两侧各一组阀座，每组阀座有内外两个阀座）闸阀利用介质压力作用在内外阀座之间，将两个阀座撑开，能增加前座密封效果，但是在低压时前座密封性能大幅度降低，很难实现从零到最高压力全过程阀腔无压。为实现前座密封，有的闸阀采用轴向弹簧蓄能圈或异形弹簧，其弹性作用力与介质腐蚀、介质温度、阀座位移量等因素成反比，是不稳定、不可靠、不可控的作用力，致使前座密封不可靠。
[0004]密封的必要条件是实际密封比压要大于密封必需比压，密封必需比压公式为计算公式中有介质系数要求，常温液体的系数n是1，气体、轻质油、高温液体及高温油气介质系数n是1.4
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2。前座密封要满足介质系数的前提条件是阀座作用面宽度bo（受介质推力的一面）要大于密封面宽度bm（与闸板密封的一面），这种结构会使闸板与阀座间的作用力呈指数级增大。而且现有技术中的密封力全靠介质压力，介质压力可测不可控，不能实现强制密封，低压时难以达到高温油气介质密封必需比压。
[0005]闸阀密封原理决定了介质对闸板的作用力都施加到后座上，介质压力越高，作用力越大，导致开关扭矩增大，容易造成阀杆与螺母传动失效、安全销剪断甚至阀杆断裂等事故。在高压高温状态下，还容易引起闸板与阀座磨损拉伤，破坏密封，严重者闸板与阀座“咬死”不能开关，致使系统失控。
[0006]随着油田开发的需要，闸阀通径越来越大，介质压力越来越高（从70、105到140MPa，将来会有175MPa或更高），要在高压大通径闸阀上同时满足阀腔无压、开关扭矩小这两个条件是业内的难题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可实现前座密封、密封力可控的可强制密封的低扭矩平板闸阀。
[0008]本专利技术的技术方案是：一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，包括阀体和位于阀体内的闸板，所述阀体位于阀腔的两侧内壁上分别设有环形槽，所述环形槽与阀体的流道孔同轴设置，两个环形槽内由外向内依次密封安装有：主阀座，所述主阀座的内孔直径与流道孔直径相同，所述闸板位于两个主阀座之间且两侧面与主阀座滑动密封，所述主阀座的内壁上设有多个用于介质通过的介质通孔，所述主阀座与环形槽底部相近的端部设有与介质通孔连通的主阀座封闭环槽；可控阀座，所述可控阀座滑动设置在环形槽底部且一端与主阀座活动接触，所述可控阀座与环形槽底部相近的一端设有可控阀座封闭环槽，所述阀体上设有与可控阀座封闭环槽和环形槽连通的外控通道。
[0009]优选的，所述闸板的两侧安装有环形的与阀腔的内壁滚动接触的滚动组件。
[0010]优选的，所述滚动组件包括安装在闸板前后两侧的内轨道，所述阀体内壁设有与内轨道适配的外轨道，所述闸板顶部和底部安装有与内轨道和外轨道对接的反向器，所述内轨道、外轨道和反向器形成椭圆形的滚动腔，所述滚动腔内安装有多个滚柱，所述滚动腔的宽度大于滚柱直径，当闸板被介质压力带动滚柱向一侧移动时，另一侧滚柱与滚动腔之间形成间隙，反向器内的滚柱与滚动腔之间也有间隙。
[0011]优选的，所述主阀座为阶梯环形结构且包括外环和内环，所述主阀座一端与闸板接触形成密封面宽度小于外环和内环的作用面宽度。
[0012]优选的，所述主阀座的内环面与环形槽的端面之间具有介质间隙。
[0013]优选的，所述主阀座的内外表面均设有与环形槽内壁密封的主阀座密封组件，所述可控阀座的内外圆均设有与环形槽内壁密封的可控阀座密封组件。
[0014]优选的，所述介质通孔、主阀座封闭环槽、可控阀座封闭环槽和外控通道内均填充有有密封脂，所述外控通道上安装有单向阀。
[0015]优选的，所述闸板上设有导流孔，所述导流孔直径与流道孔直径相同。
[0016]本专利技术与现有技术相比较，具有以下优点：1.利用外控压力和可控阀座在全压力范围内实现前座密封，介质压力和外部控制压力分别推动主阀座和外控阀座，做到高、低压状态下都能可靠密封，外控压力可测、可控、可靠、稳定，能实现强制密封，改变了阀门类产品（闸阀、球阀）单纯依靠介质压力进行密封的被动局面；2.可靠的前座密封确保了阀腔无压，改善了阀盖、阀杆密封的工作环境，延长使用寿命，降低了闸阀外泄漏的风险，在控制压力作用下，闸阀无论在关闭状态或开启状态下，都能进行在线带压维护；3.本专利技术将介质压力F
MH
作用在滚柱上，滑动摩擦变成了滚动摩擦，本专利技术的摩擦力是现有技术摩擦力的十分之一，大幅度降低了闸阀开关扭矩；4.本专利技术通过在闸板和阀体之间安装滚动组件承受原来由后阀座承受的来自闸板的推力，使闸板推力通过滚动组件作用于阀体，大幅降低了后阀座上的作用力，材料许用
比压有较大冗余度，从而降低了对新材料新工艺的需求和制造成本，或者说在现有材料工艺条件下，能制造压力通径更大的阀门，降低制造技术难度和制造成本；5.阀座结构优化，适应性好，可靠性高，本专利技术利用环形槽结构，在阀座孔直径D
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范围内使作用面宽度尺寸最大化，容易达到作用面宽度大于密封面宽度的要求，密封面宽度的范围大，方便设计选择；介质作用面和外控压力作用面都在封闭空间内，由密封脂填充，不受介质冲刷，不易造成卡阻失效；阀座只有径向密封，没有轴向（端面）密封，增加了阀座轴向浮动自由度，对热变形有较大冗余度，在高低温环境中不易造成密封失效、扭矩剧增或卡死现象。
[0017]6.可实现自动控制和在线监测，本专利技术采用外控压力和可控阀座，阀门各部位参数（介质压力、阀腔压力、外控压力）都可以监测显示（可测），根据设定要求对阀腔压力、外控压力进行调节（可控），确保阀门始终处于完好、稳定可靠状态。
附图说明
[0018]图1为本专利技术闸阀的结构总图；图2为本专利技术闸阀的主密封结构图；图3为本专利技术闸阀的主密封结构局部放大图；图4为本专利技术闸阀的闸板阀座受力示意图；图5为本专利技术闸阀的阀体结构示意图；图6为本专利技术闸阀的滚柱在闸板正面布局示意图；图7为本专利技术闸阀的滚柱在闸板上滚动腔示意图；图8为本专利技术闸阀的滚柱在闸板上滚动腔局部放大示意图；图中：1.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，包括阀体和位于阀体内的闸板，其特征在于，所述阀体位于阀腔的两侧内壁上分别设有环形槽，所述环形槽与阀体的流道孔同轴设置，两个环形槽内由外向内依次密封安装有：主阀座，所述主阀座的内孔直径与流道孔直径相同，所述闸板位于两个主阀座之间且两侧面与主阀座滑动密封，所述主阀座的内壁上设有多个用于介质通过的介质通孔，所述主阀座与环形槽底部相近的端部设有与介质通孔连通的主阀座封闭环槽；可控阀座，所述可控阀座滑动设置在环形槽底部且一端与主阀座活动接触，所述可控阀座与环形槽底部相近的一端设有可控阀座封闭环槽，所述阀体上设有与可控阀座封闭环槽和环形槽连通的外控通道。2.根据权利要求1所述的一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，其特征在于：所述闸板的两侧安装有环形的与阀腔的内壁滚动接触的滚动组件。3.根据权利要求2所述的一种可强制密封的低扭矩平板闸阀，其特征在于：所述滚动组件包括安装在闸板前后两侧的内轨道，所述阀体内壁设有与内轨道适配的外轨道，所述闸板顶部和底部安装有与内轨道和外轨道对接的反向器，所述内轨道、外轨道和反向器形成椭圆形的滚动...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明忠，
申请(专利权)人：东营恒基石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：