補(bǔ)償式高密封閥門(mén)的原理及設(shè)計(jì)

今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利——補(bǔ)償式高密封閥門(mén)。該專(zhuān)利由南通大學(xué)申請(qǐng)，并于2019年2月15日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明涉及閥門(mén)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種補(bǔ)償式高密封閥門(mén)。

發(fā)明背景

閥門(mén)是一種重要的控制管道組件，主要功能是調(diào)節(jié)管道內(nèi)流體的啟閉、流量、流動(dòng)方向、壓力等。閥門(mén)作為整個(gè)裝置和系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，特別是在石油、化工等行業(yè)，一旦失效或介質(zhì)泄露可能會(huì)導(dǎo)致劇毒釋放、爆炸等災(zāi)難性事件的發(fā)生，將造成重大經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡。因此，對(duì)于閥門(mén)，選擇合適的密封材料以及密封結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

閥門(mén)密封中，閥桿與閥體之間的密封在很大程度上影響了閥門(mén)整體的密封效果。閥桿與閥體間的密封一般采用環(huán)形彈性密封材料（如橡膠）或用填料填充于閥桿與閥體之間，通過(guò)彈性材料或壓實(shí)的填料的變形補(bǔ)償閥桿與閥體間的間隙起到密封的效果。但由于彈性材料本身的蠕變松弛及長(zhǎng)時(shí)間使用造成的磨損，會(huì)造成密封效果的下降，從而影響閥門(mén)整體密封效果?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，會(huì)設(shè)置填料松動(dòng)時(shí)手動(dòng)加載機(jī)構(gòu)或通過(guò)可調(diào)節(jié)壓蓋結(jié)構(gòu)定期人為加載，消除閥桿和填料損耗造成的間隙。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，都無(wú)法保證閥桿密封的可靠性，造成泄漏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種補(bǔ)償式高密封閥門(mén)，本發(fā)明提供的補(bǔ)償式高密封閥門(mén)具有高耐磨性、防腐蝕性地特點(diǎn)，且能自動(dòng)補(bǔ)償閥桿和密封件之間的磨損，延長(zhǎng)密封件的壽命，提高密封性能。

本發(fā)明提供的一種補(bǔ)償式高密封閥門(mén)，包括閥桿、閥蓋、閥體，閥桿設(shè)于閥體中且穿過(guò)閥蓋內(nèi)孔，閥蓋與閥體通過(guò)螺栓或法蘭連接，還包括填料壓蓋、彈性元件和密封件，填料壓蓋端部與閥蓋相連，另一端與彈性元件端部相連，彈性元件另一端與密封件相連，彈性元件處于壓緊的狀態(tài)，密封件設(shè)于閥桿和閥體之間。密封件設(shè)于閥桿和閥體之間，與閥桿和閥體密封接觸，通過(guò)彈性元件的預(yù)緊力將密封件壓緊，提高密封性能。在使用過(guò)程中，閥桿與密封件反復(fù)的摩擦?xí)a(chǎn)生磨損，可以通過(guò)本方案中彈性元件的預(yù)緊力通過(guò)填料擋圈繼續(xù)將密封件壓實(shí)，自動(dòng)補(bǔ)償產(chǎn)生的磨損，提高密封能力，延長(zhǎng)密封件的壽命。

在一些實(shí)施方式中，彈性元件為彈簧或C型橡膠。彈簧包括螺旋彈簧、蝶形彈簧、氣體彈簧和橡膠彈簧，也包括單彈簧和多彈簧。其中，優(yōu)選不銹鋼螺旋彈簧可以在不同的工況下使用，由于其耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕且耐酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕，而且預(yù)緊力強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)間不失效，壽命長(zhǎng)。

在一些實(shí)施方式中，密封件為摻有陶瓷顆粒的聚四氟乙烯。本發(fā)明采用聚四氟乙烯，利用其耐高溫、耐腐蝕的特性，同時(shí)摻入陶瓷顆粒，如氧化硅、碳化硅、氧化鋁，以提高其硬度以及耐磨性。

在一些實(shí)施方式中，還包括填料擋圈，填料擋圈設(shè)于密封件和彈性元件之間。填料擋圈優(yōu)選為不銹鋼材料，這樣的設(shè)計(jì)有利于彈性元件對(duì)密封件施力。在一些實(shí)施方式中，密封件為圓錐形密封件，圓錐形密封件與閥桿和閥體密封接觸。該方案中的閥體設(shè)計(jì)為與圓錐形密封件相配合密封的圓錐形，在彈性元件的軸向預(yù)緊力下，使得錐形密封件沿著閥體的圓錐面壓緊，有效的彌補(bǔ)閥桿與圓錐形密封件之間的磨損。

在一些實(shí)施方式中，圓錐形密封件為層狀結(jié)構(gòu)，由多個(gè)圓錐形環(huán)組成，圓錐形環(huán)底部的直徑與相鄰的下一層的圓錐形環(huán)頂部的直徑一樣。層狀結(jié)構(gòu)的圓錐形密封件，在彈性元件的軸向預(yù)緊力下，使得層狀的錐形密封環(huán)之間沿著閥體的圓錐面壓緊，能更有效的彌補(bǔ)閥桿與圓錐形密封件之間的磨損。

在一些實(shí)施方式中，圓錐形密封環(huán)具有開(kāi)口結(jié)構(gòu)，開(kāi)口沿著徑向?qū)A錐形密封環(huán)分為第一半體和第二半體，第一半體和第二半體的內(nèi)圈與閥桿密封接觸，第一半體和第二半體的外圈與閥體密封接觸，相鄰兩層圓錐形密封環(huán)的開(kāi)口相互錯(cuò)開(kāi)。設(shè)有開(kāi)口結(jié)構(gòu)，能夠使得圓錐形密封件在彈性元件的軸向預(yù)緊力下，使得圓錐形密封環(huán)的兩個(gè)半體沿著周向變形、壓緊，能更有效的彌補(bǔ)閥桿與圓錐形密封件之間的磨損。在一些實(shí)施方式中，圓錐形環(huán)兩端面設(shè)有向心溝槽或密布的向心紋路。如此設(shè)計(jì)是為了防止由于閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)造成圓錐形密封環(huán)周向位置的變化。