三角截面密封套制造技术

球阀与三角套密封及梯形环密封，属机械工程领域，涉及阀门及优先阀门相关的三角套密封、梯形环密封及球楔密封等结构。球阀仅是说明这些发明专利技术的一种具体阀门。梯形环密封是一种填料容腔截面为梯形的环形密封结构，用于紧固螺纹连接的端面密封，对于有不同温度系数的环料垫和容腔组成的密封有温度补偿效果。三角套密封是一种采用截面为三角形的密封套的杆密封结构，三角密封套对杆直接传递径向分压力，有密封效率高、补偿调节灵敏、耐磨持久等特点。三角套杆密封加球楔杆端密封是强强联合的双倍保险密封，因而是可使均压孔的效果最大化而使开关球的旋转阻力最小化的密封，是所需轴向密封用力最小的密封因而是杆旋转端摩擦阻力最小的密封，所以是操作力矩最小的最理想的球阀阀杆总成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属机械工程领域，涉及阀门及优先相关阀门的三角套密封、梯形环密封及球楔密封等结构。球阀仅是用于说明这些专利技术的一种具体阀门，其中的球楔密封是CN02128376.1专利申请中的球楔密封副作阀杆端密封的一种应用。
技术介绍
阀门是流体输送与控制的开关。凡阀门都有一个开关元，如球阀中的球、闸阀中闸板、截止阀中的阀瓣等。阀门开关元设置在阀体的流体通道中，有一个允许流体穿过的开通位置和一个阻止流体穿过的关闭位置，其从开到关和从关到开的运动是通过阀杆来实现的。可以说，阀杆都是在体外通过手柄或气动头或电动头操纵的。阀杆从阀体或阀盖内伸到体外，需要密封，开关元相关的关闭结构或通道的连接或固定也需要密封。阀门关闭通道的连接，与管道、受压容器等流体容纳件的连接一样，除需要完成密封连接外还必须完成紧固连接，而密封连接结构随连接方法而异。例如，实现焊接连接的紧固与密封的结构是同一个焊接结构，实现密封管螺纹连接的紧固与密封的结构是同一个螺纹结构(密封和紧固都靠螺牙)，而实现紧固螺纹连接的紧固与密封的结构就不是同一个结构，其紧固靠布置在流体通道外层的螺纹，其密封靠与螺纹轴线垂直布置的环形密封面。法兰连接、阀门关闭结构连接、非密封管螺纹连接等均属这种紧固螺纹连接，均靠环绕流体通道的密封垫完成密封连接。这种环形密封垫可以是软金属的也可以是非金属的，当要求较高时，往往是把非金属环形垫封压在截面封闭的环形密封腔内实现密封，这种截面封闭的环形密封腔是被连件完成紧固连接时形成的。美国US6837482专利披露了一种有热助密封效果的菱形截面环料腔，试图利用环形密封垫与环形密封腔之间的不同材料的热胀冷缩系数来补偿温度对密封的影响，但结构不简练，有点脱离客观规律的味道。阀杆，以球阀阀杆为例，按照相关标准规定，在任何情况下都不得被内部高压介质顶射出阀体外，为此，阀杆得有一个防止滑出阀体的止端，阀体的阀杆伸出口下端得有阀杆止口，上端得有阀杆密封填料函。此外，阀杆的止端外还得有一个与阀门开关元对接的结构，阀杆的另一端还得有与手柄或驱动器对接的结构及紧固外螺纹。装配时，阀杆从阀杆止口穿出阀体后，通过依次套装在阀杆上的螺母、弹性垫圈及填料压环把密封填料压入填料函底的同时，再把阀杆止端拉紧在阀杆止口上而完成阀杆与阀体的密封与紧固。传统的阀杆止端和止口间有一个用作阀杆主密封的非金属止推软垫，止推软垫与止口端面间一般都用平面配合，止推软垫与阀杆止端间有用平面配合的，也有用锥面配合的，美国US6129336专利用球面配合；阀杆受力歪斜时，平面配合和锥面配合会虚缝而失去密封，球面配合不虚缝而可始终保持密封——因为球面配合时的阀杆歪斜是绕球心转动。用作阀杆第二密封的密封填料，传统上，低档产品用盘根或平垫，高档产品用V形截面组垫，但均靠轴向压力迫使其抱杆而完成密封；由于压力沿轴向递减，因而填料对杆的抱紧力沿轴向不均匀，由于阀杆、填料、填料函、填料压紧环不可能完全同心安装、对称压紧，因而填料对杆的抱紧力沿周向也不均匀，以至于当阀杆整体完成密封时某些点已达极易磨损的过挤压程度，也就是说，已有技术的密封填料结构的材料利用率低而不耐磨；由于密封用力是沿阀杆轴向的，显然，对阀杆的止推端面的密封作用是直接的，对阀杆柱面通过填料的密封作用是间接的，特别是对于径向密封分力为零的盘根与平垫填料，根本不可能与端面密封同时生效，往往都是当止推端面密封生效时填料密封未生效，当填料密封生效时端面密封累遭挤坏，虽然V形截面组垫的阴阳V形配合可产生径向密封分力，但上下阴阳V形角度差缝中有排不尽的受温度和压力变化影响极大的压缩空气，因此，同已有技术的其它填料一样，都是密封调节不灵敏以至于弹簧补偿无效。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提出一种简单而有效的温度补偿密封结构，用作流体容纳件的紧固螺纹连接的通用密封结构。本专利要解决的第二个技术问题是提出一个有径向压紧分力的密封效率高、补偿调节灵敏、耐磨持久的填料密封结构，用于代替已有的活动轴的填料密封结构。本专利要解决的第三个技术问题是提出一个活轴止端硬密封结构，用于代替已有的止端软密封结构。本专利技术解决第一个技术问题的方案是一种梯形环料容腔，用于容装密封环，其特征是两个被紧固螺纹连接的流体容纳件所围成的截面呈梯形状的环绕流体布置的连续环料容腔，所述梯形的高沿其环绕半径放置而短底在内长底在外。图1中的01和05分别是两体式球阀的阀体和端盖，有通孔的开关元03(球)及其座02就是通过设置在阀体和端盖上的紧固螺纹而连接、固定在流体通道中以使开关球在座中转动90°就可实现全开与全闭转换。象这种用紧固螺纹连接的阀体和阀盖，同其它用紧固螺纹连接的普通流体容纳件一样，在其连接端面上都需要设置04那样的环形密封垫来完成密封连接。在要求较高的场合，特别是高压应用场合，这种环形密封垫是封装在两个被连件围成的截面封闭的环形空腔04内，以防填料受压外流而影响密封的严密性。如图1所示，这种密封环料容腔可以在连接螺纹的内端面或外端面任选设置一个，也可以同时设置两个。法兰连接是用紧固螺纹连接流体容纳件的另一种形式，也可以在流体通道外层的连接端面上设置同样的密封环料容腔。由于常用的聚四氟乙烯密封环料的热胀冷缩系数是常用金属密封环料容腔的近百倍，因此，人们不得不认真研究这种密封结构在高低温循环条件下的密封性。我们知道，任何物体热胀冷缩的体积变化，是其三维尺寸的同时变化，或其考量截面的二维尺寸和沿该截面的法向尺寸的同时变化。甭质疑，环形物体的热胀冷缩体积变化可以看成是其回转截面积和回转周长的同时变化，其回转周长的变化又可以换算成回转半径的变化。也就是说，密封环垫及其容纳腔04的热胀冷缩体积变化可以看成是他们的回转截面积和回转半径大小的同时胀或缩。显然，如果制造环形密封垫和腔的材料有相同的温度系数，则温度变化对密封无任何影响；如果制造环形密封垫和腔的材料有不同的温度系数，则温度变化时，无论温度系数谁大谁小，环形密封垫的截面积和回转半径，相对其容腔不是同时增大就是同时缩小。与密封腔相比，密封垫的强度低而延伸率高——如果不是，则不可能把密封垫压满在密封腔内而完成密封，因此，已满装在密封腔内的密封垫，无论容腔是什么形状，相对容腔增大的过程，实际上都是把比原半径和截面均稍大(具有更多体积)的密封垫沿径向由外向里更丰满地压缩在腔内的过程，此时要考虑的是如何防止出现“过密封”即过挤压变形的问题而不是出现“欠密封”问题。当环形密封垫的截面积和回转半径相对其容腔同时缩小时，对于已装满和未装满容腔的环形密封垫都一样，如果容腔截面是沿径向内缩的而又能使环形密封垫沿半径缩至其中，就能利用其半径的缩小去弥补其截面积的缩小而维持密封，而要如此，环形密封垫就必须有适度的抗拉强度和有适度的可延性——只有有抗拉强度的环形垫缩小时才会有劲，只有有劲缩小和有可延性的环形垫才会各向同时挤紧在渐缩的空间内。对于已满装在密封腔内的密封垫来说，当其在经历相对容腔缩小的过程中，无论是发生了弹性还是塑性变形，由于其材质多少并未发生任何变化，因此，当其再经历相对容腔增大的过程时，仍然是一个把比原半径和截面均稍大(具有更多体积)的密封垫沿径向由外向里更丰满地压缩在腔内的过程，依然是任何截面形状的容腔都可以。只有对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯形环料容腔，用于容装密封环，其特征是两个被紧固螺纹连接的流体容纳件所围成的截面呈梯形状的环绕流体布置的连续环料容腔，所述梯形的高沿其环绕半径放置而短底在内长底在外。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐长祥，
申请(专利权)人：浙江华夏阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]