CN102410381A - 煤化工用双向硬密封球阀 - Google Patents

Abstract

一种煤化工用双向硬密封球阀，包括上装式阀体、阀盖、阀座、球体，所述球体与上阀杆和下定位轴为一体结构，球体的下定位轴插入阀体的定位盲槽中通过滑动轴承可转动地与阀体配合，球体的上阀杆穿过阀盖外伸，且通过滑动轴承可转动地与阀盖配合，阀盖上部与上阀杆之间的间隙设置密封填料，一压盖与阀盖固定连接压住密封填料，阀座设有与球体球面贴合的凹弧密封面，该凹弧密封面半径与球体半径相同，凹弧密封面的弧长为阀座半径的15%～20%，球体半径为球体上所设流体通道半径的1.5～1.3a5倍，所述凹弧密封面喷涂有厚度≥1.5mm的硬质合金层，球体球面喷涂有1～1.5mm厚的硬质合金层。本球阀具有良好的密封性能和耐磨性能，使用寿命长，极大地延长了检维修周期，提高了生产效率。

Description

煤化工用双向硬密封球阀

技术领域

本发明涉及一种球阀，特别涉及一种用于煤化工煤粉、飞灰、灰水、黑水、渣水等系统的煤化工用双向硬密封球阀。

背景技术

目前，煤化工中应用的德士古黑水、灰水、渣水系统装置，以及应用的壳牌煤粉、飞灰、灰水系统装置中所采用的密封球阀，通常采用的是各种品牌的进口“O”型硬密封切断球阀（有仪表硬密封切断球阀和工艺硬密封切断球阀），由于黑水、灰水、渣水、煤粉、飞灰、灰水系统装置中的流体介质含有大量的颗粒，且颗粒硬度普遍较高，基本上均为两相状态，甚致为气、液、固三相状态，流体介质在接触密封球阀时，球阀的球体表面会附着大量杂质颗粒，由于现有的硬密封球阀的阀座密封面一般为斜面直线密封，阀门在开关过程中球体与阀座的相对位移，使流体介质中的固体颗粒会大量的通过阀座斜面被带入球体密封面与阀座密封面之间，这些固体颗粒会加大球体密封面与阀座密封面的摩擦，损坏球体密封面和阀座密封面，在使用一段时间后阀门便出现内漏，且泄漏量随开关的次数不断增大，最终导致阀门密封失效。阀门密封失效后必须停产检修，由此影响整个系统运行和生产，直接造成严重经济损失。

又如，壳牌煤粉系统装置的工作原理是使用高压氮气（4.0Mpa以上）将煤粉通过管道送入指定反应炉进行反应的工艺。该系统要求球阀切断时的密封性能要达到Ⅵ级密封，但该系统通常采用的仍是各种品牌的进口“O”型硬密封仪表切断球阀，且阀门结构与渣水系统所使用的阀门结构相似（有的甚至是同一规格品牌的阀门）。由于煤粉系统中介质是高压氮气和煤粉，其煤粉对球体密封面和阀座密封面的磨损与渣水系统的原理相同，而高压氮气的穿透性强于高压水。当阀座密封面与球体密封面某一点被高压气体穿透，便会高速流动，对球体密封面和阀座密封面形成巨大的冲刷，很快便会将球体及阀座冲坏，造成密封失效。并且高流速气体会继续冲刷阀体，将阀体冲穿，造成整个系统停车，直接造成严重经济损失。

尽管，也有采用浮动球阀，但由于其球体为浮动球结构，球体与球杆分开，阀座与球体之间需设置聚四氟乙烯类高分子聚合材料的密封圈，密封圈材料相对较软，设计的密封比压较大，增加启闭扭矩，尤其是在中高压力的情况下使用时，其开关力矩非常大，所需配备的执行机构往往体积很大，不利于现场安装；并且由于球体为浮动球结构，当球体接受推力一方的推力增大时，球体另一方与阀座密封面的摩擦力增大，容易加快磨损，通常这类阀门在使用一段时间后，阀座密封面和球体密封面之间的拉伤情况严重；并且由于该浮动球阀为单向密封，对使用范围造成了极大地局限性。另外，该浮动球阀密封范围较小，球体与阀杆之间存在间隙，且该间隙在阀门的开关过程中不断增加，进而将造成阀门开关不到位，失去密封性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种煤化工用双向硬密封球阀，它采用球体与上阀杆和下定位轴为一体结构，在阀座设有与球体球面贴合的凹弧密封面，使凹弧密封面的弧长为阀座半径的15%～20%，球体半径为球体上所设流体通道半径的1.5～1.75倍，并在凹弧密封面和球体球面喷涂硬质合金层，既能够有效防止流体介质中的颗粒进入球体球面和阀座密封面之间，有能提高球体球面和阀座密封面耐磨性，延长球阀的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：包括上装式阀体、阀盖、阀座、球体，所述上装式阀体内腔的左、右通道口分别设置阀座，两个阀座之间设置球体，阀盖固定在阀体上端，所述球体与上阀杆和下定位轴为一体结构，上阀杆和下定位轴为同一轴心线，所述上装式阀体的内腔底部设有球体下定位轴的定位盲槽，球体的下定位轴插入阀体的定位盲槽中通过滑动轴承可转动地与阀体配合，球体的上阀杆穿过阀盖外伸，且通过滑动轴承可转动地与阀盖配合，阀盖上部与上阀杆之间的间隙设置密封填料，一压盖与阀盖固定连接压住密封填料，所述阀座设有与球体球面贴合的凹弧密封面，该凹弧密封面半径与球体半径相同，凹弧密封面的弧长为阀座半径的15%～20%，球体半径为球体上所设流体通道半径的1.5～1.75倍，所述凹弧密封面喷涂有厚度≥1.5mm的硬质合金层，所述球体球面喷涂有1～1.5mm厚的硬质合金层。

所述阀座的凹弧密封面的硬质合金层和球体球面的硬质合金层的表面粗糙度为0.2～0.1um。

所述球体的不圆度＜0.01mm。

所述阀座的凹弧密封面的硬质合金层硬度为HRC61～64，所述球体球面的硬质合金层硬度为HRC63-65。

所述球体上的流体通道内壁喷涂有硬质合金层。

所述阀体左、右通道内分别设有弹簧座，各弹簧座上安装的压缩弹簧抵住所对应的阀座，各通道内分别螺纹配合空心螺塞对弹簧座定位。

由于采用上述技术方案使本发明煤化工用双向硬密封球阀具有以下优点：

所述球体与上阀杆和下定位轴为一体结构，上阀杆和下定位轴为同一轴心线，能够避免球体与阀杆之间的装配连接间隙造成球体的中心位置偏移，导致球阀关闭不严。所述上装式阀体的内腔底部设有球体下定位轴的定位盲槽，球体的下定位轴插入阀体的定位盲槽中通过滑动轴承可转动地与阀体配合，球体的上阀杆穿过阀盖外伸，且通过滑动轴承可转动地与阀盖配合，阀盖上部与上阀杆之间的间隙设置密封填料，一压盖与阀盖固定连接压住密封填料，这种上下两端定位结构能够保证球体的中心位置固定，能够避免因流体介质压力，特别是高压流体介质推动球体移动，导致球体向阀座施加巨大推力，造成密封面磨损及拉伤的情况，实现双向硬密封，同时也能使本阀门自身的开关力矩减小。

所述阀座设有与球体球面贴合的凹弧密封面，该凹弧密封面半径与球体半径相同，凹弧密封面的弧长为阀座半径的15%～20%，球体半径为球体上所设流体通道半径的1.5～1.75倍，由此形成一个相对较宽的密封面。这种阀座的凹弧密封面与球体球面百分之百的完全吻合，凹弧密封面宽度为通常采用的斜面硬密封球阀密封面宽度的3～4倍，降低了阀座密封面上所受的压强，因在压力不变的情况下，受力面积增加，压强减小，故提高了阀座密封面的耐磨性能，同时也能让少量穿透阀座密封面的高压气体在相对较宽的弧形密封面内部逐级减速，使其流速下降到不足以对阀座密封面和球体密封面形成冲刷破坏的速度，使球阀的使用寿命得以延长。并且因球体半径为球体上所设流体通道半径的1.5～1.75倍，能够增大球体的关闭密封范围，当球体转动84～106°，都能实现关闭密封，而通常的球阀只有在球体转动100°才能实现完全关闭密封。

所述凹弧密封面喷涂有厚度≥1.5mm的硬质合金层，所述球体球面喷涂有1～1.5mm厚的硬质合金层。这种相对较厚的硬质合金层能够提高球体和阀座密封面的耐磨性，延长球阀的使用寿命。

所述阀座的凹弧密封面的硬质合金层和球体球面的硬质合金层的表面粗糙度为0.2～0.1um；所述阀座的凹弧密封面的硬质合金层硬度为HRC61～64，所述球体球面的硬质合金层硬度为HRC63-65；以及所述球体的不圆度＜0.01mm。能够进一步减小阀座和球体密封面的磨损，保证阀座和球体密封面的吻合度。

所述球体上的流体通道内壁喷涂有硬质合金层。能够提高球体的流体通道表面的抗冲刷能力。

所述阀体左、右通道内分别设有弹簧座，各弹簧座上安装的压缩弹簧抵住所对应的阀座，各通道内分别螺纹配合空心螺塞对弹簧座定位。使弹簧座的装配更加简单方便，检修更换部件更加容易。

本发明球阀采用宽弧面双向硬密封结构，用于煤化工煤粉、飞灰、灰水、黑水、渣水等系统设备，比原使用的进口阀门的使用寿命普遍提高1～3倍，并且在球体密封面和阀座密封面少量磨损的情况下仍能有效密封，使系统运行平稳，大大延长了阀门的检维修周期，提高了生产效率。同时能保护阀体不被冲坏，保障其阀门的维修价值。而且与采购进口阀门价格相比较，购置成本也大大降低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的球体的结构示意图；

图3为本发明的阀座的结构示意图。

附图中，1为阀体，1a为定位盲槽，2为球体，2a为上阀杆，2b为下定位轴，2c为流体通道，3为阀座，3a为凹弧密封面，4为滑动轴承，5为密封填料，6为压盖，7、8、9为硬质合金层，10为阀盖，11为压缩弹簧，12为弹簧座，13为空心螺塞，14为固定螺栓。

具体实施方式

参见图1至图3，一种煤化工用双向硬密封球阀，包括上装式阀体1、阀盖10、阀座3、球体2，所述上装式阀体1内腔的左、右通道口分别设有阀座3，两个阀座3之间设置球体2，阀盖10固定在阀体1上端，阀盖10上设有供上阀杆穿过的通孔。所述球体2的上端具有上阀杆2a，下端具有下定位轴2b，球体2与上阀杆2a和下定位轴2b为一体结构，上阀杆2a和下定位轴2b为同一轴心线。所述上装式阀体1的内腔底部设有球体下定位轴2b的定位盲槽1a，球体2的下定位轴2b插入阀体的定位盲槽1a中通过滑动轴承4可转动地与阀体1配合；球体2的上阀杆2a穿过阀盖10的通孔外伸，且通过滑动轴承4可转动地与阀盖10配合，阀盖10上部与上阀杆2a之间的间隙设置密封填料5，密封填料5通常采用石墨，一压盖6与阀盖10用螺钉固定连接，压盖6压紧密封填料5，使密封填料5对阀盖10与上阀杆2a之间的间隙形成密封。该上阀杆2a的外伸端用于周向固定连接驱动阀门启闭的执行机构，该执行机构可以是大力矩执行机构，以保证阀门的顺利开关。所述阀座3设有与球体2球面贴合的凹弧密封面3a，该凹弧密封面3a半径与球体2半径相同，凹弧密封面3a的弧长L为阀座3半径的15%～20%，所述凹弧密封面3a喷涂有厚度≥1.5mm的硬质合金层7。所述球体2半径为球体上所设流体通道2c半径的1.5～1.75倍，所述球体1球面喷涂有1～1.5mm厚的硬质合金层8。为增强硬质合金层的耐磨性，所述阀座3的凹弧密封面3a的硬质合金层7硬度为HRC61～64，球体2球面的硬质合金层8硬度为HRC63-65效果为佳。为提高阀座3的凹弧密封面3a与球体2球面的吻合度，所述阀座3的凹弧密封面3a的硬质合金层7和球体2球面的硬质合金层8的表面粗糙度为0.2～0.1um；所述球体2的不圆度＜0.01mm。

本发明不局限于上述实施例，在采用上述结构的基础上，所述球体2上的流体通道2c内壁也喷涂有硬质合金层，提高流体通道2c的抗冲刷能力。

本发明不仅仅局限于上述实施例，所述阀体1左、右通道内分别设有弹簧座12，各弹簧座12上安装的压缩弹簧11抵住所对应的阀座3，各通道内分别螺纹配合空心螺塞13对弹簧座12定位。这样既可以通过压缩弹簧11对阀座3施与的压力，使阀座3能紧紧与球体2贴合，也便于在对球阀进行维护使更换部件更加方便。

本发明使用时，球体与阀体之间通过阀座双向密封，密封性能好，能够有效防止球体球面及阀座密封面的磨损，且能让球阀在球体球面和阀座密封面少量磨损的情况下仍能有效密封；同时能让少量穿透阀座密封面的高压气体在阀座密封面内部逐级减速，使其流速下降到不足以对阀座密封面和球体球面形成冲刷破坏的速度，以保护阀体不被冲坏，从而延长了使用寿命，极大地延长了检维修周期，提高了生产效率。

Claims (6)

1.一种煤化工用双向硬密封球阀，包括上装式阀体、阀盖、阀座、球体，所述上装式阀体（1）内腔的左、右通道口分别设置阀座（3），两个阀座（3）之间设置球体，阀盖（10）固定在阀体上端，其特征在于：所述球体（2）与上阀杆（2a）和下定位轴（2b）为一体结构，上阀杆（2a）和下定位轴（2b）为同一轴心线，所述上装式阀体（1）的内腔底部设有球体下定位轴（2b）的定位盲槽（1a），球体（2）的下定位轴（2b）插入阀体的定位盲槽（1a）中通过滑动轴承（4）可转动地与阀体配合，球体（2）的上阀杆（2a）穿过阀盖（10）外伸，且通过滑动轴承（4）可转动地与阀盖（10）配合，阀盖（10）上部与上阀杆（2a）之间的间隙设置密封填料（5），一压盖（6）与阀盖（10）固定连接压住密封填料（5），所述阀座（3）设有与球体（2）球面贴合的凹弧密封面（3a），该凹弧密封面（3a）半径与球体（2）半径相同，凹弧密封面（3a）的弧长为阀座（3）半径的15%～20%，球体半径为球体上所设流体通道（2c）半径的1.5～1.75倍，所述凹弧密封面（3a）喷涂有厚度≥1.5mm的硬质合金层（7），所述球体（2）球面喷涂有1～1.5mm厚的硬质合金层（8）。

2.根据权利要求1所述的煤化工用双向硬密封球阀，其特征在于：所述阀座的凹弧密封面（3a）的硬质合金层（7）和球体（2）球面的硬质合金层（8）的表面粗糙度为0.2～0.1um。

3.根据权利要求1所述的煤化工用双向硬密封球阀，其特征在于：所述球体（2）的不圆度＜0.01mm。

4.根据权利要求1或2所述的煤化工用双向硬密封球阀，其特征在于：所述阀座（3）的凹弧密封面（3a）的硬质合金层（7）硬度为HRC61～64，所述球体（2）球面的硬质合金层（8）硬度为HRC63-65。

5.根据权利要求1所述的煤化工用双向硬密封球阀，其特征在于：所述球体上的流体通道（2c）内壁喷涂有硬质合金层（9）。

6.根据权利要求1所述的煤化工用双向硬密封球阀，其特征在于：所述阀体（1）左、右通道内分别设有弹簧座（12），各弹簧座（12）上安装的压缩弹簧（11）抵住所对应的阀座（3），各通道内分别螺纹配合空心螺塞（13）对弹簧座（12）定位。

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