頂裝式球閥閥座組件的研究與設計

摘 要：頂裝球閥作為球閥的一種，應用比較廣泛，這類球閥的特點是拆卸和安裝其內部零件時，不用把整個閥門從管線上拆卸下來，這就省去了很多麻煩。文章介紹一種頂裝式球閥，該閥門采用螺紋套組合閥座的結構，具有在線維修的功能。

關鍵詞：頂裝式球閥；螺紋套組合閥座；在線維修

1 概述

球閥具有操作簡單、低流阻等優(yōu)點，越來越廣泛地應用在工業(yè)管道系統(tǒng)中[1]。當球閥不能起到截斷介質作用時，就需要拆開閥門并對其進行檢修。目前在線的閥門大多是通過焊接或法蘭連接到管道上的，當需要檢修時，若是焊接的閥門就要割斷閥門兩端的管路；若是法蘭連接的閥門一般要更換法蘭墊片，所以具有在線維修功能的頂裝式球閥需求量越來越大。頂裝式球閥類似于閘閥，只要打開閥蓋就可以直接對閥門內部零件進行維修和更換，文章就介紹一種能實現(xiàn)在線維修的頂裝式球閥，其結構如圖1所示。

1.球體；2.螺紋套；3.閥座；4.密封件；5.彈簧；6.閥體

圖1

2 結構特點

要實現(xiàn)球體等閥門內部零件的頂裝，必須在拆裝球體時，避開閥座的干涉，圖1結構就滿足了這個要求，下面對圖1結構特點進行探討。本結構球閥中，螺紋套、閥座、螺釘組成螺紋套組合閥座，通過螺紋套的周向旋轉帶動閥座一起沿閥體通道軸線方向運動。如此，球體在拆裝過程中，使用專用工具轉動螺紋套，使螺紋套組合閥座，旋進和旋出閥體，實現(xiàn)球體、閥座等閥門內部零件的拆卸和安裝。該組合閥座結構簡單，滿足了對球閥在線維護的要求，而且密封效果良好，適合中等口徑、高壓力的介質工況。該組合閥座的設計需要注意的要點：螺釘尾部直徑必須小于與之匹配的閥座上螺釘槽的寬度，這樣才能保證閥座與球體貼合的時候，既能實現(xiàn)有效密封，又不會損壞球體和閥座的密封面。

下面詳細討論一下這種球閥的工作原理。本結構頂裝式球閥，球體裝配前，先把螺紋套、閥座、螺釘裝在一起，使三者組成一個整體的組合閥座（如圖2），借助專用工具（如圖3）順時針轉動螺紋套，使螺紋套帶動組合閥座一起旋入閥體，直到球體能順利從閥體頂部裝入為止。然后移出專用工具，從閥體頂部裝入球體。使用專用工具，逆時針轉動螺紋套，使組合閥座向球體方向運動，當組合閥座密封面與球體密封面貼合之后，再繼續(xù)讓組合閥座逆時針轉動一定角度，另外還要保證螺釘處在閥座上部（該操作的目的：（1）螺紋套額外旋轉的角度是為了使組合閥座的密封面與球體密封面完全貼緊，這樣后續(xù)卸螺釘的時候就會很輕松，而且螺釘移除的瞬間，閥座不會向球體方向躥動。上文提到的閥座上的螺釘槽寬大于螺釘尾部直徑，所以旋轉螺紋套時閥座也不會磕傷球面。（2）螺釘處在閥座上部是為拆卸螺釘提供足夠空間，螺釘作為工藝螺釘，只在安裝和拆卸球體時使用）。移除專用工具，取出螺釘。這樣螺紋套和閥座分離，形成兩個相互獨立的零件，利于閥座的在通道軸線方向自由移動，而且若螺釘留在螺紋套上，則可能會在工作過程中自松掉落，該組合閥座的結構對管道介質波動的工況適應能力很強，特別適合中等口徑、高溫高壓、硬密封要求的球閥，滿足球閥在線維修的要求，而且結構簡單、操作方便。

拆卸過程是安裝的反向操作過程，即在線移去相關零件，使球體和閥座暴露出來，旋轉螺紋套，使螺釘能方便的旋入閥座槽；擰入螺釘后，用專用工具順時針轉動螺紋套，使組合閥座旋入閥體，直到球體能方便的移出閥體，移除專用工具后取出球體，逆時針轉動螺紋套，使閥座組件移除閥體，對閥門零件進行檢修。

圖4 在線維修示意圖

3 結束語

文章對螺紋套組合閥座頂裝式球閥的在線維修結構進行了研究，并對該結構的設計要點進行了分析，該結構閥門已獲得國家實用新型專利[2]，這種組合閥座的的頂裝式球閥結構簡單、操作方便，滿足了在線維修的需要。

參考文獻

[1]API 6D-2014.石油和天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)管線閥門[S].

[2]蘇州道森閥門有限公司.螺紋套組合閥座頂裝式球閥：中國，ZL 201520002212.3[P].2015.06.24.

作者簡介：吳浩（1982-），男，江蘇蘇州人，2005年7月畢業(yè)于齊齊哈爾大學機械工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)，本科學歷，長期從事閥門產品設計工作。