阅读说明：本技术 一种在线维修低温球阀及其工装 (Online maintenance low temperature ball valve and frock thereof ) 是由 钱玉峰 陈继江 孙方宏 沈圣华 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及阀门技术领域,尤其涉及一种在线维修低温球阀,包括：阀体、阀芯、阀座组件和阀盖；阀体包括用于介质流通的轴向通道和与轴向通道垂直的径向通道；阀座组件对称设置在轴向通道内,包括弹性组件和轴向密封组件,轴向密封组件包括阀座支撑圈,阀座支撑圈与阀芯的球面接触,阀座支撑圈与阀芯接触的面为弧形面,弧形面上设置有用于固定密封圈的密封槽,阀座支撑圈沿轴向通道可移动设置,且阀座支撑圈的端部凸出于径向通道的一侧壁设置,且凸出的部分上设置有凹槽。本发明通过轴向密封组件中阀座支撑圈凸出于径向通道的设置,使得通过工装可以方便的将阀座支撑圈往管道两个轴向方向分别拉开取出阀芯,不影响介质的正常输送。(The invention relates to the technical field of valves, in particular to an online maintenance low-temperature ball valve, which comprises: the valve comprises a valve body, a valve core, a valve seat assembly and a valve cover; the valve body comprises an axial channel for medium circulation and a radial channel perpendicular to the axial channel; the valve seat assembly is symmetrically arranged in the axial channel and comprises an elastic assembly and an axial sealing assembly, the axial sealing assembly comprises a valve seat supporting ring, the valve seat supporting ring is in contact with the spherical surface of the valve core, the contact surface of the valve seat supporting ring and the valve core is an arc-shaped surface, a sealing groove for fixing a sealing ring is formed in the arc-shaped surface, the valve seat supporting ring is movably arranged along the axial channel, the end part of the valve seat supporting ring protrudes out of one side wall of the radial channel, and a groove is formed in the protruding part. According to the invention, the valve seat supporting ring in the axial sealing assembly protrudes out of the radial channel, so that the valve seat supporting ring can be conveniently pulled away in two axial directions of the pipeline respectively by the tool to take out the valve core, and the normal conveying of a medium is not influenced.)

一种在线维修低温球阀及其工装

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种在线维修低温球阀及其工装。

背景技术

低温球阀即适用于低温工况的阀门，主要用于低温环境中，在石化行业中对低温阀门的定义是根据输送介质的设计温度来定义的，一般将应用在介质温度-40℃以下的阀门称作低温阀门，-101℃以下的阀门称作超低温阀门，当阀门应用在超低温工况时，介质温度很低，金属材料会发生低温冷脆现象，强度和硬度大幅提高，塑性和韧性降低，这会直接影响阀门的性能和安全。

现有技术中，为了提高超低温球阀的性能，多采用密封补偿结构来弥补球阀的密封性能，如公告号为CN206072405的中国实用新型专利于2017年4月5日公开了一种超低温球阀，采用弹簧提高了阀座的弹性补偿能力，使球体能够达到密封要求。然而由于弹性材料的挤压力，在球阀内部出现问题时，阀芯被弹簧推动的密封件挤压，无法将阀芯取出，只能将球阀从管线上拆下进行维修。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种在线维修低温球阀及其工装，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种在线维修低温球阀，实现低温球阀的在线维修。

为了达到上述目的，本发明一方面所采用的技术方案是：一种在线维修低温球阀，包括：阀体、阀芯、阀座组件和阀盖；

所述阀体包括用于介质流通的轴向通道和与所述轴向通道垂直的径向通道，所述阀芯通过所述径向通道安装入所述轴向通道内；

所述阀座组件对称设置在所述轴向通道内，包括弹性组件和轴向密封组件，所述弹性组件为所述轴向密封组件提供推力，所述轴向密封组件进一步包括阀座支撑圈，所述阀座支撑圈与所述阀芯的球面接触，所述阀座支撑圈与所述阀芯接触的面为弧形面，所述弧形面上设置有用于固定密封圈的密封槽，所述阀座支撑圈沿所述轴向通道可移动设置，且所述阀座支撑圈的端部凸出于所述径向通道的一侧壁设置，且凸出的部分上设置有凹槽。

优选的，所述轴向密封组件还包括轴向通道密封座，所述轴向通道密封座套设在所述阀座支撑圈上，且所述轴向通道密封座上设置有与所述轴向通道对应的螺纹，所述轴向通道密封座的端部与所述轴向通道之间设置有石墨密封垫。

优选的，所述轴向密封组件还包括波纹管，所述波纹管套设在所述阀座支撑圈上，所述波纹管一端与所述通道密封座连接，所述波纹管的另一端与所述阀座支撑圈的内侧端连接。

优选的，所述阀座支撑圈、波纹管和轴向通道密封座通过焊接成一个整体，所述轴向通道密封座的端面上设置有固定辅助孔，便于整体旋入至所述轴向通道内。

优选的，所述弹性组件包括弹簧支撑座和阀座弹簧，所述弹簧支撑座的两端一端嵌入至所述轴向通道内，另一端嵌入至所述轴向密封组件内，所述弹簧支撑座中部设置有弹簧固定部，所述弹簧固定部上沿圆周均布有弹簧固定腔，所述阀座弹簧一端嵌入至所述弹簧固定腔内，另一端与所述轴向通道的内壁连接。

优选的，所述阀盖与所述径向通道采用榫槽结构密封，所述榫槽结构内设置有石墨密封垫。

优选的，所述阀盖加长设置，以保护阀杆的填料和执行机构。

本发明另一方面提供一种在线维修低温球阀的工装，包括支撑座、拉杆和拉板，所述支撑座固定在阀体用于固定阀盖的法兰上，所述拉杆沿阀体轴向穿过所述支撑座，所述拉杆的一端与所述拉板连接，所述拉板伸入至阀体内并嵌入所述阀座支撑圈的凹槽内。

本发明的有益效果为：本发明通过在阀体内弹性组件和阀座组件的设置，保证了低温球阀在低温工况时的密封性能，同时通过轴向密封组件中阀座支撑圈凸出于径向通道的设置，使得通过工装可以方便的将阀座支撑圈往管道两个轴向方向分别拉开，在取出阀体后还可以将阀座组件取出进行维修，不影响介质的正常输送，实现了球阀的在线维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中在线维修低温球阀剖面结构示意图；

图2为本发明实施例中图1中A处的局部放大图；

图3为本发明实施例中阀座组件及阀体的立体图；

图4为本发明实施例中图3的剖视图；

图5为本发明实施例中阀座组件及阀体的另一视角的立体图；

图6为本发明实施例中安装了在线维修工装的剖视图；

图7为本发明实施例图6的俯视图；

图8为本发明实施例图6的侧视图。

附图标记：10-阀体、11-轴向通道、12-径向通道、20-阀芯、30-阀座组件、31-弹性组件、32-轴向密封组件、40-阀盖、51-支撑座、52-拉杆、53-拉板、311-弹簧支撑座、312-阀座弹簧、321-阀座支撑圈、322-通道密封座、323-波纹管、3211-凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1和图2所示的在线维修低温球阀，包括：阀体10、阀芯20、阀座组件30和阀盖40；

阀体10包括用于介质流通的轴向通道11和与轴向通道11垂直的径向通道12，阀芯20通过径向通道12安装入轴向通道11内；

阀座组件30对称设置在轴向通道11内，包括弹性组件31和轴向密封组件32，弹性组件31为轴向密封组件32提供推力，轴向密封组件32进一步包括阀座支撑圈321，阀座支撑圈321与阀芯20的球面接触，阀座支撑圈321与阀芯20接触的面为弧形面，弧形面上设置有用于固定密封圈的密封槽，阀座支撑圈321沿轴向通道11可移动设置，且阀座支撑圈321的端部凸出于径向通道12的一侧壁设置，且凸出的部分上设置有凹槽3211。在上述实施例中，通过弹性组件31对轴向密封组件32的推力，使得阀芯20一直保持密封压力，从而在低温环境下也能保证密封性能，而通过阀座支撑圈321的轴向可移动设置，以及凹槽3211的设置，使得阀座支撑圈321能够在工装的作用下往管道两个轴向方向拉开轴向密封组件32，从而将阀芯20从阀体10中取出，取出阀芯20后，可以将阀座组件30均取出，再盖上阀盖40后可以使介质继续流通，不影响介质的正常输送，经修复后，再将阀座组件30装入轴向通道11内，然后使用工装撑开两轴向密封组件32将阀芯20装入，阀门即可恢复可靠的密封，与现有技术相比既可以保证低温球阀的密封性能，又实现了低温球阀的在线维修，维修过程中不影响介质的流通，从而提高了球阀的使用寿命和提高了介质输送的连续性。

进一步地，如图3和图4所示，轴向密封组件32还包括轴向通道密封座322，轴向通道密封座322套设在阀座支撑圈321上，且轴向通道密封座322上设置有与轴向通道对应的螺纹，轴向通道密封座322的端部与轴向通道11之间设置有石墨密封垫。轴向通道密封座322的作用在于保证轴向通道内的介质均通过阀座支撑圈321内部流过，提高球阀的密封性能，由于石墨密封垫具有耐高温和耐低温的性质，可以提高球阀的安全性能。

现有技术中，对于阀体的密封多采用唇形密封圈，又称为弹簧蓄能密封圈，其截面为开口结构，内部设置有弹簧，平时通过弹簧弹力将唇形密封圈的外壁撑紧压在阀芯上，在压力升高时，唇形密封圈内部槽内的压力逐渐上升，唇形密封圈更好的贴合在零件的外壁上，最终压力和通气腔内压力达到平衡，实现高压下的密封。然而由于唇形密封圈多为非金属材质，在发生火灾等情况时，非金属材质被高温融化后就无法继续保持密封，尤其是对于易燃易爆介质，在高温环境下唇形密封圈的安全性能有待加强。为了解决上述问题，如图4所示，在轴向密封组件32还包括波纹管323，波纹管323套设在阀座支撑圈321上，波纹管323一端与通道密封座322连接，波纹管323的另一端与阀座支撑圈321的内侧端连接。由于波纹管本身具有耐高温灼烧的性质，而且多层设置可以实现耐高压，此外，通过波纹管323的设置，为阀座支撑圈321的移动提供了限制，由于波纹管323一端与阀座支撑圈321连接，另一端与通道密封座322连接，此时波纹管323的轴向移动范围即为阀座支撑圈321的轴向移动范围，通过波纹管323的限制，提高了轴向密封组件32的可靠性。

进一步地，如图3所示，阀座支撑圈321、波纹管323和轴向通道密封座322通过焊接成一个整体，轴向通道密封座322的端面上设置有固定辅助孔，便于整体旋入至轴向通道11内。通过焊接为整体的设置，便于轴向密封组件32的整体安装与拆卸，同时也简化了维修的步骤。通过采用波纹管323的设置，与现有技术中的唇形密封圈相比，提高了球阀的耐高温和耐高压性能，同时波纹管323与阀座支撑圈321和轴向通道密封座322焊接成一整体设置，连接成一整体的情况下又允许阀座支撑圈321在轴向有一定的移动，使得球阀主体密封更加可靠的同时也实现了球阀的在线维修功能。

作为上述实施例的优选，如图5所示，弹性组件31包括弹簧支撑座311和阀座弹簧312，弹簧支撑座311的两端一端嵌入至轴向通道11内，另一端嵌入至轴向密封组件32内，弹簧支撑座311中部设置有弹簧固定部，弹簧固定部上沿圆周均布有弹簧固定腔，阀座弹簧312一端嵌入至弹簧固定腔内，另一端与轴向通道11的内壁连接。通过阀座弹簧312的沿圆周分布，使得整个轴向密封组件32受力均匀，通过弹簧支撑座311的整体推动轴向密封组件32，使得球阀的密封效果也更好。

作为上述实施例的优选，阀盖40与径向通道12采用榫槽结构密封，榫槽结构内设置有石墨密封垫。通过计算出恰当的压缩量，使得石墨密封垫在榫槽里不容易断裂松散，可以重复组装***露，榫槽结构的设置，也提高了阀体的的耐高温性和耐低温性。

作为上述实施例的优选，阀盖40加长设置，以保护阀杆的填料和执行机构。加长阀盖设计，使得阀杆填料的使用温度远离高温和低温环境，在高温和低温的情况下保护执行机构，延长了填料的使用寿命，保证了执行器的安全使用。

如图6至图8所示的在线维修低温球阀的工装，包括支撑座51、拉杆52和拉板53，支撑座51固定在阀体用于固定阀盖的法兰上，拉杆52沿阀体轴向穿过支撑座，拉杆52的一端与拉板53连接，拉板53伸入至阀体内并嵌入阀座支撑圈321的凹槽3211内。在上述实施例中，支撑座51使用紧固件固定，可拆卸设置，利用原先阀体10上的螺纹孔将支撑座51固定，固定方便快捷。通过将拉板53底部嵌入至凹槽3211内，拉杆52为螺纹柱，穿过支撑座51后与拉板53通过通孔连接，当固定支撑座51时，将拉板53的底部卡设在凹槽3211内，然后通过在支撑座51另一侧使用螺母紧固拉杆52使得拉板53往远离阀芯20的方向移动；在本实施例中，在线维修低温球阀的工装对称设置有两组，在拉板53的拉动下，阀座组件30与阀芯20分离，从而轻易的将阀芯20从阀体10内取出，然后可以将在线维修工装取下，再将阀座组件30旋转取出，盖上阀盖40后低温球阀依然可以保证介质的流通，无需拆卸管道即可完成对球阀的维修。

本发明实施例中提供的球阀，由于波纹管密封可以耐高温灼烧，多层结构同时可以耐高压，在密封的同时可以有一定的轴向位移，让球体主密封更加可靠，实现了耐超低温、耐超高温以及可以实现在线维修，与现有技术相比具有显著的进步，值得推广和应用。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。