一种干涉配合阀座的阀后硬密封球阀及方法与流程

本发明属于流体控制阀门，具体涉及一种干涉配合阀座的阀后硬密封球阀及方法。

背景技术：

1、现有阀后式金属硬密封球阀多采用卡装、螺纹限位固定出口阀座，高温高压工况下，阀体与阀座热胀冷缩形变易造成装配间隙，介质颗粒侵入间隙引发阀座松动、密封副贴合偏移，大幅缩短阀门使用寿命。常规球阀密封副仅简单堆焊耐磨层，阀座、球体硬度一致，启闭摩擦易同步划伤，密封面一旦磨损只能整体更换零件，运维成本高。传统阀座多采用常温压装装配，配合面加工精度不足易出现装配拉伤，过盈量难以精准把控；球体无翻面复用结构，单侧密封面损耗后阀门直接报废。同时，阀杆缺少可靠轴向限位结构，高压介质推力易顶推阀杆脱出，填料密封长期摩擦损耗后外漏风险突出，弹性预紧结构受力不均也易出现预紧失效、内漏超标等问题，难以适配煤化工、热力等高严苛长周期运行工况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种干涉配合阀座的阀后硬密封球阀及方法，用以解决现有阀后硬密封球阀出口阀座固定不稳易松动、密封副易同步划伤、阀座装配易拉伤、球体磨损后无法复用、阀杆易被介质顶出、填料易外漏、弹性预紧失效内漏的技术缺陷。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、本技术第一方面，提供了一种干涉配合阀座的阀后硬密封球阀，包括:

4、阀体；

5、出口阀座，干涉配合固装于所述阀体内一侧，与阀体无装配间隙；

6、进口阀座，滑动安装于阀体内另一侧，并与所述出口阀座相向设置；

7、球体，可转动地设于所述进口阀座与出口阀座之间，所述球体的球面分别与进口阀座和出口阀座形成硬密封副；

8、弹性预紧件，设于进口阀座背部与阀体之间，向进口阀座施加贴紧球体的预紧力；

9、阀杆，转动穿装于阀体上部，其下端与球体传动相连，以驱动球体回转实现流体介质的通断。

10、在一种可选的实施例中，所述出口阀座与所述阀体之间过盈配合，可阻隔介质颗粒并抵御冲刷。

11、在一种可选的实施例中，所述出口阀座、进口阀座与所述球体的密封接触面均形成硬质合金喷焊层，且各密封面的硬度呈梯度分布。

12、在一种可选的实施例中，所述出口阀座经液氮低温冷缩外径后压装入所述阀体的内孔，温度回弹后形成稳固过盈装配结构。

13、在一种可选的实施例中，所述出口阀座的外周面与所述阀体的内孔壁之间相互贴合构成配合面；

14、所述配合面的表面粗糙度为ra≤0.8μm。

15、在一种可选的实施例中，所述出口阀座外圆面与所述阀体内孔壁干涉配合，配合过盈量为0.02mm～0.15mm。

16、在一种可选的实施例中，所述球体可拆卸并翻转一百八十度设置于所述进口阀座与出口阀座之间，用于切换无磨损球面作为密封工作面。

17、在一种可选的实施例中，所述阀体上端与所述阀杆的间隙处填充石墨填料；

18、所述阀体上方装配有填料压盖，所述填料压盖压紧所述石墨填料以封堵阀杆装配间隙。

19、在一种可选的实施例中，所述阀体内部装配有轴套，所述阀杆与轴套紧固连接；

20、所述轴套轴向抵靠阀体内壁，对阀杆形成限位阻挡结构。

21、本技术第二方面，提供了一种干涉配合阀座的阀后硬密封球阀制作方法，包括：

22、步骤一、加工阀体、出口阀座、进口阀座、球体、阀杆、轴套与填料压盖；对出口阀座外周面、阀体内孔壁的配合面依次精车、研磨加工，将配合面粗糙度控制为ra≤0.8μm；对球体球面、进口阀座密封面、出口阀座密封面依次进行消应力热处理、五轴数控磨削、机械手全自动配研精加工；

23、步骤二、在出口阀座密封面、进口阀座密封面、球体球面分别喷焊硬质合金层，调节三处密封面硬度形成梯度分布结构；

24、步骤三、利用液氮对出口阀座低温冷却收缩外径，将冷缩后的出口阀座压入阀体内孔；自然升温回弹后，出口阀座外周面与阀体内孔壁形成0.02mm～0.15mm的干涉过盈配合；

25、步骤四、将弹性预紧件安置在进口阀座背部和阀体之间，滑动装配进口阀座；再将球体转动安装于进口阀座与出口阀座之间，使球体球面和两侧阀座密封面配对组成硬密封副；

26、步骤五、在阀体内部装配轴套，阀杆与轴套紧固相连，轴套轴向贴合阀体内壁，构成阀杆防吹出轴向限位结构；在阀体上端和阀杆的间隙内填充石墨填料，装配填料压盖并施压压紧石墨填料，实现阀杆位置动密封；

27、步骤六、将阀杆下端与球体建立传动连接，调试球体回转启闭动作；球体支持拆卸后翻转180°重新装配，可切换未磨损球面作为密封工作面，完成球阀整体制备。

28、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

29、1、采用出口阀座干涉配合固定，无装配间隙，高温高压下不会松动偏移；进口阀座配弹性预紧件持续顶紧球体，稳定硬密封副，整体结构简单可靠，从根源解决传统阀座松脱、密封内漏问题，适配煤化工、热力严苛工况，基础结构稳定性远优于卡装、螺纹限位结构。

30、2、出口阀座与阀体紧密过盈贴合形成密闭界面，完全阻挡介质固体颗粒渗入装配接触面，避免颗粒摩擦侵蚀配合结构，同时抵御流体长期冲刷冲击，长久维持阀座紧固状态，防止间隙扩大引发阀座晃动、密封对位跑偏，长效保障阀体与出口阀座连接一体性。

31、3、密封面均喷焊硬质合金提升耐磨耐蚀性能，梯度硬度搭配可实现软硬摩擦配对，启闭摩擦时仅硬度偏低部位微量磨损，不会出现球体、阀座同步大面积划伤，大幅降低密封副损伤速率，延长密封副整体使用寿命，减少频繁检修更换零件的运维开销。

32、4、液氮低温冷缩装配方式，冷态下阀座外径缩小可轻松压入阀体，装配过程无强力敲击挤压；温度回升后阀座均匀回弹胀紧，应力分布均衡，不会产生局部形变裂纹，相比常温强制压装，装配成型精度更高，过盈紧固力均匀持久。

33、5、配合面经精车研磨控制粗糙度ra≤0.8μm，接触面光滑无毛刺凸点，冷装压入时不会刮伤阀座外圆与阀体内孔金属表层，保护过盈配合基准面完好，保证二者贴合面积最大化，提升过盈连接的摩擦力与结构紧固耐久度。

34、6、过盈量过小易高温松脱，过大易装配胀裂阀体或阀座，该区间平衡紧固力与结构应力，高低温形变下仍保有足够锁紧力，适配宽温度工况。

35、7、球体可拆卸翻转180°重装，单侧球面磨损后切换完好球面作为密封面，一枚球体具备两组密封工作面，无需整体更换球体配件，成倍延长球体使用周期，大幅削减备件采购与现场拆装更换的人工、物料运维成本。

36、8、阀体上端填充石墨填料搭配填料压盖压紧密封，石墨具备自润滑、耐高温特性，适配阀杆往复转动工况；压盖可按需调节压紧度，补偿填料长期磨损产生的间隙，有效阻挡介质沿阀杆间隙向外渗漏，稳定阀杆动密封性能。

37、9、阀体内设置轴套与阀杆固连，轴套轴向抵靠阀体内壁形成硬性限位阻挡，高压介质向上推力无法顶推阀杆向外窜动脱出，彻底解决阀杆吹出安全隐患；轴套分担轴向冲击载荷，减少阀杆根部受力形变，提升阀杆传动结构安全性。