CN101377241B - 高温高压大口径平板闸阀的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压大口径水冷平板闸阀的密封装置。目前国内的大口径平板闸阀的密封结构无法对炽热的燃烧气体进行密封，依靠进口来满足国内需求。本发明包括阀体和位于阀体一侧的闸板，其特征在于靠近闸板密封面的阀体上开有一凹槽，一底部与闸板密封面配合的软密封件置于所述的凹槽内，阀体上开有一冷却水通道和一气体通道，气体通道与所述凹槽的底部相通，闸板上装有水冷装置，所述的冷却水通道和闸板将软密封件的三个面包围。本发明实现了软密封件与闸板密封面之间的软对硬的配对密封，且使软密封件的工作温度始终≤100℃，完全无泄漏现象。

Description

高温高压大口径平板闸阀的密封装置

技术领域

本发明涉及阀门的密封结构，具体地说是一种高温高压大口径水冷平板闸阀的密封装置。

背景技术

现有我国生产的水冷平板闸阀(也称进气闸阀)大多只适合在中、低压下使用，其工作介质的温度控制在400℃以下。用于飞机发动机涡轮试验装置中的高温高压大口径水冷平板闸阀，其工作压力在5.0Mpa，工作温度在1000k(727℃)，密封要求很高，不允许有任何泄漏。高温高压大口径水冷平板闸阀除了在飞机发动机涡轮试验装置应用以外，也应用在其他的涡轮试验装置中。另外，其在中石油、中石化、高温高压装备上也被应用广泛。目前国内无法生产上述高温高压大口径平板闸阀，依靠进口来满足国内需求。

对于涡轮试验装置中的727℃高温、工作压力5.0Mpa、风量60米³/秒、风速380米/秒的热介质流，对平板闸阀来说，其密封是一个技术难题，不但要闸住热介质流，不让其泄漏，且在防止泄漏的同时还要考虑由于金属的热变形对密封的影响，密封结构必须随金属的线涨变形而浮动。在727℃的高温下，只有高温合金和司太立硬质合金才能适应，但要做成密封面和闸阀中闸板相配做成密封付，对液体介质或要求不高的阀门，还可以应付，但对炽热的燃烧气体，又在这样高的工作压力下，气流和流速都很大，想要绝对密封是不可能的。因为闸板表面的硬度和司太立硬质合金的硬度都在HRC45以上，就算把它们表面加工到平整度的最高级0.01mm，它们接触的表面间隙直径也比气体的分子直径大30倍，故硬对硬配对密封无法对炽热的燃烧气体进行密封。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种软对硬配合的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其能对727℃高温的燃烧气体进行有效密封。

为此，本发明采用如下的技术方案：高温高压大口径平板闸阀的密封装置，包括阀体和位于阀体一侧的闸板，其特征在于靠近闸板密封面的阀体上开有一凹槽，一底部与闸板密封面配合的软密封件置于所述的凹槽内，阀体上开有一冷却水通道和一气体通道，气体通道与所述凹槽的底部相通，闸板上装有水冷装置，所述的冷却水通道和闸板将软密封件的三个面包围。本发明中的冷却水通道和闸板(冷却水通道和水冷装置中通入冷水)形成一个半包围结构的冷循环，其将软密封件置于所述的冷循环中，将软密封件与阀体内的热介质流(高温燃烧气体)隔离开，使软密封件的工作温度始终≤100℃，气体通道内通入气体，软密封件在气体作用下顶在闸板密封面上，实现了软密封件与闸板密封面之间的软对硬的配对密封，软密封在气体压力下可以填补密封面之间的间隙。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，软密封件下部的侧面设有位于凹槽内的隔热防护圈，所述隔热防护圈的一端与闸板密封面配合，另一端抵触在软密封件上。隔热防护圈起到隔热作用，将位于闸板密封面处的热介质流的大部分热量挡在防护圈外面，能有效避免热介质流对软密封件造成损坏，延长软密封件的使用寿命；防护圈同时对软密封件的下部起定位作用，防止软密封件的下部向两侧扩张。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，隔热防护圈的外侧设有阻止隔热防护圈向外扩的挡板，所述的挡板用螺钉固定在阀体上。挡板对隔热防护圈起定位作用。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，隔热防护圈的外侧壁上开有限位槽，所述挡板的一端置于所述的限位槽内。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，气体通道呈“L”形，其内通惰性气体，一般采用氮气；冷却水通道呈“T”形。“L”形和“T”形的通道方便从外向内分别通入惰性气体和冷却水。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，水冷装置为冷却水套或冷却水进、出管，安装在阀体上。通过水冷装置使闸板的温度控制在100℃以内。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，所述软密封件的顶部开有一位于凹槽内的三角形槽，该三角形槽与所述的气体通道相通，三角形槽用于增加气体与软密封件的接触面积。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，软密封件为氟橡胶，氟橡胶的工作温度可到300℃，其致密性好，弹性也好。

所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，闸板的密封面经高温负离子氮化处理，表面的洛氏硬度HRC在55-60，适应在700多度的高温下使用。

本发明具有以下有益效果：实现了软密封件与闸板密封面之间的软对硬的配对密封，软密封件置于冷却水通道、隔热防护圈、闸板之间形成的半包围结构的冷循环中，使软密封件的工作温度始终≤100℃，软密封在气体压力下可以填补密封面之间的间隙，从而对727℃高温的热介质流能进行有效密封，完全无泄漏现象。

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图所示的大口径冷水平板闸阀的密封装置，位于阀体1一侧的闸板2，靠近该闸板密封面的阀体上开有一凹槽3，一底部与闸板密封面配合的软密封件4置于所述的凹槽3内，阀体上开有一“T”形冷却水通道5和一“L”形气体通道6，冷却水通道5内通入冷却水，气体通道6通入氮气。闸板2上焊接一冷却水套7。软密封件4下部的侧面有位于凹槽内的隔热防护圈8，所述隔热防护圈8的一端与闸板密封面配合，另一端抵触在软密封件4上。隔热防护圈8的外侧设有阻止隔热防护圈8向外扩的挡板9，挡板9用螺钉10固定在阀体1上。防护圈8的外侧壁上开有限位槽11，挡板9的一端置于所述的限位槽11内。软密封件的顶部开有一个三角形槽，该三角形槽与所述的气体通道相通。所述的软密封件为氟橡胶，氟橡胶的工作温度可到300℃，其致密性好，弹性也好。闸板的密封表面经高温负离子氮化处理，表面的洛氏硬度HRC在55-60，适应在700多度的高温下使用。

本发明中的冷却水通道、隔热防护圈和闸板形成一个半包围结构的冷循环，将氟橡胶的三个面包围，使氟橡胶置于所述的冷循环中，将氟橡胶与阀体内的热介质流12隔离开，由于位于氟橡胶的第4个面的阀体与空气接触，一般为室温，从而使整个氟橡胶(即4个面)的工作温度始终≤100℃，氟橡胶在气体作用下将隔热防护圈顶在闸板密封面上，同时也将其紧紧抵触在闸板密封面上，实现了氟橡胶与闸板密封面之间的软对硬的配对密封，软密封在气体压力下可以填补密封面之间的间隙。当热介质流12流入闸板密封面与阀体之间，由于位于氟橡胶附近的闸板和阀体都被冷却水控制在≤100℃，热介质流被快速降温，隔热防护圈进一步降低热介质流的温度，当热介质流到达氟橡胶处时，温度在100℃以内，氟橡胶完全都适应此温度，且由于软对硬的密封效果好，使热介质流无法穿过氟橡胶，完全无泄漏现象。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.高温高压大口径平板闸阀的密封装置，包括阀体(1)和位于阀体一侧的闸板(2)，其特征在于靠近闸板密封面的阀体上开有一凹槽(3)，一底部与闸板密封面配合的软密封件(4)置于所述的凹槽(3)内，阀体上开有一冷却水通道(5)和一气体通道(6)，气体通道(6)与所述凹槽(3)的底部相通，闸板(2)上装有水冷装置；所述的冷却水通道(5)呈“T”形，其围绕软密封件的与软密封件底部相对的面和面向气体通道的面，由此，所述的冷却水通道(5)和闸板(2)将软密封件(4)的三个面包围。

2.根据权利要求1所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于软密封件(4)下部的侧面设有位于凹槽(3)内的隔热防护圈(8)，所述隔热防护圈(8)的一端与闸板密封面配合，另一端抵触在软密封件(4)上。

3.根据权利要求2所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于所述隔热防护圈(8)的外侧设有阻止隔热防护圈向外扩的挡板(9)，所述的挡板(9)用螺钉(10)固定在阀体上。

4.根据权利要求3所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于所述隔热防护圈的外侧壁上开有限位槽(11)，所述挡板(9)的一端置于所述的限位槽(11)内。

5.根据权利要求1所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于所述的气体通道(6)呈“L”形，其内通惰性气体。

6.根据权利要求1所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于所述的水冷装置为冷却水套(7)或冷却水进、出管，安装在闸板上。

7.根据权利要求2所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于所述软密封件(4)的顶部开有一位于凹槽内的三角形槽，该三角形槽与所述的气体通道(6)相通。

8.根据权利要求1、2或7所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于所述的软密封件(4)为氟橡胶。

9.根据权利要求1所述的高温高压大口径平板闸阀的密封装置，其特征在于闸板的密封面经高温负离子氮化处理，表面的洛氏硬度HRC在55-60。

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