CN103615561B - 高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种偏心旋转阀，具体的说是一种专用于煤化工系统中黑水、灰水调节与开关的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，属于仪表控制领域。其包括阀体，阀体内设有左右贯通的流道孔，流道孔一端通过螺纹连接压圈组件；阀杆上通过花键连接阀芯组件，压圈组件内设有阀座组件，阀座组件压紧密封阀芯组件。阀杆上套装上限位套和下限位套，上限位套和下限位套分别位于阀芯组件的上下端。阀杆上套装上衬套和下衬套，上衬套位于上限位套上端，下衬套位于下限位套下端。本发明克服了原有技术存在的种种不足之处，保证了煤化工气化装置安全、稳定、高效运行，提高了生产效率。

Description

高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀
技术领域
本发明涉及一种偏心旋转阀，具体的说是一种专用于煤化工系统中黑水、灰水调节与开关的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，属于仪表控制领域。
背景技术
随着石油资源的日益紧缺，采用煤炭代替石油生产各种化工产品的方案越来越被重视，特别是在中国这样贫油富煤的国家，煤化工的发展更加迅速。“十二五”规划已明确我国能源发展的总体战略为：“坚持节约优先、立足国内、煤为基础、多元发展，优化生产和消费结构，构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系”，这意味着以煤化工为依托的相关周边产业也正面临着一个蓬勃发展的良好机遇。
以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学品的路线已经成为现代煤化工的基础。其工艺过程是将原材料（褐煤、烟煤、无烟煤、泥煤等）经必要的制粉、成浆工艺制备出水基或油基浆料，再经过搅拌、贮存、输送，然后用专用喷嘴雾化，在气流床气化炉中气化生成粗合成气（CO和H2），经除尘、洗涤后送往下游工序合成甲醇、合成氨、烯烃、乙二醇、二甲醚、油品、天然气等多种终端产品。在煤化工的整个工艺过程中煤气化是非常关键的一步，煤化工气化装置不仅压力、温度较高，而且在煤浆、黑水、灰水等介质中含有大量坚硬的固体颗粒，这些固体颗粒在高压差介质的作用下对阀体内腔以及阀内件造成非常强烈的冲刷作用，另一方面介质中的固体颗粒容易进入阀体、衬套、阀杆之间的间隙造成阀门动作卡涩甚至卡死。
为了满足煤化工气化装置中黑水工况的特殊要求，专用于煤化工系统中黑水、灰水调节与开关的阀门必须解决以下技术难点：
1、极强的耐冲刷性。黑水工况为固液两相流，其中所含的煤粉颗粒具有很高的硬度，坚硬的煤粉颗粒夹杂在高达7MPa的介质压差、30m/s介质流速的黑水中对阀体内腔及阀内件的冲刷极其严重，介质同时还伴有闪蒸及空化现象，如此苛刻的工况导致阀门的使用寿命非常短暂；
2、阀芯维修、更换的便利性。由于介质具有很强的冲刷性，作为截流元件的阀芯往往最容易受到破坏而失效，当停车检修时阀芯维修、更换的便利性将直接影响装置的整体效率；
3、防止阀杆卡涩，保证阀门动作可靠。介质中的煤粉颗粒很容易进入到阀杆与衬套以及阀体的间隙中，导致阀门动作卡涩甚至卡死，严重时还会影响整套装置的正常运行；
4、防止阀腔积料；煤浆的吸附性较强，容易粘结在阀芯和阀体内腔表面，在阀门启闭过程中，煤粉颗粒被带到阀芯与阀座的密封面之间并破坏密封面，从而影响阀门的密封性能，使阀门的使用寿命大大缩短。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，从而提供一种高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，克服了原有技术存在的种种不足之处，保证了煤化工气化装置安全、稳定、高效运行，提高了生产效率。
按照本发明提供的技术方案，高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀包括阀体，阀体内设有上下贯通的阀杆安装孔，阀杆安装孔上端通过螺栓连接一个填料压盖，阀杆安装孔内安装阀杆，阀杆的一端伸出填料压盖，其特征是：阀体内设有左右贯通的流道孔，流道孔一端通过螺纹连接压圈组件；阀杆上通过花键连接阀芯组件，压圈组件内设有阀座组件，阀座组件压紧密封阀芯组件；阀杆上套装上限位套和下限位套，上限位套和下限位套分别位于阀芯组件的上下端；阀杆上套装上衬套和下衬套，上衬套位于上限位套上端，下衬套位于下限位套下端。
进一步的，上限位套和阀体之间设有第一O型密封圈。
进一步的，上限位套和阀杆之间设有第二O型密封圈。
进一步的，下限位套和阀体之间设有第四O型密封圈。
进一步的，下限位套和阀杆之间设有第三O型密封圈。
进一步的，阀芯组件包括阀芯基体，阀芯基体侧面通过防冲刷螺栓连接阀芯球面。
进一步的，阀座组件包括阀座体和阀座衬管，阀座衬管外圈与阀座体内孔为过盈配合。
进一步的，压圈组件包括压圈体和压圈衬管，压圈衬管外圈与压圈体内孔为过盈配合。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
1、直接面对介质冲刷的球面、阀座衬管、压圈衬管、上限位套、下限位套都采用高硬度整体硬质合金制成，耐冲刷性能强，且避免了喷涂硬化处理中喷涂层结合力差、易剥落的风险，使用寿命大大增加；
2、阀芯采用螺纹连接的组合式结构，作为易损件的高硬度球面拆卸维修方便，能做到在线更换；
3、阀体内腔表面与阀芯基体表面采用双层喷涂技术进行梯度硬化处理，喷涂层厚度由原来的0.3mm提升至2mm，不但大幅度提高了硬度和耐冲刷性能，梯度硬化技术更具有层间结合力强、不易剥落的优点；
4、阀杆暴露在介质中的部分均有高硬度的限位套保护，防止相对薄弱的阀杆受到介质冲刷；
5、上限位套及下限位套与阀体、阀杆之间均设有O型密封圈密封结构，防止介质中的煤粉颗粒进入阀杆间隙内导致阀门动作卡涩甚至卡死；
6、阀体流道具有无死区设计的特殊过度曲线，不但可以避免阀腔内积料，还可以大幅度消除介质的闪蒸及空化现象，增加阀门使用寿命；
7、阀体内腔及高硬度球面均经研磨处理，表面粗糙度高达Ra0.4，防止煤粉颗粒吸附粘结；
8、阀杆采用上衬套与下衬套的双轴承导向设计，保证阀门在高压差工况下的动作可靠性；
9、与采用以往技术的阀门实际使用寿命仅有1～2个月相比，本发明在煤化工气化装置的苛刻工况下具有超过12个月的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2阀体的结构示意图。
图3为阀芯组件结构示意图。
图4为阀座组件结构示意图。
图5为压圈组件结构示意图。
附图标记说明：1-阀杆、2-上衬套、3-阀体、4-第一O型密封圈、5-上限位套、6-第二O型密封圈、7-阀芯组件、7.1-阀芯球面、7.2-阀芯基体、7.3-防冲刷螺栓、8-第三O型密封圈、9-阀座组件、9.1-阀座体、9.2-阀座衬管、10-压圈组件、10.1-压圈体、10.2-压圈衬管、11-下限位套、12-第四O型密封圈、13-下衬套、14-阀杆安装孔、15-流道孔、16-填料压盖。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1~2所示，本发明主要包括阀体3，阀体3内设有上下贯通的阀杆安装孔14，阀杆安装孔14上端通过螺栓连接一个填料压盖16，阀杆安装孔14内安装阀杆1，阀杆1的一端伸出填料压盖16。
阀体3内设有左右贯通的流道孔15，流道孔15一端通过螺纹连接压圈组件10。阀杆1上通过花键连接阀芯组件7，压圈组件10内设有阀座组件9，阀座组件9压紧密封阀芯组件7。
阀杆1上套装上限位套5和下限位套11，上限位套5和下限位套11分别位于阀芯组件7的上下端。
所述上限位套5和阀体3之间设有第一O型密封圈4，上限位套5和阀杆1之间设有第二O型密封圈6。
所述下限位套11和阀体3之间设有第四O型密封圈12，下限位套11和阀杆1之间设有第三O型密封圈8。
阀杆1上套装上衬套2和下衬套13，上衬套2位于上限位套5上端，下衬套13位于下限位套11下端。
如图3所示，所述阀芯组件7包括阀芯基体7.2，阀芯基体7.2侧面通过防冲刷螺栓7.3连接阀芯球面7.1，阀芯球面7.1采用高硬度整体硬质合金材料制成。
如图4所示，所述阀座组件9包括阀座体9.1和阀座衬管9.2，阀座衬管9.2外圈与阀座体9.1内孔为过盈配合，采用热胀工艺装配成一整体。
如图5所示，所述压圈组件10包括压圈体10.1和压圈衬管10.2，压圈衬管10.2外圈与压圈体10.1内孔为过盈配合，采用热胀工艺装配成一整体。
本发明的工作原理：直接面对介质冲刷的阀芯球面、阀座衬管、压圈衬管、上限位套、下限位套都采用高硬度整体硬质合金制成，耐冲刷性能强，且避免了喷涂硬化处理中喷涂层结合力差、易剥落的风险，使用寿命大大增加。阀芯采用螺纹连接的组合式结构，作为易损件的高硬度的阀芯球面拆卸维修方便，可做到在线更换。阀体内腔表面与阀芯基体表面采用双层喷涂技术进行梯度硬化处理，不但大幅度提高了硬度和耐冲刷性能，梯度硬化技术更具有喷涂层厚、层间结合力强、不易剥落的优点。阀杆暴露在介质中的部分均受到高硬度的上限位套和下限位套保护，防止阀杆受到介质冲刷。上限位套及下限位套与阀体、阀杆之间均设有O型密封圈，防止介质中的煤粉颗粒进入阀杆间隙内导致阀门动作卡涩甚至卡死。阀体流道具有无死区设计的特殊过度曲线，不但可以避免阀腔内积料，还可以显著减轻介质的闪蒸及空化现象，增加阀门使用寿命。阀杆采用上衬套与下衬套的双轴承导向设计，保证阀门在高压差工况下的动作可靠性。

Claims (6)

1.一种高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，包括阀体（3），阀杆（1）上套装上限位套（5）和下限位套（11），上限位套（5）和下限位套（11）分别位于阀芯组件（7）的上下端；
其特征是：阀体（3）内设有上下贯通的阀杆安装孔（14），阀杆安装孔（14）上端通过螺栓连接一个填料压盖（16），阀杆安装孔（14）内安装阀杆（1），阀杆（1）的一端伸出填料压盖(16)，阀体（3）内设有左右贯通的流道孔（15），流道孔（15）一端通过螺纹连接压圈组件（10）；阀杆（1）上通过花键连接阀芯组件（7），压圈组件（10）内设有阀座组件（9），阀座组件（9）压紧密封阀芯组件（7）；阀杆（1）上套装上衬套（2）和下衬套（13），上衬套（2）位于上限位套（5）上端，下衬套（13）位于下限位套（11）下端；
所述阀座组件（9）包括阀座体（9.1）和阀座衬管（9.2），阀座衬管（9.2）外圈与阀座体（9.1）内孔为过盈配合；
所述压圈组件（10）包括压圈体（10.1）和压圈衬管（10.2），压圈衬管（10.2）外圈与压圈体（10.1）内孔为过盈配合。
2.如权利要求1所述的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，其特征是：所述上限位套（5）和阀体（3）之间设有第一O型密封圈（4）。
3.如权利要求1所述的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，其特征是：所述上限位套（5）和阀杆（1）之间设有第二O型密封圈（6）。
4.如权利要求1所述的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，其特征是：所述下限位套（11）和阀体（3）之间设有第四O型密封圈（12）。
5.如权利要求1所述的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，其特征是：所述下限位套（11）和阀杆（1）之间设有第三O型密封圈（8）。
6.如权利要求1所述的高压差在线更换阀芯式黑水偏心旋转阀，其特征是：所述阀芯组件（7）包括阀芯基体（7.2），阀芯基体（7.2）侧面通过防冲刷螺栓（7.3）连接阀芯球面（7.1）。
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