專利名稱：球閥用彈性唇緣式密封座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于密封，特別是球閥的密封。
背景技術(shù)：
球閥具有流體阻力小、開關(guān)迅速、密封性好、可靠性高等特點(diǎn)，為石油、化工、電力、造紙、核工業(yè)、航天等各工業(yè)管道系統(tǒng)所廣泛采用。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，各種新型材料不斷面世，尤其是被稱為“塑料王”的聚四氟乙烯材料的出現(xiàn)，以它的高耐溫、耐腐蝕、耐磨損性能，以及優(yōu)良的可塑性成為閥門密封件較理想的材料。因此，球閥也隨著密封件材質(zhì)的改進(jìn)，在各類閥門中異軍突起，獨(dú)樹一只，獲得迅猛的發(fā)展。
聚四氟乙烯雖有許多橡膠材料無(wú)法達(dá)到的優(yōu)良性能，但它也存在熱膨脹過(guò)高和彈性差的缺點(diǎn)，其膨脹系數(shù)是鋼的8～10倍。而現(xiàn)有球閥的密封結(jié)構(gòu)，是一種擠壓式密封(參見圖1)，它靠閥體安裝后使閥球與密封圈之間產(chǎn)生緊密接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的；也就是說(shuō)閥球與密封圈之間具有一定的壓緊力，壓緊力愈大，密封圈材料變形越大，密封性越好。如果壓緊力減少，密封圈材料彈性良好，恢復(fù)原形，密封性仍能保持；若材料彈性差，不能恢復(fù)原形，就引起泄漏。閥門在管線上經(jīng)常會(huì)遭遇溫度的變化，由于聚四氟乙烯材料制造的密封圈的體積膨脹遠(yuǎn)大于由金屬閥體和閥球限定的容置密封圈的空間容積的膨脹，因此受到巨大的熱膨脹壓力，溫度愈高，該熱膨脹壓力愈大，而聚四氟乙烯彈性差，其屈服應(yīng)力低，在此巨大的熱膨脹壓力下產(chǎn)生塑性變形(即所謂的“冷流”)，當(dāng)溫度下降，膨脹消失，金屬的閥體和閥球恢復(fù)原形，但密封圈卻不能復(fù)原，其與閥球間出現(xiàn)空隙造成泄漏。此外，當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí)，在上、下游密封圈之間，環(huán)繞閥球周圍和閥球中的流通區(qū)域形成了一個(gè)封閉體腔，在該封閉體腔中充滿了被截留的流體介質(zhì)，當(dāng)受熱膨脹時(shí)，需要有一個(gè)壓力釋放結(jié)構(gòu)，否則會(huì)導(dǎo)致閥體泄漏、爆破、火災(zāi)等事故。為此有些廠家為了降低封閥體腔內(nèi)的介質(zhì)壓力，在閥球靠上游的一側(cè)面上鉆一個(gè)泄放孔，將被截留的流體介質(zhì)向上游的管道內(nèi)泄放，但這樣一來(lái)，本來(lái)是雙向密封的成了單向密封，而且還帶來(lái)安裝不便；有的廠家干脆在閥體上開設(shè)一個(gè)泄放孔，將上述被截留的液體介質(zhì)向外泄放，但卻需增加泄放的外接管路，不僅安裝不便，還要增加費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種球閥用彈性唇緣式密封座，解決密封座不會(huì)隨密封壓力的增大而產(chǎn)生塑性變形，而且能自動(dòng)將封閉體腔內(nèi)被截留的流體介質(zhì)于熱膨脹時(shí)泄放至上、下游的管路中的技術(shù)問題。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種球閥用彈性唇緣式密封座，為具有外圓周面、背側(cè)端面、前側(cè)端面和內(nèi)孔的環(huán)狀體，其特征在于設(shè)置有分別與背側(cè)端面和內(nèi)孔相交的內(nèi)錐面、和分別與前側(cè)端面和內(nèi)孔相交的凹弧面，該內(nèi)錐面和凹弧面之間形成了一圈向內(nèi)孔逐漸減薄的彈性唇緣，該凹弧面近前側(cè)端面處為一可與閥球大面積接觸的跟部，在該跟部設(shè)置有若干跟部槽。
上述的球閥用彈性唇緣式密封座，其特征在于該密封座的外圓周面上設(shè)置有若干外徑槽。
上述的球閥用彈性唇緣式密封座，其特征在于該凹弧面近內(nèi)孔處可用與其相切的錐面替代。
本實(shí)用新型完全改變了現(xiàn)有球閥的擠壓型密封圈的結(jié)構(gòu)形態(tài)，它具有一個(gè)可彎曲的彈性唇緣，利用彈性唇緣與閥球的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。同時(shí)，該密封座的內(nèi)錐面與閥體之間形成了一個(gè)可讓彈性唇緣伸縮的空腔—“撓性變形區(qū)”，正是這一空腔為密封座積蓄能量創(chuàng)造了條件，在壓力、溫度變化乃至磨損時(shí)，彈性唇緣就可以作相應(yīng)的彎曲或撓曲始終與閥球表面保持接觸，而不會(huì)產(chǎn)生永久性的塑性變形導(dǎo)致泄露漏。為此大大提高了密封性能，特別是低壓密封性能，延長(zhǎng)了使用壽命。
當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí)，閥球在流體介質(zhì)壓力下被推向下游，下游密封座負(fù)荷增加，下游密封座負(fù)荷降低，閥體處于上、下游兩個(gè)密封座之間的封閉體腔內(nèi)的被截面流體介質(zhì)，如遇溫度升高而導(dǎo)致壓力激升超過(guò)密封座的預(yù)緊力時(shí)，被截留的部分介質(zhì)可通過(guò)跟部槽向負(fù)荷小的上游密封座彈性唇口施壓推動(dòng)其向“撓性度性區(qū)”彎曲離開閥球表面形成間隙而自動(dòng)泄放到上游管路中，從而有效、方便地消除了由被截留介質(zhì)壓力升高引起的隱患。
本實(shí)用新型在密封座外圓周上設(shè)置的外徑槽，可使上游壓力通過(guò)上游密封圈滲入到閥體的密封體腔中，從而使上游密封座達(dá)到壓力平衡，減少上游壓力對(duì)整個(gè)閥門扭矩的影響。


圖1是現(xiàn)有球閥的密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的A-A旋轉(zhuǎn)剖視圖。
圖4是本實(shí)用新型的又一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實(shí)用新型在球閥上安裝的狀態(tài)變化示意圖。
圖6是本實(shí)用新型泄放封閉體腔內(nèi)壓力的示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖2～3所示，本實(shí)用新型是一個(gè)具有外圓周面7、前端側(cè)面6、后端側(cè)面9和內(nèi)孔8的環(huán)狀體。在該環(huán)狀體背側(cè)端設(shè)置有分別與背側(cè)端面9和內(nèi)孔8相交的內(nèi)錐面10。在該環(huán)狀體前側(cè)端設(shè)置有分別與前側(cè)端面6和內(nèi)孔8相交的凹弧面2。該內(nèi)錐面10的斜角約為5～50°之間，凹弧面2的半徑小于閥球半徑。如此，由內(nèi)錐面10和凹弧面2之間被夾持的區(qū)域愈向內(nèi)孔8處愈減薄，從而形成了一個(gè)富有彎曲彈性的彈性唇緣5；而凹弧面2近前側(cè)端面6處是一個(gè)可與球閥大面積接觸的跟部4。在跟部4上設(shè)置有若干徑向的跟部槽3。在外圓周面7上設(shè)置有若干軸向的外徑槽1。本實(shí)用新型的凹弧面2在近內(nèi)孔8處可用與其相切斜角約45～75°的錐面11替(參見圖4)代，這樣彈性唇緣5則由內(nèi)錐面10和錐面11夾持形成。
本實(shí)用新型I在安裝的初始狀態(tài)如圖5(a)所示，其背側(cè)端面9和外圓周面7分別靠貼在閥體11密封座腔中相應(yīng)的壁面上，其彈性唇緣5與閥球12接觸，其內(nèi)錐面10與閥體11相應(yīng)的壁面間形成了一個(gè)撓性變形區(qū)13，該撓性變形區(qū)13是一個(gè)空腔，可供彈性唇緣5彎曲伸展。當(dāng)閥體11的兩半部分緊固后，閥球12壓向密封墊，使彈性唇緣5向撓性變形區(qū)13的空間中彎曲變形，且閥球12與跟部4大面積接觸，由此跟部4承受壓緊力，防止產(chǎn)生塑料性變形，同時(shí)整個(gè)密封座略有扭曲，致使部分的外圓周面7和背側(cè)端面9的略微離開閥體11密封座腔相應(yīng)壁面，圖5(b)所示即為上述本實(shí)用新型在裝配后的變形情況。當(dāng)上游管路壓力增大，或遇溫度上升材料產(chǎn)生膨脹等使閥球12與密封座之間的壓緊力增大時(shí)，彈性唇緣5可繼續(xù)向撓性變形區(qū)13方向彎曲，但又始終與閥球12接觸形成密封，而跟部4則稍許再增加些與閥球12接觸的面積就足以吸收所增加的壓力，使整個(gè)密封座仍處在彈性變形階段；一旦增加的壓力消失，一切恢復(fù)原狀，繼續(xù)保持原有的密封狀態(tài)。
當(dāng)球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，閥體11內(nèi)處在上、下游的二個(gè)密封座之間的封閉體腔(包含閥球12的流體通道在內(nèi))中被截留的流體介質(zhì)B(參見圖6)在溫度升高時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力，該壓力使部分被截留的流體介質(zhì)B沿跟部槽3向彈性唇緣5流動(dòng)，并將彈性唇緣5推離閥球12向撓性變形區(qū)13彎曲變形，從而越過(guò)彈性唇緣5與閥球12間的間隙泄入輸送管路。這樣本實(shí)用新型就能自動(dòng)泄放封閉體腔中部分被截留介質(zhì)B，使封閥體腔內(nèi)的壓力下降，恢復(fù)至常值，有效地消除了閥體爆破、泄漏和火災(zāi)等隱患。由于球閥在關(guān)閉狀態(tài)下，輸送管路中的壓力差，使處于上游端的密封座的壓緊力要比下游端的密封座的小，因此，上述的泄放常在上游端的密封座中發(fā)生，也即被截留的流體介質(zhì)B向上游的輸送管路中泄放。
權(quán)利要求1.一種球閥用彈性唇緣式密封座，為具有外圓周面、背側(cè)端面、前側(cè)端面和內(nèi)孔的環(huán)狀體，其特征在于設(shè)置有分別與背側(cè)端面和內(nèi)孔相交的內(nèi)錐面、和分別與前側(cè)端面和內(nèi)孔相交的凹弧面，該內(nèi)錐面和凹弧面之間形成了一圈向內(nèi)孔逐漸減薄的彈性唇緣，該凹弧面近前側(cè)端面處為一可與閥球大面積接觸的跟部，在該跟部設(shè)置有若干跟部槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球閥用彈性唇緣式密封座，其特征在于該密封座的外圓周面上設(shè)置有若干外徑槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球閥用彈性唇緣式密封座，其特征在于該凹弧面近內(nèi)孔處可用與其相切的錐面替代。
專利摘要一種球閥用彈性唇緣式密封座，為具有外圓周面、背側(cè)端面、前側(cè)端面和內(nèi)孔的環(huán)狀體，其特征在于設(shè)置有分別與背側(cè)端面和內(nèi)孔相交的內(nèi)錐面、和分別與前側(cè)端面和內(nèi)孔相交的凹弧面，該內(nèi)錐面和凹弧面之間形成了一圈向內(nèi)孔逐漸減薄的彈性唇緣，該凹弧面近前側(cè)端面處為一可與閥球大面積接觸的跟部，在該跟部設(shè)置有若干跟部槽。本實(shí)用新型解決密封座不會(huì)隨密封壓力的增大而產(chǎn)生塑性變形，而且能自動(dòng)將封閉體腔內(nèi)被截留的液體介質(zhì)于熱膨脹時(shí)泄放至上游的管路中的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)F16K5/06GK2653241SQ20032010929
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者俞金龍, 李仲光 申請(qǐng)人:上海耐萊斯·詹姆斯伯雷閥門有限公司