專利名稱：小流量高溫高壓截止閥的制作方法
技術領域：
本發明屬于流體機械工程技術領域，涉及高溫高壓下流體介質的截止閥， 尤其涉及小流量高溫高壓截止閥。
背景技術：
在化學、化工、石油化工等領域，廣泛涉及高溫高壓流體介質(氣體、液 體及其混合物等)，閥門是這些流體介質管路上必不可少的配件。流體介質的溫 度和壓力越高，閥門的工作性能(主要是密封性)就越差。高溫高壓下閥門的 密封問題， 一直是一個尚未很好解決的技術難題。尤其在一些溫度和壓力非常高(例如溫度達50(TC左右，壓力達50MPa左右)的場合，為了滿足科學研究 和實際生產需要(例如相平衡研究和取樣分析等)，往往需要配置小流量高溫高 壓截止閥，且對其密封性能要求很高，而現有的截止閥難以滿足這一要求。附圖1是現有的可用于高溫高壓場合的小流量針形截止閥的原理圖。圖中 l閥桿，2填料壓蓋，3密封填料，4閥體，5閥腔，6介質出口， 7線密封處，8 閥座，9介質入口。這種截止閥有兩道密封即關閉狀態的密封和開啟狀態的密 封。前者在閥桿1與閥座8之間建立；后者在閥桿1與密封填料3之間建立。 閥桿1與閥座8之間的密封容易實現，通過金屬對金屬的線密封(附圖1線密 封處7)容易滿足高溫高壓下的密封要求。然而，閥桿1與密封填料3之間的密 封很難保證，尤其在高溫下就更難了。閥桿1與密封填料3之間的密封比壓， 決定于填料壓蓋2施加的壓緊力。該壓緊力太大，密封填料就會"抱死"在閥
桿1上，使截止閥開啟不靈活；該壓緊力太小，則閥桿1與密封填料3之間的 密封比壓會達不到要求，無法在二者之間建立初始密封。即使在閥桿1和密封 填料3之間建立了初始密封，但在此后閥門的開啟和關閉過程中，閥桿1相對 密封填料3上下移動，會引起這種初始密封條件的改變。往往經過若干次開啟 和關閉操作，會導致閥桿1與密封填料3之間的密封失效。在高溫高壓下，這 一問題更為突出。就密封填料3的材料而言 一方面，由于它只能選用非金屬 材料，因而本身就很難適應高壓密封；另一方面，可供高壓下使用的材料很有 限，而且高溫會使材料的密封特性(例如彈性擴張能力)惡化甚至消失。因此， 現有的小流量截止閥，在特別高的溫度和壓力(或特別高的溫度或特別高的壓 力)下，往往是"一關就死， 一開就漏"，無法滿足使用要求。其主要原因是開 啟狀態的密封(即閥桿1與密封填料3之間的密封)，尚無很好的解決方案。發明內容本發明的目的是，提供一種小流量高溫高壓截止閥，它能有效克服現有小 流量高溫高壓截止閥在開啟狀態難以保證密封的缺點，滿足在特別高的溫度和 壓力(或特別高的溫度或特別高的壓力)下的使用要求。本發明的技術方案如下本發明的小流量高溫高壓截止閥。其特征在于它主要由閥桿、壓蓋、閥 體和金屬隔膜組成。柱狀閥桿螺紋連接在柱狀壓蓋之內，該壓蓋螺紋連接在閥 體之內，該閥體上設置一個環形閥體密封面。在柱狀壓蓋的一端設置一個環形 壓蓋端面，該壓蓋端面將圓形金屬隔膜壓緊在環形閥體密封面上。在閥體上設 置一個環形閥座密封面，在柱狀閥桿的一端設置一個圓形闊桿端面，該閥桿端 面在閥關閉時將圓形金屬隔膜壓緊在環形閥座密封面上。閥體上的環形閥座密 封面與環形閥體密封面間設置一個環形介質導流腔，該介質導流腔與介質出口 通道連通。閥體上的環形閥座密封面內側與介質入口通道連通。在閥體上的環 形閥體密封面和環形閥座密封面之間設置有一個高度差，這個高度差即為閥桿 升程。上述的小流量高溫高壓截止閥工作時，柱狀壓蓋上的環形壓蓋端面將圓形 金屬隔膜壓緊在閥體上的環形閥體密封面上，并通過柱狀壓蓋的壓緊力在圓形 金屬隔膜與環形閥體密封面之間建立起密封(即前述的開啟狀態的密封)。由于 該密封是金屬對金屬的靜密封(此時金屬隔膜起到了金屬密封墊片的作用)，且 通過柱狀壓蓋的壓緊力能保證足夠的密封比壓，因此該處密封在高溫高壓下也 能滿足密封要求。在關閉狀態時，柱狀閥桿上的圓形閥桿端面將圓形金屬隔膜 壓緊在閥體上的環形閥座密封面上，并通過柱狀閥桿的壓緊力在圓形金屬隔膜 與環形闊座密封面之間建立起密封(即前述的關閉狀態的密封)。由于該密封也 是金屬對金屬的靜密封(此時金屬隔膜也起到了金屬墊片的作用)，且通過柱狀 閥桿的壓緊力能保證足夠的密封比壓，因此該處密封在高溫高壓下同樣能滿足 密封要求。正是圓形金屬隔膜與環形閥座密封面間的這道密封，隔斷了介質入 口通道與介質導流腔，從而隔斷了介質入口通道與介質出口通道，實現了閥的 關閉功能。在開啟狀態時，卸除柱狀閥桿對圓形金屬隔膜的壓緊力，并使柱狀 閥桿沿卸除壓緊力的方向繼續位移，位移量為閥桿升程(即閥體上的環形閥體 密封面與環形閥座密封面之間的高度差)。在介質入口通道的介質壓力作用下， 圓形金屬隔膜緊貼在柱狀閥桿的圓形閥桿端面上也發生位移，位移量也為閥桿 升程。正是這個閥桿升程，將介質入口通道與介質導流腔連通，從而使介質入 口通道與介質出口通道連通，實現了閥的開啟功能。
本發明的效果和益處是本發明提供的小流量高溫高壓截止閥，由于在開 啟狀態的密封和關閉狀態的密封都是金屬對金屬的靜密封，且通過強制壓緊力 可保證有足夠的密封比壓，因而能有效克服現有小流量高溫高壓截止閥在開啟 狀態難以保證密封的缺點，即使在非常高的壓力和溫度(或在非常高的壓力或 非常高的溫度)下，也能滿足使用要求。
附圖1是現有的可用于高溫高壓場合的小流量針形截止閥的原理圖。圖中 l閥桿，2填料壓蓋，3密封填料，4閥體，5閥腔，6介質出口， 7線密封處，8 閥座，9介質入口。附圖2是本發明的一個實施例。圖2a是開啟狀態，圖2b是關閉狀態。圖 中l閥桿，2壓蓋，3閥體，4閥桿端面，5壓蓋端面，6閥體密封面，7介質 出口通道，8介質導流腔，9閥座密封面，IO介質入口通道，11閥桿升程，12金屬隔膜。
具體實施方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。附圖2所示的小流量高溫高壓截止閥，主要由閥桿1、壓蓋2、閥體3和 金屬隔膜12組成。柱狀閥桿1螺紋連接在柱狀壓蓋2之內，壓蓋2螺紋連接在 閥體3之內，在閥體3上設置一個環形閥體密封面6，在壓蓋2的一端設置一個 環形壓蓋端面5，壓蓋端面5將圓形金屬隔膜12壓緊在閥體密封面6上。在閥 體3上設置一個環形閥座密封面9，在閥桿1的一端設置一個圓形閥桿端面4， 閥桿端面4在閥關閉時將金屬隔膜12壓緊在閥座密封面9上。閥體3上的閥座
密封面9與閥體密封面6間設置一個環形介質導流腔8，該介質導流腔8與介質 出口通道7連通。閥體3上的閥座密封面9內側與介質入口通道10連通。在閥 體3的閥體密封面6和閥座密封面9之間設置有一個高度差，這個高度差即為 閥桿升程ll。上述的小流量高溫高壓截止閥工作時，壓蓋2上的壓蓋端面5將金屬隔膜 12壓緊在閥體3上的閥體密封面6上，并通過壓蓋2的壓緊力在金屬隔膜12與 閥體密封面6之間建立起密封(即前述的開啟狀態的密封)。由于該密封是金屬 對金屬的靜密封(此時金屬隔膜12起到了金屬密封墊片的作用)，且通過壓蓋2 的壓緊力能保證足夠的密封比壓，因此該處密封在高溫高壓下也能滿足密封要 求。在關閉狀態(見圖2b)時，閥桿1上的閥桿端面4將金屬隔膜12壓緊在閥 體3上的閥座密封面9上，并通過閥桿1的壓緊力在金屬隔膜12與閥座密封面 9之間建立起密封(即前述的關閉狀態的密封)。由于該密封也是金屬對金屬的 靜密封(此時金屬隔膜12也起到了金屬墊片的作用)，且通過閥桿1的壓緊力 能保證足夠的密封比壓，因此該處密封在高溫高壓下同樣能滿足密封要求。正 是金屬隔膜12與閥座密封面9間的這道密封，隔斷了介質入口通道10與介質 導流腔8，從而隔斷了介質入口通道12與介質出口通道7，實現了閥的關閉功 能。在開啟狀態(見圖2a)時，卸除閥桿1對金屬隔膜12的壓緊力，并使閥桿 1沿卸除壓緊力的方向繼續位移，位移量為閥桿升程11 (即閥體3上的閥體密 封面6與闊座密封面9之間的高度差)。在介質入口通道10的介質壓力作用下， 金屬隔膜12緊貼在閥桿1的閥桿端面4上也發生位移，位移量也為閥桿升程11。 正是這個閥桿升程11，將介質入口通道10與介質導流腔8連通，從而使介質入 口通道10與介質出口通道7連通，實現了閥的開啟功能。
權利要求
1.小流量高溫高壓截止閥；其特征在于主要由閥桿(1)、壓蓋(2)、閥體(3)和金屬隔膜(12)組成；柱狀閥桿(1)螺紋連接在柱狀壓蓋(2)之內，該壓蓋(2)螺紋連接在閥體(3)之內，該閥體(3)上設置一個環形閥體密封面(6)；在柱狀壓蓋(2)的一端設置一個環形壓蓋端面(5)，該壓蓋端面(5)將圓形金屬隔膜(12)壓緊在柱狀閥體密封面(6)上；在閥體(3)上設置一個環形閥座密封面(9)，在柱狀閥桿(1)的一端設置一個圓形閥桿端面(4)，該閥桿端面(4)在閥關閉時將圓形金屬隔膜(12)壓緊在環形閥座密封面(9)上。閥體(3)上的環形閥座密封面(9)與環形閥體密封面(6)間設置一個環形介質導流腔(8)，該介質導流腔(8)與介質出口通道(7)連通；閥體(3)上的環形閥座密封面(9)內側與介質入口通道(10)連通。在閥體(3)的環形閥體密封面(6)和環形閥座密封面(9)之間設置有一個高度差。
全文摘要
小流量高溫高壓截止閥，屬于流體機械工程技術領域，其特征是該小流量高溫高壓截止閥主要由閥桿1、壓蓋2、閥體3和金屬隔膜12組成。本發明的效果和益處在于本發明提供的小流量高溫高壓截止閥，由于在開啟狀態的密封和關閉狀態的密封都是金屬對金屬的靜密封，且通過強制壓緊力可保證有足夠的密封比壓，因而能有效克服現有小流量高溫高壓截止閥在開啟狀態難以保證密封的缺點，即使在非常高的壓力和溫度(或在非常高的壓力或非常高的溫度)下，也能滿足使用要求。本發明的效果和益處是可廣泛應用于化學、化工、石油化工等領域涉及高溫高壓流體介質，尤其在一些溫度和壓力非常高的場合。
文檔編號F16K7/12GK101162058SQ20071015757
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月17日 優先權日2007年10月17日
發明者王景昌, 詹世平 申請人:大連大學