CN104197062A - 小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面的结构，该结构包括阀体和堆焊阀座环，其主要技术方案为：在堆焊阀座环的密封面部位堆焊有司太立合金，堆焊阀座环的基体与阀体为同一种材料；堆焊阀座环被压入阀体内对应设置的座圈孔内，堆焊阀座环的外圆与座圈孔为过盈配合；堆焊阀座环压入后，其上端与阀体上座圈孔孔口相靠近处以激光焊接进行熔焊使两者上端融合相连为一体。本发明的有益效果是：能够使密封面的堆焊和加工的质量易于保证，使密封面部位在常温和高温工况时均能保持良好的密封性能和密封可靠性，阀体的生产周期短、生产成本相对较低。

Description

小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面的结构
技术领域
本发明涉及一种阀门结构，具体涉及一种锻钢截止阀的阀体密封面的结构。
背景技术
小口径锻钢截止阀是电站等行业的水、汽系统中配套安装数量较多的一类阀门，这类阀门在结构设计上一般均采用阀体和填料函一体式的结构，以消除如通常阀门所存在的体、盖连接处的外泄漏；阀体型式有如图1、图3所示的常规直通式和如图7所示的Y型直通式两种类型，其中Y型直通式的小口径锻钢截止阀由于流阻系数较小正得到越来越广泛的应用。由于阀体结构在其上端增加了填料函的高度，因而阀体中腔的深度要明显深于其它类型的截止阀。因为阀门中腔的深度较深，故阀体在密封面结构的设计和制造方面也有别于其它类型的阀门。目前在小口径高压锻钢截止阀阀体密封面的结构设计和制造工艺方面，国内厂家和国外企业所采取的方式并不一样，当然使用效果和性能也有所不同。国内厂家都是采用在阀体内腔密封面部位堆焊司太立合金后进行加工的方式(如图1和图2所示)，由于这种方式为深孔堆焊和加工，堆焊和加工难度大，因而密封面加工质量往往难以保证，所带来的影响包括两个方面：1、密封面的加工状况不佳，会给阀门的密封性能带来影响，同时也会增加阀门的关闭轴向力，现行的国产小口径锻钢截止阀的操作扭矩过大，这也是主要的影响因素之一；2、当阀体密封面采用堆焊、加工的方式时，阀体的加工过程需经过粗加工、预热堆焊和除应力热处理、校正精加工多道工序，除了制造难度大质量难以保证外，阀体加工周期长，生产成本偏高。
因为阀门密封面的设计制造质量的优劣将直接影响和决定阀门的使用性能，因而国外企业多采取了与国内厂家不同的方式，即采取预制好阀座环再嵌入阀体内的方式，如图3、图4所示是国外不少厂家的产品所采用的方式：阀座环为司太立合金经过粉末冶金成型工艺压制烧结成型再经磨削形成，通过过盈配合嵌压入阀体上阀座安装定位台阶孔内，由于阀体为一次加工成型，因此生产周期短、生产成本相对较低，同时阀座密封面由于是在阀体外加工、经过精细磨削完成，因而密封面的质量状况要明显优于国内产品的密封面。
由于过盈配合压配加工的加工和操作需要在阀体深孔内完成，对加工和嵌压的要求很高，加之阀门为高压阀门，因此实际生产中有时难以避免少数产品在压配面处出现泄漏。为了提高产品的密封可靠性，在阀体内以过盈配合的方式嵌压预制的司太立合金阀座环的基础上，国外有些企业也相继采用了一些旨在提高可靠性的附加的技术方案，图5所示是美国Yarway公司曾经持续采用了多年的一种方式，即在嵌压预制的司太立6号粉末冶金阀座环后，在阀体上靠近阀座环处采用滚压工装以钢珠滚压辗紧阀座环周围的阀体材料，以增加压配面处的接触比压，从而可增加密封可靠性。
上述在阀体内嵌压预制的司太立合金粉末冶金阀座环的方式存在一个难以克服的缺陷：小口径锻钢截止阀多用于高温高压工况，由于司太立合金的线胀系数要小于阀体材料的线胀系数，当阀门进入高温工况时，由于阀座环外圆与阀体上阀座安装定位台阶孔处的热膨胀不一致，会使阀座环与阀体压配面处的接触比压有所下降，对阀门的密封可靠性可能会带来影响。为了确保阀座环处的密封可靠性，目前美国Yarway公司在其小口径锻钢截止阀产品的阀体密封面处采用了如图6所示的结构，即采用铜锌合金在司太立合金粉末冶金阀座环与阀体座圈孔之间进行真空钎焊，使阀座环与阀体能融合连接为一体。应该说这种结构从保证阀门的密封可靠性来说比其它结构有了较大的改善和提高，但也存在不足之处：1、铜锌合金的熔点较低，因此阀门在高温工况下工作时，钎焊层因高温会使其机械性能有较大下降，从而会影响到阀门密封面部位的可靠性；2、铜锌钎料钎焊时的温度在900～1000℃左右，钎焊高温会在阀座环处产生一定的热应力，当阀门在高温工况工作时内应力逐渐释放，会使阀座环产生一定的变形，从而给阀门的密封可靠性带来影响。
发明内容
为了克服现有结构所存在的上述的一些不足之处，本发明提出了一种密封面堆焊和加工质量易于保证、常温和高温工况时均能保持良好的密封性能和密封可靠性、生产周期短、生产成本相对较低的小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面结构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面的结构，该结构包括阀体和堆焊阀座环，其主要技术方案为：在堆焊阀座环的密封面部位堆焊司太立合金，堆焊阀座环加工后压入阀体内对应设置的阀座安装定位台阶孔内，堆焊阀座环的外圆与阀座安装定位台阶孔的内孔为过盈配合，堆焊阀座环压入后，其上端与阀体上阀座安装定位台阶孔孔口相靠近处以激光焊接进行熔焊使两者上端融合相连为一体。
为了提升该结构的使用效果，还附加下述进一步的技术方案：堆焊阀座环的基体所采用的材料与阀体材料为同一种材料。
本发明的有益效果是：在小口径高压锻钢截止阀产品上采用本发明所提出的阀体密封面结构后，能够使密封面的堆焊和加工的质量易于保证，使密封面部位在常温和高温工况时均能保持良好的密封性能和密封可靠性，阀体的生产周期短、生产成本相对较低。
附图说明
图1是现行国内小口径高压锻钢截止阀产品的阀体结构示意图。
图2是图1所示的的阀体密封面部位结构的局部放大示意图。
图3是现行国外一些小口径高压锻钢截止阀产品的阀体密封面结构示意图。
图4是图3所示的的阀体密封面部位结构的局部放大示意图。
图5是美国Yarway公司曾经采用的小口径锻钢截止阀阀体密封面部位结构的示意图。
图6是美国Yarway公司目前采用的小口径锻钢截止阀阀体密封面部位结构的示意图。
图7是本发明所提出的小口径高压锻钢截止阀产品的阀体密封面部位结构的示意图。
图8是图7所示的的阀体密封面部位结构的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图7和图8所示，是本发明所提出的小口径高压锻钢截止阀阀体密封面结构的技术方案应用于小口径Y型锻钢截止阀的阀体密封面处的一个具体实施方案的示意图。
该结构的零件包括阀体和堆焊阀座环，堆焊阀座环在粗加工后通过真空感应堆焊工艺在密封面部位堆焊司太立6号合金，经回火消除内应力后进行精加工和粗研密封面。预制的堆焊阀座环经检验符合要求后被压入阀体内对应设置的阀座安装定位台阶孔内，堆焊阀座环的外圆与阀座安装定位台阶孔的内孔为过盈配合，过盈量设置为0.015～0.025mm；阀座环在压入的最后阶段需要增加压紧力使阀座环的下端面与阀座安装定位台阶孔的下端面完全贴紧，其作用一是为了增强阀座环与阀体配合表面之间的密封能力，二是为了使阀门在使用时在阀杆关紧轴向力的作用下阀座环不会因下端面未贴紧而下移导致上侧的熔焊焊缝被撕裂，造成阀门泄漏。堆焊阀座环压入后，其上端与阀体上阀座安装定位台阶孔孔口相靠近处，在激光焊接设备上对环缝进行激光熔焊，使两者上端融合相连为一体。阀体密封面在装配前进行精研。
为了使本发明的基本技术方案更好地达到预期的效果，本结构另外还附加了下述进一步的技术方案：堆焊阀座环的基体所采用的材料与阀体材料为同一种材料。阀座环的基体材料与阀体材料采用同一种材料，则两者的线胀系数相同，当阀门在高温工况使用时，阀座环外圆与阀体上阀座安装定位台阶孔处的热膨胀基本一致，因而阀座环与阀体压配面处的接触比压也不会有明显变化，这将有利于使阀门保持良好的密封可靠性。
阀体密封面采用由预制的堆焊阀座环进行嵌压、激光熔焊的方式来形成，与现行的国外产品的结构和技术相比，有如下三个优点：1、与国外产品的整体司太立合金阀座环相比，本发明的技术方案采用局部堆焊司太立合金的阀座环，在满足相同的使用性能的同时，贵重合金的消耗量有较大减少，因而阀座环的制造成本会有较大的下降；2、与国外产品采用以钢珠滚压辗紧或以低熔点的铜锌合金真空钎焊来固定阀座环的方式相比，本发明的技术方案采用激光焊接工艺对嵌压入阀体内的阀座环与阀体之间进行熔焊，相当于在阀座环与阀体之间的过盈配合面之外又增加了一道可靠的密封焊，从而使阀体密封面部位能够获得更为优良的密封可靠性；3、与国外产品采用与阀体材料的线胀系数有较大差异的整体粉末冶金阀座环相比，本发明的技术方案所采用的堆焊阀座环与阀体上阀座安装定位台阶孔的热膨胀状况基本一致，更有利于保证阀体密封面部位的密封可靠性。
与现行国内产品采用在阀体内腔密封面部位堆焊司太立合金后进行加工的结构和技术相比，本发明的技术方案采用预制的堆焊阀座环进行嵌压、激光熔焊的方式有如下二个优点：1、由于密封面是在阀体外堆焊和加工完成，因而堆焊和加工的难度大大降低，密封面的加工精度和质量也大大提高，同时也能保证密封面上不会存在裂纹、气孔等缺陷，阀门的密封能力和密封可靠性会有较大的提升；2、阀体为一次精加工成型，产品生产周期缩短，阀体制造成本也有所降低。
以上结合附图和实施例对本发明的技术方案作了具体的说明，但这些附图和说明不能被理解为限制了本发明的范围。本技术领域的技术人员应该知晓，本发明不受上述实施例和附图的限制，其保护范围由所附的权利要求书所界定，任何在不超出本发明权利要求书所界定的范围内的各种改动、变型所形成的技术方案，都没有偏离本发明的精神和技术实质，仍然会属于本发明的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面的结构，它包括阀体和堆焊阀座环，其特征在于：在堆焊阀座环的密封面部位堆焊有司太立合金，堆焊阀座环加工后被压入阀体内对应设置的阀座安装定位台阶孔内，堆焊阀座环的外圆与阀座安装定位台阶孔的内孔为过盈配合，堆焊阀座环压入后，其上端与阀体上阀座安装定位台阶孔孔口相靠近处被以激光焊接进行熔焊使两者上端融合相连为一体。
2.根据权利要求1所述的小口径高压锻钢截止阀的阀体密封面的结构，其特征在于：堆焊阀座环的基体所采用的材料与阀体材料为同一种材料。
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