一種高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)，其主要技術(shù)關(guān)鍵在于：金屬密封圈的靠內(nèi)徑處為壓力密封段，所述的壓力密封段包括由金屬密封圈內(nèi)徑處向外挖去的承壓空腔部、位于承壓空腔部上下側(cè)的彈性密封舌部、位于彈性密封舌部外側(cè)并向內(nèi)凹進(jìn)的減薄凹陷部；在壓力密封段的外側(cè)至少還包括金屬齒形密封段和纏繞墊密封段兩者中的一個(gè)，與壓力密封段共同構(gòu)成多重密封結(jié)構(gòu)。本技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)：能夠明顯改善閥門中法蘭部位的密封性能和密封可靠性，并能夠使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，降低產(chǎn)品制造成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)難度，降低閥門總體高度，更好地保證閥門穩(wěn)定可靠工作。
【專利說明】—種高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閥門結(jié)構(gòu)，具體涉及一種高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]閥門中法蘭部位的密封性能決定了閥門在使用時(shí)能否杜絕外漏，通常中低壓閥門的中法蘭處采用非金屬墊片或纏繞墊片便能滿足使用要求，而高壓閥門除了采油和石化等應(yīng)用工況所使用的部分產(chǎn)品采用金屬環(huán)墊密封外，一般均采用壓力密封結(jié)構(gòu)來滿足高壓工況時(shí)閥門中腔的密封要求，即采用在安裝于閥門中腔上端環(huán)槽內(nèi)的四開環(huán)和閥蓋外表下端的圓錐形密封表面之間設(shè)置楔形的壓力密封環(huán)來實(shí)現(xiàn)密封，壓力密封環(huán)多采用柔性石墨材料壓制成型。由于柔性石墨制成的壓力密封環(huán)抗壓強(qiáng)度不高，在壓力等級(jí)更高的大口徑閥門上使用時(shí)其可靠性不能滿定使用要求，因此在2500Lb及以上壓力等級(jí)的大口徑閥門中一般以采用奧氏體不銹鋼材質(zhì)或其它軟鋼材質(zhì)的金屬壓力密封環(huán)為主；另外，當(dāng)使用工況為強(qiáng)氧化性介質(zhì)時(shí)，也不能使用柔性石墨密封環(huán)而必須使用不銹鋼材質(zhì)的密封環(huán)。
[0003]高壓閥門上現(xiàn)行使用金屬壓力密封環(huán)的結(jié)構(gòu)存在如下幾個(gè)缺點(diǎn):1、閥體、閥蓋相關(guān)部位要堆焊不銹鋼耐蝕層，使得這些零件的加工過程由一次加工成形變?yōu)?粗加工、堆焊熱處理、精加工多道加工工序，尤其是閥門口徑較大時(shí)其所增加的加工時(shí)間和成本是較大的；2、由于金屬壓力密封環(huán)加工時(shí)的剛性較差、易變形，加工精度如圓度等較難保證，另外如閥體等零件密封表面的加工粗糙度有時(shí)達(dá)不到密封要求，等等，這些加工因素都會(huì)影響到閥門中腔的密封性能和密封可靠性，這一點(diǎn)目前在國產(chǎn)閥門上要表現(xiàn)得更為明顯一些；
3、閥蓋錐形密封表面一般為奧氏體不銹鋼堆焊面，密封環(huán)有時(shí)也會(huì)采用不銹鋼材質(zhì)，在閥蓋受壓上移、壓力密封環(huán)的楔部被漲開、楔緊的過程中，閥蓋和密封環(huán)的錐形密封表面存在高比壓的相對(duì)滑動(dòng)，由于奧氏體不銹鋼材料的抗擦傷、抗咬合能力較差，因此這一楔緊過程易導(dǎo)致密封表面的狀態(tài)受到破壞，從而導(dǎo)致密封性能受到影響。4、結(jié)構(gòu)偏于復(fù)雜，零部件較多，制造成本相對(duì)較高；5、受制造精度的影響，壓力密封結(jié)構(gòu)的閥蓋在受壓上移時(shí)易因其密封錐面各方位可能的上移量不均衡而使閥蓋填料函處產(chǎn)生偏向一側(cè)的力，導(dǎo)致閥門的啟閉扭矩增大，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致閥桿表面產(chǎn)生拉傷；6、與閥體、閥蓋采用法蘭連接的結(jié)構(gòu)相比，采用壓力密封結(jié)構(gòu)會(huì)明顯增加閥體中口高度和閥門總體高度，尤其是對(duì)于大口徑的高壓鍛造閥門來說，閥體中口高度如果過高的話將會(huì)較大地增加閥體中腔的加工難度和加工成本；7、金屬壓力密封環(huán)采用軟鋼制造時(shí)，表面一般需要采用鍍銀處理，制造成本高。
[0004]另外，不管是壓力密封結(jié)構(gòu)還是纏繞墊和非金屬墊片或者金屬環(huán)墊密封結(jié)構(gòu)，均只有一道密封設(shè)置，高壓介質(zhì)一旦突破密封圈的封阻后便會(huì)產(chǎn)生外泄，對(duì)于要求杜絕介質(zhì)外泄漏這一閥門的基本而又重要的密封要求來說，密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的冗余度偏低，尤其是當(dāng)閥門使用在腐蝕性介質(zhì)、對(duì)人和環(huán)境有害的介質(zhì)或者是高溫高壓介質(zhì)等使用工況、對(duì)控制介質(zhì)的外泄漏有更嚴(yán)格的要求的場(chǎng)合時(shí)，上述這些密封結(jié)構(gòu)的密封性能和密封可靠性如果能夠在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上得到加強(qiáng)，對(duì)閥門的使用將會(huì)具有較為重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有的高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)所存在的上述的不足之處，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，能夠明顯改善閥門的閥體、閥蓋部位的密封性能和密封可靠性，降低產(chǎn)品制造成本和生產(chǎn)難度，降低閥門總體高度，更好地保證閥門穩(wěn)定可靠工作的高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)，包括閥體、閥蓋和金屬密封圈，閥體和閥蓋的連接為以螺柱、螺母進(jìn)行緊固的法蘭連接結(jié)構(gòu)，其主要技術(shù)方案為:圓環(huán)形的金屬密封圈的截面為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，金屬密封圈的靠內(nèi)徑處為壓力密封段，所述的壓力密封段包括由金屬密封圈內(nèi)徑中部向外挖去的圓環(huán)形的承壓空腔部、金屬密封圈上下表面靠近內(nèi)徑側(cè)的環(huán)形面與承壓空腔部上下表面之間的實(shí)體所構(gòu)成的彈性密封舌部、金屬密封圈上下表面位于彈性密封舌部外側(cè)并向內(nèi)凹進(jìn)的環(huán)形的減薄凹陷部；在壓力密封段的外側(cè)至少還包括金屬齒形密封段和纏繞墊密封段兩者中的一個(gè)；所述的金屬齒形密封段為在金屬密封圈的上下表面在刻除若干個(gè)等間距排列的凹槽后留下的等寬的窄的同心圓環(huán)面，所述的纏繞墊密封段為在金屬密封圈的上下表面設(shè)置向內(nèi)凹進(jìn)的環(huán)形的階梯平面并在該凹進(jìn)的階梯平面內(nèi)放置纏繞墊片。
[0008]本技術(shù)方案可以將上述的壓力密封段、金屬齒形密封段、纏繞墊密封段根據(jù)產(chǎn)品的密封要求組合出如下的幾種密封結(jié)構(gòu):
[0009]密封結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段、纏繞墊密封段構(gòu)成三重密封；
[0010]密封結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段、金屬齒形密封段構(gòu)成三重密封；
[0011]密封結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段構(gòu)成雙重密封；
[0012]密封結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段構(gòu)成雙重密封。
[0013]為了優(yōu)化上述技術(shù)方案的應(yīng)用效果，本發(fā)明并附加下述的技術(shù)方案:壓力密封段的彈性密封舌部與閥體、閥蓋止口平面接觸的上下密封表面在裝配前處于未受壓狀態(tài)時(shí)，所述的密封表面略高于減薄凹陷部外側(cè)的平面。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明的技術(shù)方案作為高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)，能夠明顯改善閥門中法蘭部位的密封性能和密封可靠性，并能夠使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，降低產(chǎn)品制造成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)難度，降低閥門總體高度，更好地保證閥門穩(wěn)定可靠工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所提出的中法蘭密封結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案之一由內(nèi)向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段、纏繞墊密封段構(gòu)成三重密封的示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明所提出的中法蘭密封結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案之二 由內(nèi)向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段、金屬齒形密封段構(gòu)成三重密封的示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明所提出的中法蘭密封結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案之三一由內(nèi)向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段構(gòu)成雙重密封的示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明所提出的中法蘭密封結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案之四一由內(nèi)向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段構(gòu)成雙重密封的示意圖。
[0019]圖5是壓力密封段彈性密封舌部的密封表面處于未受壓狀態(tài)時(shí)略高于減薄凹陷部外側(cè)的平面的示意圖。
[0020]圖中，1、閥體；2、閥蓋；3、金屬密封圈；4、纏繞墊片；3_1、承壓空腔部；3_2、彈性密封舌部；3_3、減薄凹陷部；3-4、金屬齒形密封。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和幾個(gè)實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0022]如圖1?圖4所示，閥體(I)、閥蓋(2)的連接采用的是以螺柱、螺母對(duì)體、蓋中法蘭進(jìn)行緊固的普通栓接連接方式，而以本發(fā)明所提出的包含具有壓力密封功能的壓力密封段在內(nèi)的多重密封結(jié)構(gòu)來替代普通栓接連接的墊片密封或金屬環(huán)墊密封結(jié)構(gòu)。該多重密封的中法蘭密封結(jié)構(gòu)以金屬密封圈(3)為主體，所述的金屬密封圈(3)為圓環(huán)形、上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在金屬密封圈(3)的靠內(nèi)徑處為壓力密封段，所述的壓力密封段包括由金屬密封圈(3)內(nèi)徑中部向外挖去的圓環(huán)形的承壓空腔部(3-1)、金屬密封圈(3)上下表面靠近內(nèi)徑側(cè)的環(huán)形面與承壓空腔部(3-1)上下表面之間的實(shí)體所構(gòu)成的彈性密封舌部(3-2)、金屬密封圈(3-1)上下表面位于彈性密封舌部(3-2)外側(cè)并向內(nèi)凹進(jìn)的環(huán)形的減薄凹陷部(3-3)。
[0023]壓力密封段的彈性密封舌部(3-2)與閥體(I)、閥蓋(2)止口平面接觸的上下密封表面(見圖5)在裝配前處于未受壓狀態(tài)時(shí)，亦即在金屬密封圈(3)加工完成后，所述的密封表面略高于減薄凹陷部(3-3)外側(cè)的平面，高出于金屬密封圈(3)的基本厚度H之外的高度h根據(jù)閥門口徑的大小取為h = 0.1?0.3mm，此時(shí)金屬密封圈(3)的彈性密封舌部(3-2)在未受壓狀態(tài)下的厚度為H+2h。
[0024]閥門裝配后，金屬密封圈(3)的彈性密封舌部(3-2)因受壓而與閥體(I)和閥蓋(2)的止口密封平面貼緊，形成初始密封比壓；當(dāng)閥門處于工作狀態(tài)時(shí)，位于承壓空腔部(3-1)處的高壓介質(zhì)推動(dòng)彈性密封舌部(3-2)更緊密地貼向閥體(I)、閥蓋(2)的止口密封平面，產(chǎn)生較好的密封效果，因此本發(fā)明的壓力密封段是一種新型的具有壓力密封功能的密封結(jié)構(gòu)；設(shè)置減薄凹陷部(3-3)的目的，是為了增強(qiáng)彈性密封舌部(3-2)受壓時(shí)的彈性變形能力。與通常的閥門中腔壓力密封結(jié)構(gòu)相比較，常規(guī)結(jié)構(gòu)的密封表面在受壓漲緊的過程中存在高比壓的相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)或存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)傾向，易導(dǎo)致相應(yīng)的密封表面產(chǎn)生拉傷破壞進(jìn)而影響密封，而本結(jié)構(gòu)不存在這一問題。
[0025]為了增強(qiáng)密封性能和密封可靠性，在密封結(jié)構(gòu)的壓力密封段之外另外還設(shè)置金屬齒形密封段和/或纏繞墊密封段，形成多重密封結(jié)構(gòu)。所述的金屬齒形密封段為在金屬密封圈(3)的上下表面在刻除若干個(gè)等間距排列的凹槽后留下的等寬的窄的同心圓環(huán)面形成金屬齒形密封(3-4)，刻槽的作用是減少接觸面積、提高密封比壓從而提高密封能力；所述的纏繞墊密封段為在金屬密封圈(3)的上下表面設(shè)置向內(nèi)凹進(jìn)的環(huán)形的階梯平面并在該凹進(jìn)的階梯平面內(nèi)放置纏繞墊片(4)。
[0026]上述三種基本結(jié)構(gòu)(壓力密封、金屬齒形密封、纏繞墊密封)通過組合能夠形成如下四種密封結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要應(yīng)用于不同的使用工況:
[0027]如圖1所示，由內(nèi)向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段、纏繞墊密封段構(gòu)成三重密封結(jié)構(gòu)；[0028]如圖2所示，由內(nèi)向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段、金屬齒形密封段構(gòu)成三重密封結(jié)構(gòu)；
[0029]如圖3所示，由內(nèi)向外依次由壓力密封段、金屬齒形密封段構(gòu)成雙重密封結(jié)構(gòu)；
[0030]如圖4所示，由內(nèi)向外依次由壓力密封段、纏繞墊密封段構(gòu)成雙重密封結(jié)構(gòu)。
[0031]圖1、圖2所示的三重密封結(jié)構(gòu)用于較重要的閥門以及對(duì)控制介質(zhì)的外泄漏有更嚴(yán)格的要求的場(chǎng)合，當(dāng)閥門的使用介質(zhì)為強(qiáng)氧化性的腐蝕介質(zhì)時(shí)，需要選擇填充帶為聚四氟乙烯的纏繞墊片；圖3、圖4所示的雙重密封結(jié)構(gòu)用于大多數(shù)普通高壓閥門和一般工況。閥體(I)、閥蓋(2)的止口平面通常情況下可不考慮堆焊，有特殊要求時(shí)可考慮堆焊不銹鋼耐蝕層或采用其它型式的耐蝕防護(hù)層。
[0032]與現(xiàn)行的高壓閥門的壓力密封、墊片密封和環(huán)墊密封結(jié)構(gòu)相比，上述的中法蘭多重密封結(jié)構(gòu)能夠明顯改善閥門中法蘭部位的密封性能和密封可靠性，同時(shí)，相對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、零部件數(shù)量較多、制造要求較高的壓力密封結(jié)構(gòu)來說，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到了簡化、閥體中腔高度和閥門總體高度得到降低，產(chǎn)品制造成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)難度有所下降，同時(shí)也能更好地保證閥門穩(wěn)定可靠工作。
[0033]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該知曉，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，其保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書所界定，任何在不超出本發(fā)明權(quán)利要求書所界定的范圍內(nèi)的各種改動(dòng)、變型所形成的技術(shù)方案，都沒有偏離本發(fā)明的精神和技術(shù)實(shí)質(zhì)，仍然會(huì)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)，包括閥體(I)、閥蓋(2)和金屬密封圈(3)，閥體(I)和閥蓋(2)的連接為以螺柱、螺母進(jìn)行緊固的法蘭連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:圓環(huán)形的金屬密封圈(3)的截面為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，金屬密封圈(3)的靠內(nèi)徑處為壓力密封段，所述的壓力密封段包括由金屬密封圈(3)內(nèi)徑中部向外挖去的圓環(huán)形的承壓空腔部(3-1)、金屬密封圈(3)上下表面靠近內(nèi)徑側(cè)的環(huán)形面與承壓空腔部(3-1)上下表面之間的實(shí)體所構(gòu)成的彈性密封舌部(3-2)、金屬密封圈(3)上下表面位于彈性密封舌部(3-2)外側(cè)并向內(nèi)凹進(jìn)的環(huán)形的減薄凹陷部(3-3);在壓力密封段的外側(cè)至少還包括金屬齒形密封段和纏繞墊密封段兩者中的一個(gè)；所述的金屬齒形密封段為在金屬密封圈(3)的上下表面在刻除若干個(gè)等間距排列的凹槽后留下的等寬的窄的同心圓環(huán)面形成的金屬齒形密封(3-4)，所述的纏繞墊密封段為在金屬密封圈(3)的上下表面設(shè)置向內(nèi)凹進(jìn)的環(huán)形的階梯平面并在該凹進(jìn)的階梯平面內(nèi)放置纏繞墊片(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓閥門的中法蘭密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:壓力密封段的彈性密封舌部(3-2)與閥體(I)、閥蓋(2)止口平面接觸的上下密封表面在裝配前處于未受壓狀態(tài)時(shí)，所述的密封表面略高于減薄凹陷部(3-3)外側(cè)的平面。
【文檔編號(hào)】F16K27/08GK103968074SQ201410163104
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】章華 申請(qǐng)人:章華