一種硬密封超低溫球形止回閥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種閥，特別是一種典型的適用于深海海洋-196°c超低溫天然氣工程用多種連接形式的硬密封超低溫球形止回閥。
【背景技術】
[0002]海洋石油天然氣的開采，具有比陸地高出幾倍、幾十倍的開采難度，特別是深海海洋的開采，難度更大。油層、氣體受海水深度重壓的影響溫度更低，壓力更高，同時海洋濕氣、海水對黑色金屬的腐蝕嚴重。深海作業，撬塊存海，無法或很難維修。
[0003]鑒于上述特殊工況的使用局限，市場急待一種密封可靠，啟用靈活，使用壽命長，不須反復維修的高壓止回閥來替代普通止回閥，應用于石油天然氣開采的管道中。
【發明內容】
[0004]為解決深海開發的問題，本發明提供一種超低溫、耐高壓、耐腐蝕、密封性能好的硬密封超低溫球形止回閥。本發明研制的止回閥強度試驗壓力達到105.0Mpa、液密封試驗壓力達到70.0Mpa、氣密封試驗壓力達到0.6Mpa、適應溫度-196°C?400°C，能適應海洋濕氣、海水腐蝕。
[0005]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種硬密封超低溫球形止回閥，其特征在于:是在閥體密封部位堆焊高強度耐磨耐腐蝕合金，形成球密封面，與硬質合金球構成球密封；自密封導向套穿過閥蓋進入到閥體腔中，導向套腔中壓設輔助復位彈簧和彈簧座，彈簧座底部與合金球頂部構成點接觸；導向套腔側壁上開設有介質流動孔，與閥體上的介質出口相連通；在自密封導向套外圍與閥體腔之間設置組合密封圈、金屬墊圈和四開檔環，形成自密封；所述堆焊高強度耐磨耐腐蝕合金材料為STL-6/STL12，所述閥體、自密封導向套、閥蓋材料為A182-F316L。
[0006]進一步講，所述閥體上設置三個閥口，一個介質入口，一個介質出口，一個止回口，介質入口通過止回口通向介質出口，介質入口低于止回口，止回口又低于介質出口，所述球密封面設置在止回口邊緣處，合金球置于止回口處。
[0007]所述自密封導向套外端通過墊圈和六角螺母連接在閥蓋上；所述自密封導向套下部設置所述導向套腔，導向套腔上端封閉，下端開口，合金球落入在導向套腔中。
[0008]所述自密封導向套外圍設置有三級階梯軸，低端的第一級階梯軸外徑與閥體腔內徑相吻合，中間的第二級階梯軸外圍套裝所述組合密封圈和金屬墊圈，上端的第三級階梯軸與所述四開檔環形成互擋；所述第一級階梯軸與第二級階梯軸之間設置為楔形過渡面。
[0009]所述導向套腔下半部側面開設有兩圈介質流動孔，兩圈介質流動孔一高一低，都與閥體上的介質出口相通。
[0010]所述四開檔環，是由4個瓣環組成，中間開檔。
[0011]所述組合密封圈，由柔性石墨材料壓制而成，組合密封圈具有內斜面，與導向套外圍的楔形過渡面拉緊而密封。
[0012]所述A182-F316L材料件采用鍛造工藝成形，其工藝步驟為:材料-鍛造-固熔處理-機加工處理，其中固熔處理是指:加溫1050°C，根據零件大小保溫I小時以上，然后急冷。
[0013]所述合金球要求圓度在0.001?0.02um，硬度在HRC52?66。
[0014]所述彈簧座、輔助復位彈簧為鎢鈷鉻類硬質合金或鎢鈷類硬質合金。
[0015]本發明具有的有益效果是:該止回閥設計綜合運用閥門設計中全優化設計方案，閥體外泄漏采用內壓自緊密封；密封件采用超硬高強度耐腐蝕全硬質合金球體，球形密封面可反復滾動磨損，密封無需重復定位，彈簧輔助復位、啟閉靈活、充分體現出止回閥是依靠介質壓力全自動工作等優化設計原理。
[0016]硬密封超低溫球形止回閥經試制，性能測試完全符合設計指標，該閥門具有密封性能優良、操作靈活、耐腐蝕、耐低溫、無維修、使用壽命長等優點。其閥門精度指標得以長久性保持。實為深海海洋_196°C超低溫天然氣開采新型閥門。該閥門研制成功，極大的提高了國際國內市場的競爭力，為企業創造了很高的經濟效益。
[0017]本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0018]圖1為硬密封超低溫球形止回閥結構剖視圖。
[0019]圖2為閥體局部結構剖視圖。
[0020]圖3為閥體止回口局部放大剖視圖。
[0021]圖4為導向套結構圖。
[0022]圖5為四開檔環結構圖。
[0023]圖6為組合密封圈圖。
[0024]附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表不相同的部件。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發明的實施例一起用于闡釋本發明。但本領域的技術人員應該知道，以下實施例并不是對本發明技術方案作的唯一限定，凡是在本發明技術方案精神實質下所做的任何等同變換或改動，均應視為屬于本發明的保護范圍。
[0026]各類閥門結構，設計標準，工作原理基本一樣，但該硬密封超低溫球形止回閥是集閥門優化設計理論，在同一種閥門中集中的體現。申請人針對市場需求，研制一種新型的超低溫耐腐蝕、密封性能好的硬密封超低溫球形止回閥，該閥是一種典型的適用于深海海洋-196°C超低溫天然氣工程用多種連接形式的硬密封完全依靠介質壓力全自動啟閉的球形止回閥。
[0027]附圖1是一種典型的適用于深海海洋_196°C超低溫天然氣工程用多種連接形式的硬密封超低溫球形止回閥。該閥的設計制造為整體式設計，閥門主體材料選用高強度、耐腐蝕、耐低溫特種進口材料:A182-F316L鍛造毛坯，經機械切削、密封面堆焊、熱處理、低溫處理、磨削等綜合工藝加工而成。為適應技術要求，閥門的連接設計采用多種符合工況現場連接的形式，如螺紋連接或承插焊連接方式。
[0028]從結構上來講，該閥包括閥體1、高精度超硬的合金球2、彈簧座3、彈簧4、組合式密封圈5、金屬墊圈6、四開檔環7以及自密封導向套8、閥蓋9等部分，通過墊圈10、六角螺母11連接組成閥門總體。其中合金球2、彈簧座3、彈簧4、組合式密封圈5、金屬墊圈6、四開檔環7裝在閥體里邊，自密封導向套8從外部壓入閥體，通過墊圈10、六角螺母11連接在閥蓋9上。
[0029]本發明閥體I整體采用A182-F316L材料鍛造而成。如圖2所示，閥體上設置三個閥口，一個介質入口 101，一個介質出口 102，一個止回口 103，介質入口 101通過止回口 103通向介質出口 102，一旦止回口關閉，介質將不能介質出口流出。在止回口 103處，本發明采用球密封形式，由合金球2堵在此處。因此，在止回口 103的密封部位，本發明采用高強度耐磨耐腐蝕合金堆焊，形成球面104，與合金球2形成球密封，局部放大如圖3所示。這里采用堆焊，是能夠提高密封面硬度，并使密封面耐磨耐腐蝕，適用于A182-F316L堆焊的材料有STL-6/STL12等。閥口中的介質入口 101低于止回口 103，止回口 103又低于介質出口102，此設計符合力學原理，為當介質由下端入口進入時，在介質的壓力下，頂起位于止回口的合金球2離開密封面，從而使介質由此流過，介質必須經過止回口才能流到介質出口 ；當入口的介質壓力不足以支撐起合金球2時，合金球2將不離開密封面，永遠堵住止回口，形成密封，介質既不能順向流到，也不能逆向流動。
[0030]在閥體I中，止回口 103上方設置承裝合金球2、組合密封圈5、金屬墊圈6、四開檔環7、自密封導向套8的閥體腔105，閥體腔105與止回口 103和介質出口 102都相通。自密封導向套8穿過閥蓋9進入到閥體腔105中，導向套外端通過墊圈10和六角螺母11連接在閥蓋9上；合金球2落入自密封導向套8內部腔體中，組合密封圈5、金屬墊圈6、四開檔環7都設置在自密封導向套8外圈與閥體腔105之間，用于自密封導向套8與閥體腔105上端口之間的密封。
[0031]自密封導向套8的結構如圖4所示，其內部設置有導向套腔801，腔體內裝有合金球2、彈簧座3和輔助復位彈簧4，合金球2下端與止回口 103動密封，上端頂著彈簧座3，輔助復位彈簧4壓設在彈簧座3與導向套腔801之間。導向腔體下半部側面開設有兩圈介質流動孔802、803 (圖中僅是剖出其中的一個孔)，這兩圈介質流動孔一高一低，都是用來與閥體上的介質出口 102相通，高、低位的不同是為了限制導向套腔內介質的流量和介質流出的方向，以及用于在介質回流時輔助增強合金球的復位能力。在導向套的外圍，設置有三級階梯軸，最低的第一級階梯軸804，其外徑與閥體腔105內徑相吻合，用于防止介質上流，起到初級密封作用；上邊還有兩級階梯軸，第二級階梯軸805用于安置組合密封圈5和金屬墊圈6，第三級階梯軸806用于與四開檔環7形成互擋。在第一級階梯軸804與第二級階梯軸805之間設置楔形過渡面807，用于與組合密封圈5組合成楔形嵌入式密封。自密封導向套8與閥體I的外泄漏通過組合密封圈5、金屬墊圈6和四開檔環7來完成自密封。閥蓋9壓入在導向套的上端軸肩808處。導向套外接軸上帶有外螺紋用于與墊圈10和六角螺母11連接。
[0032]四開檔環