一種針形截止閥的密封結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針形截止閥的密封結構，包括閥桿、閥芯和閥體，所述閥體內設有閥芯，所述閥桿一端連接閥芯，所述閥芯和閥體之間設有第一密封帶和第二密封帶，所述第一密封帶上方設有第二密封帶，所述第一密封帶和第二密封帶設置在所述閥體上，所述第一密封帶和第二密封帶先后實現密封功能。本發(fā)明的針形截止閥的密封結構具有雙密封帶，雙密封帶可在針形截止閥工作期間先后參與密封，減小因過度旋緊手柄造成閥芯閥座的擦傷磨損引起的密封快速失效現象，從而延長針形截止閥使用壽命。
【專利說明】一種針形截止閥的密封結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及閥門領域，特別涉及一種針形截止閥的密封結構。
【背景技術】
[0002]針形截止閥在儀表閥門領域是眾所周知的，它是通過帶錐度的閥芯頭部對圓柱閥 座孔口擠壓變形來實現對流體介質的關斷截止。在關閉過程中，通過旋轉安裝于閥芯另一 端的手柄對閥芯與閥座接觸面施加密封力，在接觸面產生彈性和塑性變形而形成密封帶， 實現對流體介質的密封。
[0003]在針形截止閥工作于300°C以上的介質溫度或環(huán)境溫度場合時，要求閥芯與閥座 都是耐腐蝕性的金屬材料，一般選用不銹鋼或鎳基合金等。密封面是金屬與金屬之間的硬 對硬接觸面。在關斷過程中伴隨著閥芯與閥座的滑動摩擦，以及接觸面接觸應力的變大，密 封面間會產生一定的擦傷，這反過來要求手柄提供更大的操作扭矩，以便產生更大的密封 力彌補密封帶擦傷產生的泄漏，而更大的密封力加劇了針形截止閥的密封面磨損，直到密 封面泄漏通道太深，旋轉手柄產生的密封力不足以填平該泄漏通道導致密封失效，針形截 止閥的使用壽命結束。
[0004]在另一種情況下，用于流路關斷功能的針形截止閥，完全依賴于操作者的習慣。關 斷針形截止閥時，介質工作壓力不同，液體黏度差異，氣體分子大小不同客觀上需要不同的 操作扭矩來關斷針形截止閥，而操作者僅憑過往經驗來施加密封扭矩達到關斷目的，大多 情況下都施加了過量的密封力，從而加劇密封帶磨損減小了針形截止閥使用壽命。
[0005]在實現本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現現有技術至少存在以下問題:不論是閥芯閥 座的自然操作磨損，還是人為操作不當造成的磨損，都將導致針形截止閥快速失效，因此現 有針形截止閥的使用壽命偏短。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種在正常操作或不當操 作情況下減小閥芯閥座的擦傷磨損現象，從而提高閥門使用壽命的針形截止閥的密封結 構。
[0007]為了實現上述目的本發(fā)明采取的技術方案是:
[0008]一種針形截止閥的密封結構，包括閥桿、閥芯和閥體，所述閥體內設有閥芯，所述 閥桿一端連接閥芯，所述閥芯和閥體之間設有第一密封帶和第二密封帶，所述第一密封帶 上方設有第二密封帶，所述第一密封帶和第二密封帶設置在所述閥體上，所述第一密封帶 和第二密封帶先后實現密封功能。
[0009]所述閥體包括閥座，所述第一密封帶和第二密封帶設置在所述閥座上。
[0010]所述閥桿一端和閥芯通過鋼球旋壓連接在一起；所述閥桿另一端連接有手柄。
[0011]所述閥桿和閥芯是一體的，所述閥桿的一端為閥芯；所述閥桿另一端連接有手柄。
[0012]所述閥芯的錐段錐角與閥座雙密封帶內接錐角的角度差為3° -7° ;所述閥座雙密封帶內接錐角大于所述閥芯的錐段錐角。
[0013]所述閥芯的錐段錐角與閥座雙密封帶內接錐角的角度差為5°。
[0014]所述第二密封帶的起始直徑與第一密封帶的起始直徑的比值為1.1-1.3 ;所述第 二密封帶的起始直徑大于第一密封帶的起始直徑。
[0015]所述第二密封帶的起始直徑與第一密封帶的起始直徑的比值為1.2。
[0016]進一步地，雙密封帶密封面的軸向尺寸為1.0到1.4毫米。
[0017]所述雙密封帶密封面的軸向尺寸為1.2毫米。
[0018]本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:本發(fā)明的針形截止閥的密封結 構具有雙密封帶，雙密封帶可在針形截止閥工作期間先后參與密封，減小因過度旋緊手柄 造成閥芯閥座的擦傷磨損引起的密封快速失效現象，從而延長針形截止閥使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的整體結構示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封結構的結構示意圖；
[0021]圖3a是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封結構閥芯與閥座第一密封帶線接 觸而與第二密封帶保持間隙的變形前結構示意圖；
[0022]圖3b是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封狀態(tài)閥芯與閥座第一密封帶密封 接觸而第二密封帶負擔多余密封力的結構示意圖。
[0023]圖3c是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封狀態(tài)閥芯與閥座第二密封帶密封 接觸而與第一密封帶擔負多余密封力的結構示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封結構中雙密封帶相關機械結構尺 寸示意圖。
[0025]圖5是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封結構中閥芯相關機械結構尺寸示 意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0027]參見圖1，一種針形截止閥的密封結構，包括閥桿3、閥芯I和閥體2，閥體2內設有 閥芯3，閥桿3 —端連接閥芯1，閥芯I和閥體2之間設有第一密封帶21和第二密封帶22， 第一密封帶21上方設有第二密封帶22，第一密封帶21和第二密封帶22設置在閥體2上， 第一密封帶21和第二密封帶22先后實現密封功能。
[0028]作為優(yōu)選，參見圖2，閥體2包括閥座24，閥座24是閥體2上與閥芯I密封的區(qū)域， 第一密封帶21和第二密封帶22設置在閥座24上。第一密封帶21與第二密封帶22保持 一定的距離。
[0029]閥桿3 —端和閥芯I通過鋼球4旋壓連接在一起。閥桿3和閥芯I也可以是一體 結構，閥芯I是閥桿3的頭部；閥桿3另一端連接有手柄5。
[0030]本發(fā)明閥桿3 —端和閥芯I通過鋼球4旋壓連接在一起。保證閥芯I的上下直線 運動獨立于閥桿3的旋轉運動。手柄5、閥桿3、鋼球4、閥芯I是聯動的，使用時，順時針旋轉手柄5，帶動閥桿3轉動，閥桿3通過鋼球推動閥芯I向下直線運動壓向閥體2上的閥座 24實現密封。
[0031]參見圖2，一種針形截止閥的密封結構的結構示意圖。閥體2的流體通過孔23上 部孔口部分是參與密封的閥座24，閥座24設置兩個密封帶，分別為第一密封帶21和第二密 封帶22，閥芯I與閥體2的密封是通過閥芯I與閥座24的機械變形實現的。閥芯I與閥 座24的實際接觸部分就是密封帶，閥芯I上與第一密封帶21對應的區(qū)域是第一密封區(qū)域 11，閥芯I上與第二密封帶22對應的區(qū)域是第二密封區(qū)域12，密封帶一般是閥體上的一段 弧面，在針形截止閥密封時，閥芯壓向密封帶，由線接觸開始，首先發(fā)生彈性變形然后塑性 變形，線接觸逐步擴大成面接觸，達到密封狀態(tài)時，接觸面就是密封面。閥芯離開閥座后針 形截止閥開啟，密封帶的變形不會完全恢復到密封前的形狀，表明密封帶產生了塑性變形。 持續(xù)的塑性變形及伴隨的摩擦磨損導致針形截止閥壽命終結。
[0032]本發(fā)明在閥芯I和閥體2之間設置兩個密封帶，在針形截止閥壽命周期內先后參 與密封功能。在密封帶實現密封功能時，意味著密封帶的密封面上發(fā)生塑性變形，因為密封 氣體介質時，氣體分子直徑很小，只有閥芯與密封帶接觸的密封面上發(fā)生塑性變形才能消 除分子直徑尺寸級別的泄漏通道，而彈性變形只是密封面微觀突起接觸的壓迫變形，不足 以填補機械加工等造成的表面缺陷、溝槽、劃痕等泄漏通道。通常是第一密封帶先參與密 封，第二密封帶只產生部分彈塑性變形，第二密封帶主要功能是分擔部分閥芯對閥座密封 帶施加的密封力，特別是在第一密封帶已經能產生可靠的密封而閥芯施加了過量密封力的 情況下，那么第一密封帶密封面無疑會發(fā)生劇烈的摩擦磨損，但是因為第二密封帶的存在 分擔了過量的密封力，緩解了第一密封帶的磨損，這是本發(fā)明雙密封帶能延長壽命的根本 所在。在這一階段，第一密封帶密封面主要發(fā)生塑性變形，第二密封帶密封面以彈性變形為 主，塑性變形為輔。
[0033]第一密封帶密封壽命接近結束時，第二密封帶逐漸參與密封，在這一階段，第一密 封帶和第二密封帶密封面都發(fā)生塑性變形，但第二密封帶密封面的塑性變形逐漸增多直到 第一密封帶密封壽命結束。如果閥芯與閥座之間只有一道密封帶，那么密封就已經失效，針 形截止閥也就無法使用了。
[0034]第二密封帶擔負主要密封作用時，閥芯對閥座施加的密封力作用于兩個密封帶 上，因為第二密封帶的變形還不充分，所以第二密封帶承擔主要的塑性變形。在這一階段， 第一密封帶和第二密封帶密封面都發(fā)生塑性變形，但以第二密封帶為主。由于是兩個密封 帶起作用，客觀上需要更大的閥芯對閥座作用力，也就要求更大的操作扭矩，從另一角度看 單一密封帶承擔過量密封力的可能性降低。該階段使用壽命與操作手柄的扭矩數值密切相 關。在第二密封帶密封壽命末期，第一密封帶以彈性變形為主，塑性變形為輔，而第二密封 帶主要是塑性變形。
[0035]參見圖3a，為本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封結構，閥芯I與閥座24的第 一密封帶21線接觸而與第二密封帶22保持間隙的變形前結構示意圖，是一種閥芯1、閥座 24產生變形的開始狀態(tài)，也是本發(fā)明的設計狀態(tài)。
[0036]參見圖3b，是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封狀態(tài)，閥芯I與閥座24的第 一密封帶21密封接觸而第二密封帶22負擔多余密封力的結構示意圖，這是第一密封帶21 起密封作用的密封階段。[0037]參見圖3c，是本發(fā)明實施例提供的針形截止閥的密封狀態(tài)，閥芯I與閥座24的第 二密封帶22密封接觸而第一密封帶21擔負多余密封力的結構示意圖，這是第二密封帶22 起密封作用的密封階段。
[0038]本發(fā)明的針形截止閥的密封結構具有雙密封帶，在針形截止閥工作期間先后參與 密封，從而減少過度旋緊手柄造成的密封快速失效的現象，延長針形截止閥使用壽命。
[0039]為了確保兩個密封帶能先后參與密封，不會出現同時完成密封功能或者先后密封 順序顛倒的情況，就要對相關機械尺寸約定。
[0040]參見圖4和圖5，閥芯I的錐段錐角A2與閥座24雙密封帶內接錐角Al存在一定 的角度差。該角度差過大，導致密封帶徑向尺寸過大，設計的截止閥輪廓尺寸過大，造價偏 高，角度差過小時，雙密封帶延長壽命的效果降低。在本發(fā)明中，該角度差為3°到7°，最 佳值為5°，并且閥芯的錐段錐角Al的角度要大于閥座雙密封帶內接錐角A2的角度，這樣 可保證第一密封帶先參與密封過程，而第二密封帶后參與密封過程。
[0041]參見圖4，第二密封帶的起始直徑D2與第一密封帶的起始直徑Dl的比值優(yōu)選為 約1.1到1.3。該比值過大導致密封帶徑向尺寸過大，設計的截止閥總體尺寸過大，造價偏 高，比值過小時，雙密封帶尺寸相近延長壽命的效果會降低。在本發(fā)明中，該比值最佳值為
1.2，并且第二密封帶的起始直徑D2的尺寸要大于第一密封帶的起始直徑Dl的尺寸，這樣 有利于第一密封帶先于第二密封帶參與密封過程。
[0042]參見圖4，雙密封帶密封面的軸向尺寸H，也要保證一定的尺寸范圍。雙密封帶密 封面的軸向尺寸H為閥芯與雙密封帶彈性接觸部位的軸向長度，該數值過大導致密封部位 尺寸過大，設計的截止閥總體尺寸過大，造價偏高，數值過小時，雙密封帶會靠近影響雙密 封帶變形效果。在本發(fā)明中，該數值為約1.0到1.4毫米，最佳值為1.2毫米。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種針形截止閥的密封結構，包括閥桿、閥芯和閥體，所述閥體內設有閥芯，所述閥 桿一端連接閥芯，其特征在于，所述閥芯和閥體之間設有第一密封帶和第二密封帶，所述第 一密封帶上方設有第二密封帶，所述第一密封帶和第二密封帶設置在所述閥體上，所述第 一密封帶和第二密封帶先后實現密封功能。
2.根據權利要求1所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述閥體包括閥座，所 述第一密封帶和第二密封帶設置在所述閥座上。
3.根據權利要求1所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述閥桿一端和閥芯 通過鋼球旋壓連接在一起；所述閥桿另一端連接有手柄。
4.根據權利要求1所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述閥桿和閥芯是一 體的，所述閥桿的一端為閥芯；所述閥桿另一端連接有手柄。
5.根據權利要求1-4任一項所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述閥芯的 錐段錐角與閥座雙密封帶內接錐角的角度差為3° -7° ;所述閥座雙密封帶內接錐角大于 所述閥芯的錐段錐角。
6.根據權利要求5所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述閥芯的錐段錐角 與閥座雙密封帶內接錐角的角度差為5°。
7.根據權利要求1-5任一項所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述第二密 封帶的起始直徑與第一密封帶的起始直徑的比值為1.1-1.3 ;所述第二密封帶的起始直徑 大于第一密封帶的起始直徑。
8.根據權利要求7所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述第二密封帶的起 始直徑與第一密封帶的起始直徑的比值為1.2。
9.根據權利要求1-5任一項所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，其中，雙密封 帶密封面的軸向尺寸為1.0-1.4毫米。
10.根據權利要求9所述的針形截止閥的密封結構，其特征在于，所述雙密封帶密封面 的軸向尺寸為1.2毫米。
【文檔編號】F16K1/00GK103591302SQ201210407862
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權日:2012年10月23日
【發(fā)明者】劉茯蔚, 趙曦, 趙強 申請人:北京熊川閥門制造有限公司