CN103968101A - 高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀。两个阀体与阀盖联接，通过O型垫圈密封；两个阀体内侧中心分别安装有阶梯形阀座，其台肩与阀体内侧通过回弹垫片配合固定，阀座内侧与弓形缺口阀球形成面接触密封；阀杆与阀盖连接的周向空隙内嵌入石墨填料，并通过填料压盖经螺栓压紧固定；阀杆的一端插入弓形缺口阀球定位，阀杆的另一端与执行机构连接，执行机构通过阀杆带动弓形缺口阀球旋转运动，弓形缺口阀球采用非对称结构的阀球。本发明可应用于煤化工、石油化工、电力系统中多相流磨损工况，具备很好的耐高温性，耐磨性，使用寿命长。具备良好的综合性能，能够满足在多相流苛刻冲刷磨损环境中的使用，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷球阀，具体地说是涉及应用于煤化工、石油化工、电站系统等流程型行业的一种高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀。
背景技术
多相流输送广泛应用于石油、化工、生物、制药、冶金等流程型行业，对国民经济的发展起着非常重要的作用。球阀因其流阻小、流向不受限制、启闭迅速而相比其他阀门具有综合性的优势。
最近几年，为了满足能源发展的需要，加大国家能源战略储备，大力发展煤化工相关产业势在必行。某套百万吨级煤直接液化示范工程自2008年底投用以来，因流动磨损而引发的非计划停工事故极为常见，特别是多相流输送系统的阀门磨损、泄露，严重制约了整个示范工程的长周期运行，生产安全风险性极高，煤化工的规模集约化效益不显著。目前在煤化工核心装置中选用以高温高压金属密封耐磨球阀结构形式为多，但是金属密封球阀往往因高温多相流冲刷苛刻工况，表现出阀座与球面密封不严、有刮痕，球面合金部分脱落、硬度低等特点。而陶瓷球阀因阀座与阀球具有较高的强度与硬度，耐磨性好，具有自润滑性等特点，很好的解决了多相流苛刻工况下金属密封耐磨球阀磨损严重、密封不严等难题。
发明内容
针对煤化工多相流特殊工况下的耐磨球阀存在的问题，本发明的目的在于提供一种高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀，它具有很高的抗压性，耐高温，耐磨损，耐腐蚀，使用寿命长，具备良好的综合性能，能够满足在多相流苛刻冲刷磨损环境中的使用。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
本发明包括结构相同的两个阀体、阀座、回弹垫片、阀盖、填料压盖、阀杆、执行机构、石墨填料、O型垫圈和阀球；两个阀体与阀盖联接固定，并通过O型垫圈密封；两个阀体内侧中心分别安装有阶梯形阀座，阶梯形阀座台肩与阀体内侧通过回弹垫片配合固定，阀座内侧与阀球形成面接触密封；阀杆与阀盖连接的周向空隙内嵌入石墨填料，并通过填料压盖经螺栓压紧固定；阀杆的一端插入阀球定位，阀杆的另一端与执行机构连接，执行机构通过阀杆带动阀球旋转运动；所述的阀球为采用非对称结构的弓形缺口阀球，即弓形缺口阀球轴向剖面一个开口端的前面为弓形缺口，一个开口端的后面为弧形缺口，弓形缺口阀球轴向剖面另一个开口端的前面为弧形缺口，一个开口端的后面为弓形缺口。
所述阀杆与弓形缺口阀球的定位孔贯穿弓形缺口阀球的上半部分。
所述阀体、阀盖和阀杆均为金属合金材料；阀座和弓形缺口阀球为陶瓷材料；回弹垫片和O型垫圈为四氟材料。
本发明的具有的有益效果是：
本发明提出的陶瓷材料阀球与阀座可适用于多相流苛刻的高温磨损工况，阀球与阀座之间的硬密封达到Ⅵ级密封；带有弓形缺口的阀球有效减小在小开度时介质对球体边缘的冲刷磨损；回弹垫片的应用可为在高温交变工况下工作的阀门提供有效的回弹余量，保证了阀座与阀球的密封性；特殊的阀杆设计防止阀门工作时阀杆的滑出；可应用于煤化工、石油化工、电力系统中多相流磨损工况，具备很好的耐高温性，耐磨性，使用寿命长。具备良好的综合性能，能够满足在多相流苛刻冲刷磨损环境中的使用，应用前景广泛。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是弓形缺口阀球的结构图。
图中：1、阀体，2、阀座，3、回弹垫片，4、阀盖，5、填料压盖，6、阀杆，7、执行机构，8、石墨填料，9、O型垫圈，10、弓形缺口阀球。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括结构相同的两个阀体1、阀座2、回弹垫片3、阀盖4、填料压盖5、阀杆6、执行机构7、石墨填料8、O型垫圈9和弓形缺口阀球10；两个阀体1与阀盖4通过螺栓联接固定，并通过O型垫圈9实现密封；两个阀体1内侧中心分别安装有可拆卸的阶梯形阀座2，阶梯形阀座2外侧台肩与阀体1内侧通过回弹垫片3配合固定，阀座2内侧与弓形缺口阀球10形成面接触密封；阀杆6与阀盖4连接的周向空隙内嵌入石墨填料8，并通过填料压盖5经螺栓压紧固定；阀杆6的一端插入弓形缺口阀球10定位，阀杆6的另一端与执行机构7连接，执行机构7通过阀杆6带动弓形缺口阀球10旋转运动；所述的弓形缺口阀球10为非对称结构的弓形缺口阀球10，即弓形缺口阀球10轴向剖面一个开口端的前面为弓形缺口，一个开口端的后面为弧形缺口，弓形缺口阀球10轴向剖面另一个开口端的前面为弧形缺口，一个开口端的后面为弓形缺口。
所述阀杆6与弓形缺口阀球10的定位孔贯穿弓形缺口阀球10的上半部分。
所述阀体1、阀盖4和阀杆6均为金属合金材料，具备较高的强度与硬度，阀杆采用特殊的防滑出设计；石墨填料具有耐高温性，润滑性，抗热震性，密封性等良好优点，减小阀杆在工作过程中的摩擦力和扭矩，有效延长填料的使用寿命。阀座2和弓形缺口阀球10为陶瓷材料；回弹垫片3和O型垫圈9为四氟材料，四氟耐高温回弹垫片和O型垫圈在阀门工作时提供有效的补偿、缓冲及密封。
所述弓形缺口阀球10与阀座2之间采用特种加工研磨技术实现双向弧面密封，保证阀门在工作时的密封性；所采用的陶瓷材料硬度大于88HRC。
如图2所示，陶瓷弓形缺口阀球10采用非对称形式的弓形缺口结构，改变和调整了流体在开关过程通过流道口时的流体形态，通过扩散流体，流速降低，从而明显降低对弓形缺口阀球10和阀座2的冲刷磨损，大大保护了耐磨球阀内件。带有弓形缺口的阀球10特别适合于气固两相流（如催化剂）、多相流等苛刻工况。弓形缺口阀球10与阀座2通过精密配对研磨技术实现弧面密封，阀座2设计宽大的密封面可避免因小的刮擦，造成密封面失效产生泄漏。
回弹垫片3安装在阀座2的外圆上（阶梯形台肩），依靠阀体1的螺栓预紧力，实现阀体1与阀座2的密封，避免因采用碟簧与垫片结构而使微小固体颗粒进入阀座与阀体的腔体中，而引起部件失效；在高温交变工况下，四氟材料的回弹垫片3能有效提供回弹余量，保证了阀座2与弓形缺口阀球10的紧密接触，提供足够的密封比压，保证了密封性。
浮动弓形缺口阀球10的设计容易在介质压力作用下产生偏移而影响密封，阀杆6采用插入式定位设计，保证阀球不发生偏移，其中贯穿的定位孔有效防止了阀杆6在旋转过程中因陶瓷弓形缺口阀球10应力集中而引起脆性破裂。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀，包括结构相同的两个阀体（1）、阀座（2）、回弹垫片（3）、阀盖（4）、填料压盖（5）、阀杆（6）、执行机构（7）、石墨填料（8）、O型垫圈（9）和阀球；两个阀体（1）与阀盖（4）联接固定，并通过O型垫圈（9）密封；两个阀体（1）内侧中心分别安装有阶梯形阀座（2），阶梯形阀座（2）台肩与阀体（1）内侧通过回弹垫片（3）配合固定，阀座（2）内侧与阀球形成面接触密封；阀杆（6）与阀盖（4）连接的周向空隙内嵌入石墨填料（8），并通过填料压盖（5）经螺栓压紧固定；阀杆（6）的一端插入阀球定位，阀杆（6）的另一端与执行机构（7）连接，执行机构（7）通过阀杆（6）带动阀球旋转运动；其特征在于：所述的阀球为采用非对称结构的弓形缺口阀球（10），即弓形缺口阀球（10）轴向剖面一个开口端的前面为弓形缺口，一个开口端的后面为弧形缺口，弓形缺口阀球（10）轴向剖面另一个开口端的前面为弧形缺口，一个开口端的后面为弓形缺口。
2.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀，其特征在于：所述阀杆（6）与弓形缺口阀球（10）的定位孔贯穿弓形缺口阀球（10）的上半部分。
3.根据权利要求1所述的一种高耐腐蚀和冲蚀磨损的陶瓷球阀，其特征在于：所述阀体（1）、阀盖（4）和阀杆（6）均为金属合金材料；阀座（2）和弓形缺口阀球（10）为陶瓷材料；回弹垫片（3）和O型垫圈（9）为四氟材料。
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