一种浮动软密封焊接球阀的密封结构及其校核方法技术

本发明专利技术公开了一种浮动软密封焊接球阀的密封结构，包括延长管、加强平垫、球垫座、球垫、侧壁O型圈和圆柱弹簧，所述球垫紧靠着球体，与球体形成一个密封面B；所述球垫座的一侧表面连接球垫，另一侧表面连接加强平垫，所述球垫和延长管接触面之间设置有至少一个侧壁O型圈，所述延长管的两个内表面紧接加强平垫和球垫，形成一个密封面A；所述加强平垫中设有孔，该孔与圆柱弹簧相适配，所述圆柱弹簧压缩安装于该孔内；所述延长管内表面与加强平垫外表面相接触，加强平垫可沿着延长管内表面滑动。同时本发明专利技术还公开了该密封结构的校核方法。本发明专利技术有效的解决了传统的蝶形弹簧变形失效之难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种浮动软密封焊接球阀的密封结构，包括延长管、加强平垫、球垫座、球垫、侧壁O型圈和圆柱弹簧，所述球垫紧靠着球体，与球体形成一个密封面B；所述球垫座的一侧表面连接球垫，另一侧表面连接加强平垫，所述球垫和延长管接触面之间设置有至少一个侧壁O型圈，所述延长管的两个内表面紧接加强平垫和球垫，形成一个密封面A；所述加强平垫中设有孔，该孔与圆柱弹簧相适配，所述圆柱弹簧压缩安装于该孔内；所述延长管内表面与加强平垫外表面相接触，加强平垫可沿着延长管内表面滑动。同时本专利技术还公开了该密封结构的校核方法。本专利技术有效的解决了传统的蝶形弹簧变形失效之难题。【专利说明】
本专利技术涉及球阀
，尤其是浮动软密封焊接球阀的密封结构及其校核方法。
技术介绍
通常浮动软密封焊接球阀根据其结构可分为固定式和浮动式两种。当结构设计采用浮动式结构时，球体在介质的压力作用下紧压在出口端的密封面上，达到密封目的；一旦阀体进出口压力差较大时，扭距就会很大。由于阀杆可以吸收管线介质压力产生的推力，并且可以减少球体和球垫之间的摩擦，因此即使在全压差下，操作阀门的扭矩仍然要求很低，球阀开关自如。浮动软密封焊接球阀最适宜直接做开闭使用，但近来的发展已将浮动软密封焊接球阀设计成使它具有节流和控制流量之用。传统的浮动软密封焊接球阀结构见图1所示:通常由球体1、进口端密封部件2、出口端密封部件3、阀杆4组成，其中，球体I是重要的启闭件，利用球体I绕阀杆4的旋转90°实现球阀开启和关闭的目的。防止球阀泄漏的进口端密封部件2，见图2所示，传统设计上一般由蝶形弹簧22、侧壁O型圈26、球垫21、球垫座25、平垫24和延长管23等组成。其密封原理如下:I)当管道内介质压力很低时，蝶形弹簧22的作用力保证密封面B处的密封。2)当管道内介质压力较高时，介质作用力在球体I上，推动整个球体I移动贴紧出口端密封部件3，密封面B处实现密封；在蝶形弹簧22及介质的作用下，使进口端密封部件2的密封面B处贴紧球面，实现进口端的密封，即实现双向密封。但当阀门通径较大时，如200mm以上时，上述阀门结构原理就有缺陷和不合理性，具体如下:①根据浮动软密封焊接球阀的结构特点可得:一、阀门密封圈总作用力有介质作用力和阀座预紧力两部分组成，介质作用力由设计要求决定，为减小密封圈的总作用力，应尽量保证阀座预紧力刚好满足密封材料的最小预紧力。二、虽然阀门设计结构为浮动式，但是应该保证球体I不能在介质的作用下偏移，如若偏移会导致阀门扭矩过大，造成阀门操作困难，甚至无法操作。②如果选用蝶形弹簧:一般焊接浮动球阀门设计压力PN25，即管道允许最大工作压力2.5MPa，保证球体I不发生偏移方法有两个:一、压平蝶形弹簧22，显然不合适，因为碟簧最佳工作状态是其最大压缩量10%—75%，长期在介质的作用下，蝶形弹簧22作用力会慢慢减弱，甚至会发生永久性变形，无法恢复，阀门密封效果会变差，根本满足不了阀门几十年的寿命要求。二、蝶形弹簧22达到最大压缩量的75%，由计算知蝶形弹簧22的作用力为近10万牛顿，这样阀门的扭矩太大，阀门会操作困难。当蝶形弹簧作用力太大时，在阀门装配过程阀座的侧面(密封面B)很容易被破坏，从而使蝶形弹簧失效；蝶形弹簧失效后，在低压的情况下，进口端将无法密封；一旦管道内杂质损坏出口端处球垫21，就将很难再实现双向密封。③相对讲，蝶形弹簧工序多:开模、冲裁、成型、热处理、表面处理的成本也较高。一般较大规格的焊接浮动软密封球阀并不适合使用蝶形弹簧。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是:针对上述蝶形弹簧的缺陷或不足，提供一种新型的密封结构及其设计方法，以此来解决传统浮动软密封焊接球阀上的蝶形弹簧发生永久性变形、失效之难题。本专利技术提供了一种浮动软密封焊接球阀的密封结构，如图3所示，包括延长管23、加强平垫27、球垫座25、球垫21和侧壁O型圈26，还包括圆柱弹簧28，所述球垫21紧靠着球体1，与球体I形成一个密封面B ;所述球垫座25的一侧表面连接球垫21，另一侧表面连接加强平垫27，所述球垫21和延长管23接触面之间设置有至少一个侧壁O型圈26，所述延长管26的两个内表面紧贴加强平垫27和球垫21，形成一个密封面A ;所述加强平垫27中设有孔，该孔与圆柱弹簧28相适配，所述圆柱弹簧28压缩安装于该孔内；所述延长管23内表面与加强平垫27外表面相接触，加强平垫27可沿着延长管23内表面滑动。优选的，所述球垫21采用含量15%碳纤维的强化聚四氟乙烯制作。所述加强平垫27上的孔的数量为20~25个。所述延长管23采用表面高温磷化处理；所述球垫座25采用表面镀铬处理；所述加强平垫27采用表面镀铬处理；所述密封面A涂抹防锈脂。同时，本专利技术还提供了一种浮动软密封焊接球阀的密封结构的校核方法，按照如下步骤进行:第一步、计算密封结构的主要关键尺寸，当满足焊接浮动球阀密封比压计算公式Qmp < q < 时，密封结构尺寸合理；式中:(1)极限比压 _>= (1.8+0.9PN) / (bM / 10)1/2，其中，PN为设计压力，MPa ；bM为球垫21上的密封面宽度，mm ；(2)计算比压 Q=(Dm^Dmn)PN / 4 (Dmw-Dmn)其中，Dmw为球垫21密封面外径，mm ；DW为球垫21密封面内径；(3)许用比压，查表得出；第二步、检验选定的圆柱弹簧28的合理性，当满足判据公式Fth ( Fth’时，选定的圆柱弹黃28合理；式中:(I)Fth为圆柱弹簧28构成的弹簧组的压紧力，且Fth- Ti (D 丽-D 丽)qMXmin+ π Dj^b mZqMFf其中，qMSllin为球垫13预紧密封的最小比压，MPa ；f为侧壁O型圈26和延长管23侧壁摩擦因数；z为侧壁O型圈26个数；qMF为侧壁O型圈26上的比压，qMF=(0.4+0.6P。)/(b’ m / 10)1/2 ;b’ m为侧壁0型圈26与延长管23侧壁接触宽度，mm ；P0为腔体压力，MPa ；(2)FTH’为圆柱弹簧28构成的弹簧组的最大弹力，且Fth，=LMX*N*n*G*D/8C4其中，G为材料切变模量，MPa ；C为圆柱弹簧28系数；n为圆柱弹簧28有效圈数；N为阀门进口端与出口端的圆柱弹簧28数量；Lmax为圆柱弹簧28的最大压缩量，mm ；第三步、根据公式FQ=FZ1+FTH’计算球垫21对球体I的实际作用力Fq的大小，当Fq小于8万牛顿时，开启阀门的力的大小合理；式中: Fzj为介质经球垫21压在球体I上的力，Fzj= Ji PN(D2mw-D2mn) /4。本专利技术的浮动软密封焊接球阀密封结构的有益效果如下:(I)本专利技术的浮动软密封焊接球阀密封结构，将传统的浮动软密封焊接球阀密封结构中独立分开的两个零件平垫24和蝶形弹簧22合二为一，由一个加强平垫27为主体的和一个可吸收压力和能量的圆柱弹簧28组成的新型密封结构来替代，从而从根本上解决传统浮动软密封焊接球阀上的蝶形弹簧22发生永久性变形、失效、阀门偏心造成扭矩过大之难题。(2)本专利技术的浮动软密封焊接球阀密封结构，即使在开关次数变多，密封面B处有磨损的情况下，依然可以靠圆柱弹簧28的作用力实现密封面B处的密封，即使管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮动软密封焊接球阀的密封结构，包括延长管(23)、加强平垫(27)、球垫座(25)、球垫(21)和侧壁O型圈(26)，其特征在于：还包括圆柱弹簧(28)，所述球垫座(25)的一侧表面连接球垫(21)，另一侧表面连接加强平垫(27)，所述球垫(21)和延长管(23)接触面之间设置有至少一个侧壁O型圈(26)，所述延长管(23)的两个内表面紧贴加强平垫(27)和球垫(21)，形成一个密封面(A)；所述加强平垫(27)中设有孔，该孔与圆柱弹簧(28)相适配，所述圆柱弹簧(28)压缩安装于该孔内；所述延长管(23)内表面与加强平垫(27)外表面相接触，加强平垫(27)可沿着延长管(23)内表面滑动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐庆杰，王虎，徐翔，孙虎，顾明，王才乐，孙明伟，
申请(专利权)人：江苏威尔迪威阀业有限公司，
类型：发明
国别省市：