專利名稱：高溫高壓截止閥閥蓋與閥座間的密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種截止閥，特別涉及適用于高溫高壓介質(zhì)的截止閥中閥蓋與閥座之
間的密封結(jié)構(gòu)。該密封結(jié)構(gòu)能夠很好的解決高溫高壓截止閥中閥蓋與閥座間的泄漏問題。
背景技術(shù)：
高溫高壓截止閥是一種適用于高溫高壓介質(zhì)的截止閥，在火電廠、核電站、石油化 工系統(tǒng)的高溫、高壓管路上大量使用，比如在火電廠中，為了監(jiān)測熱力系統(tǒng)運行的高溫高壓 樣品，需要從熱力系統(tǒng)中在線取樣進行分析，其中取樣管路中的一次門就要采用高溫高壓 截止閥。 截止閥是一種利用閥瓣沿閥座中心線移動來開啟和關(guān)閉管路中流體介質(zhì)通道的 閥門。這種閥門主要由閥座、閥蓋、閥瓣和閥桿組成，閥座上設(shè)有閥腔，閥瓣位于閥腔中，閥 蓋與閥腔端口連接使閥座和閥蓋構(gòu)成閥體，閥桿從閥蓋上所設(shè)的通孔中伸入閥腔并作用于 閥瓣，使閥瓣與通口配合從而構(gòu)成開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)。 高溫高壓截止閥在設(shè)計和制造過程中遇到最大難點是密封問題，特別是閥蓋與閥 座之間的密封問題。2009年8月機械工業(yè)出版社公開發(fā)行了一部由中國閥門專家陸培文先 生主編的《閥門設(shè)計入門與精通》書籍。該書第七章涉及閥門外密封(閥蓋與閥座間的密 封)時僅給出了一種軟密封方式和兩種硬密封方式。硬密封方式之一是面密封，即在閥蓋 與閥座之間以兩個研磨面壓緊配合進行密封的方式；硬密封方式之一是線密封，即在閥蓋 與閥座之間以線與面壓緊配合進行密封的方式。據(jù)申請人了解，目前進口英、美等國的高溫 高壓截止閥外密封大多數(shù)采用面密封，而國內(nèi)生產(chǎn)的高溫高壓截止閥閥蓋與閥座之間完全 采用面密封。從實際制造和使用效果來看，面密封通常需要手工研磨，工藝十分繁瑣，技術(shù) 要求高，生產(chǎn)效率低，如果工藝粗糙，極易造成外漏質(zhì)量問題。另外，由于受面密封的限制閥 瓣與通口的配合精度難以保證，容易造成內(nèi)漏。線密封的優(yōu)點是內(nèi)漏少，但是外密封性能很 差。因此如何更好的解決閥蓋與閥座間的泄漏問題是高溫高壓截止閥密封設(shè)計的關(guān)鍵性課 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高溫高壓截止閥閥蓋與閥座間的密封結(jié)構(gòu)，目的旨在解決以往閥 蓋與閥座之間密封性能差、可靠性差以及生產(chǎn)效率低的問題，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高溫高壓截止閥閥蓋與閥座間 的密封結(jié)構(gòu)，在閥座上設(shè)有用于連接的內(nèi)螺紋孔，在閥蓋上設(shè)有用于連接的外螺紋段，該外 螺紋段與內(nèi)螺紋孔螺紋連接形成閥蓋與閥座之間的連接結(jié)構(gòu)。 其創(chuàng)新在于在所述內(nèi)螺紋孔的端口處徑向擴孔形成一段沉孔，在該沉孔的孔口 倒角形成一段內(nèi)錐形Q面；所述外螺紋段根部設(shè)有退刀槽，退刀槽連接一軸肩，該軸肩端面 與沉孔端面之間形成一個環(huán)形空間，環(huán)形空間中放置柔性石墨墊圈，軸肩的角部倒角形成 一段外錐形A面，外錐形A面的錐角大于內(nèi)錐形Q面的錐角，外錐形A面與軸肩的外圓面相交形成環(huán)線狀P刀刃，該環(huán)線狀P刀刃的直徑落在內(nèi)錐形Q面的直徑范圍內(nèi)，而且環(huán)線狀P 刀刃的材質(zhì)硬度大于內(nèi)錐形Q面材質(zhì)硬度，當(dāng)閥蓋的外螺紋段旋入閥座的內(nèi)螺紋孔時，環(huán) 線狀P刀刃切入內(nèi)錐形Q面形成線狀硬密封，同時由于軸肩端面與沉孔端面之間的軸向擠 壓作用，使柔性石墨墊圈產(chǎn)生徑向變形，并強行擠入外錐形A面與內(nèi)錐形Q面之間形成的環(huán) 形楔隙中構(gòu)成軟密封。上述技術(shù)方案的有關(guān)內(nèi)容解釋如下 1、上述方案中，所述外錐形A面(11)的錐角大于內(nèi)錐形Q面(6)的錐角2度至20度。 2、上述方案中，所述環(huán)線狀P刀刃(12)的材質(zhì)硬度大于內(nèi)錐形Q面(6)材質(zhì)硬度 HRC5至HRC20。 本發(fā)明是針對閥蓋外螺紋段與閥座內(nèi)螺紋孔之間的螺紋連接縫隙而設(shè)計的密封 結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)不僅采用了第一道石墨墊軟密封和第二道線狀刀刃硬密封，特別是利用 裝配中的擠壓作用，將柔性石墨墊圈上石墨材料強行擠入外錐形A面與內(nèi)錐形Q面間的環(huán) 形楔隙，使第一道石墨墊軟密封與第二道線狀刀刃硬密封有機連接成一體，從而大大提高 了密封性能和效果，而且生產(chǎn)效率高，工藝上容易實現(xiàn)。


附圖1為采用本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)的高溫高壓截止閥； 附圖2為圖1高溫高壓截止閥中的閥蓋剖視圖； 附圖3為圖1高溫高壓截止閥中的閥座剖視圖； 附圖4為圖1中A處取出柔性石墨墊圈后的密封結(jié)構(gòu)放大圖； 附圖5為本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)形成原理圖(一 )； 附圖6為本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)形成原理圖(二 )； 附圖7為本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)形成原理圖(三)。 1、閥座；2、內(nèi)螺紋孔；3、閥蓋；4、外螺紋段；5、沉孔；6、內(nèi)錐形Q面；7、退刀槽；8、 軸肩；9、環(huán)形空間；10、柔性石墨墊圈；11、外錐形A面；12、環(huán)線狀P刀刃；13、閥瓣；14、閥 桿；15、石墨墊片；16、手柄；17、安裝板；18、環(huán)形楔隙。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例 圖1為一種高溫高壓截止閥，從該圖中可以看出，截止閥主要由閥座1、閥蓋3、閥 瓣13、閥桿14和手柄16組成，閥座1上設(shè)有閥腔和流體進出通道，閥瓣13位于閥腔中，閥 蓋3的一端與閥座1的閥腔端口螺紋連接構(gòu)成閥體，手柄16連接在閥桿14頂部，閥桿14 從閥蓋3上所設(shè)的通孔中伸入閥腔并作用于閥瓣13，使閥瓣13與通口配合形成開啟通道和 關(guān)閉通道兩種狀態(tài)。為了防止閥蓋3與閥桿14外漏在閥蓋3與閥桿14之間設(shè)有多個石墨 墊片15。另外，安裝板17表示截止閥的安裝使用狀態(tài)。 圖2為截止閥的閥蓋3剖視圖，從該圖可以看出閥蓋3下端設(shè)有用于連接的外螺 紋段4。圖3為截止閥的閥座1剖視圖，從該圖可以看出在閥座1上設(shè)有用于連接的內(nèi)螺紋孔2，該內(nèi)螺紋孔2位于閥腔端口 。將圖2所示的外螺紋段4與圖3所示的內(nèi)螺紋孔2螺紋 連接形成閥蓋3與閥座1之間的連接結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明主要涉及閥蓋3與閥座1之間的密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)位于閥蓋3與閥座 1之間的螺紋連接處，見圖1所示A處。圖4為A處取出柔性石墨墊圈IO后的密封結(jié)構(gòu)放 大圖，從該圖可以看出在內(nèi)螺紋孔2的端口處徑向擴孔形成一段沉孔5，在該沉孔5的孔口 倒角形成一段內(nèi)錐形Q面6。在外螺紋段4根部設(shè)有退刀槽7，退刀槽7連接一軸肩8，該軸 肩8端面與沉孔5端面之間形成一個環(huán)形空間9，環(huán)形空間9中放置柔性石墨墊圈10 (注 意圖4中未畫出)，軸肩8的角部倒角形成一段外錐形A面11，外錐形A面11的錐角大于 內(nèi)錐形Q面6的錐角2度至10度(本實施例外錐形A面11的錐角為62度，內(nèi)錐形Q面6 的錐角為60度，前后兩者相差2度，但是只要前后兩者錐角相差在2度至10度范圍均可實 現(xiàn))，外錐形A面11與軸肩8的外圓面相交形成環(huán)線狀P刀刃12，該環(huán)線狀P刀刃12的直 徑落在內(nèi)錐形Q面6的直徑范圍內(nèi)，而且環(huán)線狀P刀刃12的材質(zhì)洛氏硬度大于內(nèi)錐形Q面 6材質(zhì)洛氏硬度HRC5至HRCIO。本實施例中，閥座1和閥蓋3均選用牌號為17-4PH的沉淀 硬化不銹鋼(0Crl7Ni4Cu4Nb)，并通過不同的時效處理，可以使閥座1硬度為HRC = 28 33，閥蓋3硬度為HRC二 35 40，從而滿足環(huán)線狀P刀刃12與內(nèi)錐形Q面6兩者線狀硬密 封配合時的硬度要求。但是為了實現(xiàn)本發(fā)明閥座1和閥蓋3也可以選用牌號為316的不銹 鋼(0Crl8Nil2Mo2Ti)，其中閥蓋3用鍛壓，并經(jīng)過冷處理使其硬度為HRC28，而閥座1用鍛 壓，并且不進行熱處理使其硬度為HV200 (維氏硬度)。 如圖5 圖7所示，當(dāng)閥蓋3的外螺紋段4旋入閥座1的內(nèi)螺紋孔2時，因外錐形 A面11與內(nèi)錐形Q面6之間存在角度差，環(huán)線狀P刀刃12與內(nèi)錐形Q面6接觸，當(dāng)擰緊力 增大時環(huán)線狀P刀刃12切入內(nèi)錐形Q面6形成線狀硬密封，擰緊扭矩愈大則環(huán)線狀P刀刃 12旋入內(nèi)錐形Q面6愈深，分解后可以清楚看見一條連續(xù)、均勻的螺旋線呈現(xiàn)在閥座1的 內(nèi)錐形Q面6上，這條刀痕嚴密的防止了高溫高壓氣體從線密封泄出。在擰緊同時由于軸 肩8端面與沉孔5端面之間的軸向擠壓作用，使柔性石墨墊圈IO產(chǎn)生徑向變形，并強行擠 入外錐形A面11與內(nèi)錐形Q面6之間形成的環(huán)形楔隙18(見圖4)中構(gòu)成軟密封。所以從 本實施例可以看出，本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)由軟與硬兩種密封有機組合為一體，即除了一個線狀 硬密封外，還有一個由柔性石墨墊圈IO形成的軟密封。這樣的密封結(jié)構(gòu)完全密封了閥蓋3 與閥座1之間的間隙，使得連接螺紋處泄漏出來的高溫高壓氣體完全被擋住。但這樣的密 封結(jié)構(gòu)不是事先設(shè)計后放進去的，而是在閥蓋3旋入閥座1時同時形成的，尤其是柔性石墨 墊圈10通過受壓變形強行擠入外錐形A面11與內(nèi)錐形Q面6之間形成的環(huán)形楔隙18中， 將軟與硬兩種密封有機組合為一體，具體過程如下柔性石墨墊圈IO受壓前其頂面可以高 出閥座1端面一定距離(如0. 5mm)，當(dāng)閥蓋3緩慢地旋入閥座1時，軸肩8端面首先碰到 柔性石墨墊圈IO頂面，柔性石墨墊圈10受壓后向退刀槽7空間變形。隨著壓縮量的增加， 退刀槽7中石墨愈來愈多，并且密度也愈來愈高，這就改善了柔性石墨墊圈10在此處的密 封效果。由于此時環(huán)線狀P刀刃12已切入內(nèi)錐形Q面6，外錐形A面11與內(nèi)錐形Q面6之 間形成了環(huán)形楔隙18，繼續(xù)壓縮柔性石墨墊圈10時，石墨會強行擠入環(huán)形楔隙18使軟密 封與硬密封組合一體?？梢韵胂螅瑥拈y蓋3與閥座1螺紋連接的縫隙中泄出的高溫高壓氣 體，首先遇到第一道軟密封，由于第一道軟密封中柔性石墨密度充填形成的密封性能極好， 高溫高壓氣體很難從之泄出。如因柔性石墨墊圈io或者工藝問題導(dǎo)致高溫高壓氣體可能
5泄出，它將遇到第二道硬密封，這些殘余的氣體要想再泄出以一定切入深度形成的第二道 硬密封，幾乎不可能。 本發(fā)明將軟與硬兩種密封有機組合為一體并應(yīng)用于截止閥的閥蓋與閥座之間，其 外密封性能優(yōu)良，生產(chǎn)率高。經(jīng)試驗該方案應(yīng)用在火力發(fā)電廠300麗 1000麗機組的水汽 取樣裝置一次門及高溫高壓排污閥門上獲得成功。 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高溫高壓截止閥閥蓋與閥座間的密封結(jié)構(gòu)，在閥座(1)上設(shè)有用于連接的內(nèi)螺紋孔(2)，在閥蓋(3)上設(shè)有用于連接的外螺紋段(4)，該外螺紋段(4)與內(nèi)螺紋孔(2)螺紋連接形成閥蓋(3)與閥座(1)之間的連接結(jié)構(gòu)；其特征在于在所述內(nèi)螺紋孔(2)的端口處徑向擴孔形成一段沉孔(5)，在該沉孔(5)的孔口倒角形成一段內(nèi)錐形Q面(6)；所述外螺紋段(4)根部設(shè)有退刀槽(7)，退刀槽(7)連接一軸肩(8)，該軸肩(8)端面與沉孔(5)端面之間形成一個環(huán)形空間(9)，環(huán)形空間(9)中放置柔性石墨墊圈(10)，軸肩(8)的角部倒角形成一段外錐形A面(11)，外錐形A面(11)的錐角大于內(nèi)錐形Q面(6)的錐角，外錐形A面(11)與軸肩(8)的外圓面相交形成環(huán)線狀P刀刃(12)，該環(huán)線狀P刀刃(12)的直徑落在內(nèi)錐形Q面(6)的直徑范圍內(nèi)，而且環(huán)線狀P刀刃(12)的材質(zhì)硬度大于內(nèi)錐形Q面(6)材質(zhì)硬度，當(dāng)閥蓋(3)的外螺紋段(4)旋入閥座(1)的內(nèi)螺紋孔(2)時，環(huán)線狀P刀刃(12)切入內(nèi)錐形Q面(6)形成線狀硬密封，同時由于軸肩(8)端面與沉孔(5)端面之間的軸向擠壓作用，使柔性石墨墊圈(10)產(chǎn)生徑向變形，并強行擠入外錐形A面(11)與內(nèi)錐形Q面(6)之間形成的環(huán)形楔隙(18)中構(gòu)成軟密封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外錐形A面(11)的錐角大于內(nèi) 錐形Q面(6)的錐角2度至20度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述環(huán)線狀P刀刃(12)的材質(zhì)硬度 大于內(nèi)錐形Q面(6)材質(zhì)硬度HRC5至HRC20。
全文摘要
一種高溫高壓截止閥閥蓋與閥座間的密封結(jié)構(gòu)，其特點是針對閥蓋外螺紋段與閥座內(nèi)螺紋孔之間的螺紋連接縫隙不僅采用了第一道石墨墊軟密封和第二道線狀刀刃硬密封，特別是利用裝配中的擠壓作用，將柔性石墨墊圈上石墨材料強行擠入外錐形A面與內(nèi)錐形Q面間的環(huán)形楔隙，使第一道石墨墊軟密封與第二道線狀刀刃硬密封有機連接成一體，從而大大提高了密封性能和效果，而且生產(chǎn)效率高，工藝上容易實現(xiàn)。
文檔編號F16J15/10GK101694243SQ200910233320
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者徐中飛, 潘家麗 申請人:蘇州市中新動力設(shè)備輔機有限公司;