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1、(10)申请公布号 CN 103410988 A (43)申请公布日 2013.11.27 CN 103410988 A *CN103410988A* (21)申请号 201310341068.1 (22)申请日 2013.08.07 F16K 1/32(2006.01) F16K 27/02(2006.01) F16K 51/00(2006.01) (71)申请人 兰州高压阀门有限公司 地址 730060 甘肃省兰州市西固区合水路 58 号 (72)发明人 陈清流 乐精华 靳国平 盖广平 张琳 张晓军 陈文鑫 郝宏达 张娜 张国锋 董霞 康世屏 王万斌 高福 赵启州 (74)专利代理机构 甘。
2、肃省知识产权事务中心 62100 代理人 马英 (54) 发明名称 军工极高压氧气阀 (57) 摘要 一种军工极高压氧气阀， 包括阀体阀座和阀 瓣之间的密封结构， 所述阀体阀座和阀瓣之间的 密封结构是具有 2 5角度差的差角密封副 ； 同时阀杆密封为复合填料密封结构。本发明采用 的差角密封副， 使两个配对的密封面接触时形成 一个极其窄的线密封环带， 作用很小的密封力就 会形成很大的密封比压， 密封性能优良， 对驱动力 的要求比较低。从而使本发明完全满足航天领域 极高压力工业级纯氧气苛刻、 复杂的工况， 达到安 全使用的目的。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2。
3、 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103410988 A CN 103410988 A *CN103410988A* 1/1 页 2 1. 一种军工极高压氧气阀， 包括阀体阀座和阀瓣之间的密封结构， 其特征在于 ： 所述 阀体阀座和阀瓣之间的密封结构是具有 2 5角度差的差角密封副 ； 同时阀杆密封为复 合填料密封结构。 2. 根据权利要求 1 所述的一种军工极高压氧气阀， 其特征在于 ： 所述阀体阀座密封面 （1-1） 的锥度为 42 50， 阀瓣密封面 （2-1） 的锥度为 40 45。 3. 。
4、根据权利要求 1 所述的一种军工极高压氧气阀， 其特征在于 ： 所述阀体阀座密封面 （1-1） 和阀瓣密封面 （2-1） 具有硬度差。 4. 根据权利要求 1 所述的一种军工极高压氧气阀， 其特征在于 ： 所述复合填料密封结 构为 ： 中间为填料隔环， 该填料隔环上下由软填料和金属填料顺序添加而成。 5. 根据权利要求 4 所述的一种军工极高压氧气阀， 其特征在于 ： 所述填料隔环中部设 有导电钢球 （8-2） 和弹簧 （8-1） ； 该导电钢球 （8-2） 和阀杆 （3） 接触。 6. 根据权利要求 4 所述的一种军工极高压氧气阀， 其特征在于 ： 所述填料隔环上下端 设有弹簧蓄能密封圈 （。
5、8-1） 。 权 利 要 求 书 CN 103410988 A 2 1/3 页 3 军工极高压氧气阀 技术领域 0001 本发明属于航天领域极高压力氧气阀制造技术领域， 具体涉及一种能可靠使用在 极高压力工业级纯氧气苛刻、 复杂工况下用的氧气阀。 背景技术 0002 在冶金系统氧气阀门使用领域， 氧气阀门压力一般不高于 PN40， 公称通径一般不 高于 DN500 ； 在煤化工系统氧气阀门使用领域， 氧气阀门压力一般不高于 CL1500 或 PN250， 公称通径一般不高于DN300。 而在航天领域由于用途的特殊性， 对阀门的压力和口径要求都 高。目前压力一般不低于 CL2500 或 PN42。
6、0， 通径为 DN10 DN500。由于航天领域氧气阀的 气体在极高压力 （ “极高压力” 一词是欧洲制氧行业的标准术语， 常指压力超过 11MPa 的氧 气） 下呈现出不同于常温， 中压的流体特性和高危险性， 即具有极强的渗透性和一旦泄漏就 会发生着火爆炸的危险， 因此进行高效密封是这类阀关注的焦点之一。普通民用氧气阀的 填料一般采用无油的柔性石墨或者 PTFE。阀瓣密封面采用平面型， 即密封面相互平行。这 种结构对于中低压的常温氧气阀效果尚可， 但对于航天领域 “极高压力” 氧气阀效果则完全 不能满足密封的要求。这是因为航天领域 “极高压力” 氧气阀所要求的密封力大， 气流容易 产生涡流、。
7、 紊流和 “绝热压缩” 等特殊流体现象， 所以除要求材料具有极高的阻燃性外， 还必 须要求具有极高的密封性能。而平面型密封面由于研磨精度的限制， 对易渗透的极高压力 和流速的氧气密封效果差。 发明内容 0003 本发明提供一种可靠使用在航天领域极高压力工业级纯氧气苛刻、 复杂工况下用 的氧气阀， 密封性能可靠、 安全性能好。 0004 本发明采取的技术方案是 ： 一种军工极高压氧气阀， 包括阀体阀座和阀瓣之间的 密封结构， 所述阀体阀座和阀瓣之间的密封结构是具有 2 5角度差的差角密封副 ； 同 时阀杆密封为复合填料密封结构。 0005 所述阀体阀座密封面的锥度为 42 50， 阀瓣密封面的锥。
8、度为 40 45。 0006 所述阀体阀座密封面和阀瓣密封面具有硬度差。 0007 所述复合填料密封结构为 ： 中间为填料隔环， 该填料隔环上下由软填料和金属填 料顺序添加而成。 0008 所述填料隔环中部设有导电钢球和弹簧 ； 该导电钢球和阀杆接触。 0009 所述填料隔环上下端设有弹簧蓄能密封圈。 0010 本发明采用的差角密封副， 使两个配对的密封面接触时形成一个极其窄的线密封 环带， 作用很小的密封力就会形成很大的密封比压， 密封性能优良， 对驱动力的要求比较 低 ； 从而使本发明完全满足航天领域极高压力工业级纯氧气苛刻、 复杂的工况， 达到安全使 用的目的。 0011 本发明的氧气阀。
9、可以换装不同的驱动装置 ： 例如 ； 电动， 气动装置可实现远程智 说 明 书 CN 103410988 A 3 2/3 页 4 能控制。 附图说明 0012 图 1 是本发明的整体结构图 ； 图 2 是图 1 中阀体密封座图 ； 图 3 是图 1 中阀瓣图 ； 图 4 是图 1 中复合填料图。 具体实施方式 0013 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。 0014 参照图 1 和图 2、 3， 一种军工极高压氧气阀， 包括阀体阀座和阀瓣之间的密封结 构， 所述阀体阀座和阀瓣之间的密封结构是具有 2 5角度差的差角密封副 ； 差角密封 副不同于普通阀门的密封副。 该结构是基于密封效。
10、果和减少密封力两个方面的综合考虑设 计而成的。 该密封副由两个成一定角度的密封面组成， 即阀体密封面1-1和阀瓣密封面2-1 的角度不同， 两个密封面之间总是存在 2、 3、 4或 5的角度差。密封副材料按照国际 氧气阀标准选用抗阻燃极高的 MONEL 合金制成， 两个配对的密封面接触时会形成一个极其 窄的线密封环带， 作用很小的密封力就会形成很大的密封比压， 为避免密封失效， 密封面间 具有硬度差， 由材料的硬度决定， 硬度差控制在 5065HB, 通常阀瓣的硬度比阀体密封座的 硬度高。该结构使氧气阀的密封效果出色。另外从降低阀杆作用力的角度考虑， 一般阀体 密封面 1-1 的锥度为 40、。
11、 41、 42 43、 44或 45， 阀瓣密封面 2-1 的锥度为 42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49或 50， 这样的配合可使差角密封副构成的受力面 积变小， 减小介质低进高出时所施加的密封力。 0015 本发明经历了生产实践的检验。产品装配后按照 API598 检验标准的规定， 依照阀 体流向箭头的指示用水进行密封施压， 在阀门出口端放置一个量杯进行测量， 在规定的时 间内， 测量泄漏的介质体积并和其它的结构形成的密封效果进行对比， 对比结果如下表 ： 密封结构泄漏率 球面和 60锥型密封60ml/min 60锥和 60锥型密封45ml/min 差角密封副零泄漏。
12、 参照图 1 和图 4， 所述的复合填料密封结构主要包括软填料 8-6、 金属填料 8-5、 弹簧蓄 能密封圈 8-1、 填料隔环 8-8、 导电钢球 8-2、 弹簧 8-3， 按照填料隔环 8-8 居中， 上下按上填 料垫 8-7、 软填料 8-6、 金属填料 8-5、 软填料 8-6、 下填料垫 8-4 的次序组合而成。其中置于 中间的软填料 8-6、 金属填料 8-5、 软填料 8-6 按需要设置层数。软填料由 PTFE 添加铜粉制 成， 金属填料则选用质地比较软的铜合金制成， 例如， 退火紫铜， 硅黄铜， 黄铜等。填料隔环 能使整个填料函内的填料压紧， 避免了一般填料结构造成的填料上下。
13、部能够压紧而中部比 较松的情况， 使各个填料环都能够起到密封作用。 0016 所述填料隔环中部设有导电钢球 8-2 和弹簧 8-1 ； 该导电钢球 8-2 和阀杆 3 接触。 导电钢球在弹簧的推动下， 紧贴阀杆有效导出静电。 0017 所述填料隔环上下端设有弹簧蓄能密封圈 8-1， 起到二次密封的作用， 确保密封更 可靠。 说 明 书 CN 103410988 A 4 3/3 页 5 0018 所述阀体的进出通道内安装自动控制旁通装置 9， 使进出通道两端的压力在主阀 开启前保持平衡。 0019 本发明从结构设计方面很好地保证了介质为高温高压氧气工况下阀门的使用安 全性。 说 明 书 CN 103410988 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103410988 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103410988 A 7 。