[发明专利]一种多工况阀门密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于阀门领域的多工况阀门密封结构。

背景技术

在高、低温工况下，对阀门的流阻特性、密封性能等要求特别高，因此，工程中大多选用球阀及闸阀。其中球阀一般采用了活塞式浮动阀座，在弹簧载荷和介质压力的作用下，可自动补偿因温度变化引起材料收缩或伸胀的间隙，保证了阀座与阀芯间的密封性能。但浮动阀座与阀体间的密封一直是该类阀门的软肋，工程中常发生泄漏，严重影响了工程系统的运行。

附图1是目前市场上带浮动阀座的球阀阀座600与阀体500间的密封结构。阀座600与阀体500间的密封采用橡胶O型圈，橡胶材料的特性决定了其在低温工况下会发生脆化断裂，在高压工况下会被烧损，它的使用温度范围只能在-70℃～+200℃之间，不适用低温度-256℃～-70℃和高温+200℃～+770℃之间的工况。

在高温工况条件下，球阀阀座600与阀体500间目前市场上采用类似附图2的密封结构。虽然这种密封结构的耐温最高能达到600℃，但石墨密封环在高压状态下容易使石墨材料从阀体500与阀座600的配合缝隙中挤出，因而该结构不耐高压。石墨材料的热膨胀系数较大，大截面的石墨密封环在高温状态下容易使阀体500与阀座600间胀死，使浮动阀座600失去活塞效应，从而使阀门的密封失效。同时，大截面的石墨密封环在高温状态下受热膨胀的影响，还容易使阀门操作扭矩增大，使阀门操作困难。这些就是采用这种结构的阀门性能不稳定的主要原因。这种结构不能实现单一阀座双向密封功能，只有当介质从阀芯前端流入时，阀芯前的阀座才能实现密封功能，而阀芯后的阀座不能实现密封。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种多工况阀门密封结构，用以解决高低温、大流量工况下的浮动阀座与阀体之间、浮动阀座与球体或闸板等阀芯部件之间的密封泄漏问题。

实现上述目的的一种技术方案是：一种多工况阀门密封结构，包括阀芯前端密封结构；

所述阀芯前密封结构位于阀座和阀体之间，包括膜片、石墨密封环和压紧机构；所述膜片包括膜片外环和膜片内环，所述膜片外环位于所述阀座径向外侧，所述膜片内环卡接在阀座内，所述膜片外环的阀体一侧以及所述膜片内环的两侧分别设有石墨密封环；所述压紧机构设置在所述膜片的径向外侧，位于所述膜片和所述阀体之间，将所述膜片和所述石墨密封环沿径向压紧在阀体的台阶结构以及阀座上。

作为优选，所述压紧机构包括牵制环、膜片压环、四开环或三开环；所述牵制环和所述膜片压环间设有螺钉，共同将所述膜片和所述石墨密封环沿径向压紧在阀体上，所述四开环或三开环设置在膜片压环和阀体间，对所述膜片压环起到限位作用。

作为优选，所述压紧机构采用螺纹旋合压紧的结构对所述膜片和石墨密封环产生径向压紧力。

作为优选，所述膜片与所述阀座焊接。

进一步的，所述石墨密封环采用柔性石墨或金属包覆柔性石墨或柔性石墨带内部金属衬或编织石墨或编织石墨带内部金属衬压制成型。

本发明的一种多工况阀门密封结构，应用于球阀或闸阀密封系统中，作为可拆卸的阀座与阀体之间的密封结构，使球阀或闸阀在同时有两个对称阀座的情况下实现双向密封，在阀芯前端密封结构的介质力和弹簧预载荷结构的弹簧力的共同作用下，对阀座施加压沿阀门通道方向的力，以起到密封作用。阀座初始密封比压的建立是依靠阀座后的弹簧力及膜片的初始变形回弹力，即使在极小压差的情况下，也能确保足够的密封比压，无需介质推力，实现双向密封。

附图说明

图1为现有带浮动阀座的球阀的阀座与阀体间采用橡胶O型圈的密封结构的示意图；

图2为现有带浮动阀座的球阀的阀座与阀体间采用单一、大截面石墨密封环的密封结构的示意图；

图3为使用本发明的一种多工况阀门密封结构的阀门的结构示意图；

图4为图1中A部的本发明的一种多工况阀门密封结构的细节放大图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图3和图4，是本发明的一种多工况阀门密封结构应用于球阀的实施例，包括阀芯前端密封结构100和弹簧预载荷结构200。