CN104864114A - 带衬层的偏心球阀及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带衬层的偏心球阀及其制备方法，球阀包括阀体、阀轴和阀芯，其特征在于：所述阀体内部设有衬层，阀体的侧面设有进流口和出流口，阀体的顶面和底面分别设有安装孔，大压盖安装在安装孔内，所述阀芯通过大压盖支撑固定在阀体内，阀轴由上阀轴和下阀轴构成；上阀轴和下阀轴分别穿过安装在阀体顶面和底面的大压盖后与阀芯连接，大压盖与阀轴之间设有填料垫、填料和轴承套，填料压盖将填料垫、填料和支撑阀轴旋转的轴承套压在大压盖内。本发明的球阀具有设置巧妙，生产成本低，安装方便，密封性好，可适应各种介质等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体是一种使用在环境比较恶劣的带衬层的偏心球阀及其制备方法。
技术背景
目前，在管道中起截断介质的球阀种类很多，偏心半球阀就是其中的一种，它适用于液体、气体或除渣等介质在输送管道的控制与输送，主要作用是在管路中切断、分配和改变介质的流动速度和方向，偏心半球阀的关闭件是个半球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启或关闭的目的，它广泛使用于钢铁、水电、制糖、纸业、市政供水、污水处理等等场合，效果也很好。所以，有人发明了一些偏心半球阀，公开文献也报导了一些，例如：
1、中国专利：节能偏心半球阀，申请号：CN201010295588.X，申请日：2010.09.29，公开号：CN101943273A，公开日：2011.01.12，申请人：凃习刚，地址：湖北省武汉市青山区冶金31街24 门7号，发明人：凃习刚，摘要：该发明涉及球阀，特别是一种节能偏心半球阀，包括阀体，阀体中配置有偏心阀轴，偏心阀轴上设置有密封球冠，其不同之处在于：还包括一与密封球冠相配置并可调节的阀座，所述阀座安装在阀体介质出口处的侧壁内侧，所述阀体介质出口处的侧壁上与阀座相应的圆周部位安装有两组螺钉，其中一组螺钉穿过阀体侧壁通孔与阀座的端面上的螺孔螺纹连接，另一组螺钉穿过阀体侧壁螺孔后其螺钉前端用于顶压阀座端面，两组螺钉在圆周位置呈间隔排列，两组螺钉相互配合从而调节及固定阀座的位置，使得阀座与密封球冠之间形成可靠的密封副。该发明可一次完成装配，且调试方便，另外还显著的加大了阀门的介质流通面积，降低了介质流通阀门的压力损失，节能效果明显。
2、中国专利：偏心半球阀，申请号：CN201010167843.2，申请日：2010.04.30，公开号：CN101832402A，公开日：2010.09.15，发明人：许国荣，摘要：该发明公开了一种偏心半球阀，包括有阀体和半球形阀芯，所述阀体的侧面设有进流口、出流口，所述阀体的顶部和底部分别设有轴承座，所述阀体顶部的轴承座内固定安装有上轴套，上轴套内转动安装有上半轴，所述阀体底部的轴承座内固定安装有下半轴，下半轴的一端伸入阀体内，且伸出端转动安装有下轴套，所述上、下半轴与轴承座之间密封配合，且上半轴、下轴套的对应端分别固定安装有半球形阀芯，半球形阀芯位于阀体进流口、出流口之间的流道上，且与阀体流道一侧密封配合。
3、中国专利：双向硬密封偏心半球阀，申请号：CN200920087802.5，申请日：2009.08.04，公开号：CN201547301U，公开日：2010.08.11，申请人：武汉大禹阀门制造有限公司，地址：湖北省武汉市沌口武汉经济技术开发区沌阳科技工业园武汉大禹阀门制造有限公司，发明人：李习洪；梁碧华，摘要：该实用新型公开了一种双向硬密封偏心半球阀，它包括阀体，阀体上连接偏心阀轴，偏心阀轴上连接密封球冠，其特征在于阀体介质出口的流道上连接反向浮动密封阀座。该实用新型在管道的施工与维修方便、有效防止介质回流、节约投资，特别是在如环网、地下管网、有反向水头的管道等系统中具有很大的优越性和很高的经济效益。该阀能适用于地面与地下(直埋)管道，操作灵活，密封可靠，使用寿命长。该阀所有零部件均不含对介质产生污染的成分，超长使用不锈蚀，可适用于直饮水管道。其结构简单，安装方便。
4、中国专利：偏心半球阀，申请号：201210555363.2，申请日：2012.12.19，申请人：武汉大禹阀门股份有限公司，地址：430056 湖北省武汉市武汉经济技术开发区沌阳科技工业园，发明人：李习洪、易考文，摘要：该发明公开了一种偏心半球阀，它包括阀体，阀体内设有相互配合的阀座和球冠，所述的阀座和阀体轴向之间设有压圈，压圈通过螺钉和弹性垫圈的相互配合安装在阀座和阀体轴向之间，压圈、阀座与阀体之间存在轴向间隙，在阀体或阀座的径向密封圆柱面上至少开设有一个圈槽，圈槽内套装有密封圈；在压圈上沿轴向还设有多个紧定螺钉，紧定螺钉的顶端端面顶在阀体的端面上。该发明与原来结构相比，几乎没有什么变化，不需要增加大的费用，就能解决背景技术中的问题，且可降低对装配人员的技术要求，缩短装配周期，生产效率大幅提升，维修更方便快捷。
但是经本发明人的长期实践，如当球阀使用在环境比较恶劣的污水处理、制糖、石化、化工、造纸、食品等行业，尤其是在制糖时，一是由于它们的介质成分较复杂，其介质形状有时为颗粒，有时为液体，并有很强的腐蚀性，二是温度高变化范围大，这些都对阀体阀瓣的材质提出了非常高要求，而现有的阀门采用的阀体都是由碳素钢、合金、铜、纯钛、钛合金，以及不锈钢一次铸造而成，材料成本很高，而实际上只与介质接触部位才需要特殊材料，材料浪费很严重，造成阀门价格居高不下，如何降低阀门的成本，而又使阀门能够适用介质需要，也就成为一个难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种设置巧妙，成本低，安装方便，密封性好，适应性广的特殊合金衬层的偏心球阀及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明的带衬层的偏心球阀，包括阀体、阀轴和阀芯，其特征在于：所述阀体内部设有采用特殊合金制成的衬层，阀体的侧面设有进流口和出流口，阀体的顶面和底面分别设有安装孔，大压盖安装在安装孔内，所述阀芯通过大压盖支撑固定在阀体内，阀轴由上阀轴和下阀轴构成；上阀轴和下阀轴分别穿过安装在阀体顶面和底面的大压盖后与阀芯连接，大压盖与阀轴之间设有填料垫、填料和轴承套，填料压盖将填料垫、填料和支撑阀轴旋转的轴承套压在大压盖内。
所述的阀芯和大压盖之间还可设有阀芯轴套，所述的阀芯采用左阀芯和右阀芯双偏心半球体状的阀芯或单偏心半球体状的阀芯。
所述的填料为氟橡胶。
所述的阀体和大压盖之间安装有压盖密封圈。
所述阀体的进流口和/或出流口通过压盘安装有阀座。
所述的安装在阀体顶面的大压盖上安装有上支架。
所述的上支架安装有控制上阀轴旋转的涡轮箱。
所述的下阀轴通过轴套连接带有底盖的下支架，下支架安装固定在阀体底面的大压盖上。
所述的阀体的制备方法包括以下步骤：
（1）、采用熔模铸造方法使用合金材料精密铸造衬层，所述的合金材料为不锈钢、钛合金、铜合金、铁锰合金。
（2）、在衬层铸造成型后，对衬层进行钝化处理。
（3）、将衬层进行钝化处理后，在其外部涂上一层陶瓷涂料，陶瓷涂料的厚度为0.1-3mm。
（4）、将涂好陶瓷涂料后的衬层加热升温至250-350℃。
（5）、将上述处理后的衬层放入水玻璃做好的沙模中作为预埋，快速浇注外层材料，外层材料采用碳钢或球墨铸铁。
（6）、浇注完成后迅速对衬层进行冷却，冷却至300-400℃后，再让其自然冷却。
（7）、自然冷却至常温后对整体进行打磨、定性、喷砂处理。
（8）、经上述处理后对衬层内腔进行钝化处理。
（9）、最后按尺寸要求加工即可得到阀体。
所述的钝化处理是用ATMP（氨基三甲撑膦酸）溶液进行浸泡处理，浸泡的时间10-30分钟，温度30-50℃，ATMP（氨基三甲撑膦酸）溶液的浓度为0.8-1.2M，PH值为0.5-2。
所述的陶瓷涂料采用耐高温陶瓷涂料，它由以下原料组份组成：
高岭土 44～48份；
改性环氧树脂 20-50份；
石英粉 10-30份；
丙酮 7～8份；
磷酸二氢铝 6～7份；
聚氨酯粉末 3～5份；
所述的磷酸二氢铝基料用氢氧化铝或氧化铝与磷酸反应合成，采用重量浓度85％的磷酸溶液与氢氧化铝粉料在液相中反应合成，反应温度为110-130℃。
本发明的有益效果是：
1. 结构简单，适应性广，本发明的特殊合金衬层的偏心球阀，阀芯是通过大压盖安装在阀体内，再安装阀轴，配合间隙小，同心、同轴度得到了提高，减少窜动量，较耐磨损，在填料磨损后也不会漏油，且安装阀芯方便，制造比较容易实现，生产流程简单，节约了成本，本球阀不但能广泛应用于钢铁、水电、污水处理、制糖、市政供水和城市采暖供热等场合，尤其适合使用于化工、污水处理、制糖、石化以及纸业等环境比较恶劣条件下工作。
2. 密封性能好。本球阀的阀体和大压盖之间安装有压盖密封圈，大压盖内还安装有填料垫、填料填料压盖，密封效果好，克服了阀轴与阀体之间的密封性不佳，轴承与物料完全隔开，轴承不受侵蚀，解决了阀门的温度( 隔热) 和耐磨变化而产生的泄漏难题，避免了阀门每年拆解维修和保养，大大的减轻工人的劳动强度。
3、可降低对装配人员的技术要求，缩短装配周期，生产效率大幅度提升，维修方便快捷。
4、本发明带衬层的偏心球阀，通过大压盖将阀芯安装在阀体内，比采用传统的安装方式的寿命提高两倍以上。
5、流通面积大，通道内无任何阻碍物，且内腔大，液流可顺利通过阀门无流动压差。
6、阀体采用碳素钢内衬不锈钢结构，达到耐冲刷、抗气蚀，有极好的强度和耐强酸强碱强磨损，还能降低生产成本。
7、填料压盖将填料垫、填料和支撑阀轴旋转的轴承套压在大压盖内，轴承与物料完全隔开，轴承不受侵蚀，寿命更长。
附图说明
图1是本发明带衬层的偏心球阀的结构示意图；
图中部件名称及序号为:
涡轮箱1、上支架2、上阀轴3、填料压盖4、大压盖5、压盖密封圈6、轴承套7、填料垫8、填料9、阀芯10、阀座11、压盘12、阀体13、下阀轴14、轴套15、底盖16、下支架17、衬层18。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合附图，对本发明做进一步说明。
如图所示：本发明的带衬层的偏心球阀，包括阀体13、阀轴和阀芯10，其特征在于：所述阀体13内部设有采用不锈钢制成的衬层18，阀体13的侧面设有进流口和出流口，阀体13的顶面和底面分别设有安装孔，大压盖5安装在安装孔内，所述阀芯10通过大压盖5支撑固定在阀体13内，阀轴由上阀轴3和下阀轴14构成；上阀轴3和下阀轴14分别穿过安装在阀体13顶面和底面的大压盖5后与阀芯10连接，大压盖5与阀轴之间设有填料垫8、填料9和轴承套7，填料压盖4将填料垫8、填料9和支撑阀轴旋转的轴承套7压在大压盖5内。
所述的阀芯10和大压盖5之间还可设有阀芯轴套，所述的阀芯10采用左阀芯和右阀芯双偏心半球体状的阀芯或单偏心半球体状的阀芯。
所述的填料9为氟橡胶。
所述的阀体13和大压盖5之间安装有压盖密封圈6。
所述阀体13的进流口和/或出流口通过压盘12安装有阀座11。
所述的安装在阀体13顶面的大压盖5上安装有上支架2。
所述的上支架2安装有控制上阀轴3旋转的涡轮箱1。
所述的下阀轴14通过轴套15连接带有底盖16的下支架17，下支架17安装固定在阀体13底面的大压盖5上。
所述的阀体13的制备方法包括以下步骤：
第一步、采用熔模铸造方法使用合金材料精密铸造衬层18，所述的合金材料为不锈钢、钛合金、铜合金、铁锰合金。
第二步、在衬层18铸造成型后，对衬层18进行钝化处理。
第三步、将衬层18进行钝化处理后，在其外部涂上一层陶瓷涂料，陶瓷涂料的厚度为0.1-3mm。
第四步、将涂好陶瓷涂料后的衬层18加热升温至250-350℃。
第五步、将上述处理后的衬层18放入水玻璃做好的沙模中作为预埋，快速浇注外层材料，外层材料采用碳钢或球墨铸铁。
第六步、浇注完成后迅速对衬层18进行冷却，冷却至300-400℃后，再让其自然冷却。
第七步、自然冷却至常温后对整体进行打磨、定性、喷砂处理。
第八步、经上述处理后对衬层18内腔进行钝化处理。
第九步、最后按尺寸要求加工即可得到阀体13。
所述的钝化处理是用ATMP（氨基三甲撑膦酸）溶液进行浸泡处理，浸泡的时间10-30分钟，温度30-50℃，ATMP（氨基三甲撑膦酸）溶液的浓度为0.8-1.2M，PH值为0.5-2。
所述的陶瓷涂料采用耐高温陶瓷涂料，它由以下原料组份组成：
高岭土 44～48份；
改性环氧树脂 20-50份；
石英粉 10-30份；
丙酮 7～8份；
磷酸二氢铝 6～7份；
聚氨酯粉末 3～5份；
所述的磷酸二氢铝基料用氢氧化铝或氧化铝与磷酸反应合成，采用重量浓度85％的磷酸溶液与氢氧化铝粉料在液相中反应合成，反应温度为110-130℃。
实施例1
首先制备耐高温陶瓷涂料，将氢氧化铝或氧化铝与磷酸反应合成，采用重量浓度85％的磷酸溶液与氢氧化铝粉料在液相中反应合成，反应温度为110-130℃，得到磷酸二氢铝，然后按照以下重量份配比：
高岭土 44～48份、改性环氧树脂 20-50份、石英粉 10-30份、丙酮7～8份、磷酸二氢铝 6～7份和聚氨酯粉末3～5份，制得耐高温陶瓷涂料。
应用实施例
2013 年1月，广西南宁某糖厂使用本带衬层的偏心球阀于制糖工艺中。该糖厂制造过程中的介质主要为糖浆和蒸汽(放糖，煮糖，物料)，球阀使用的环境状况温度高，变化范围大；介质形状有时为颗粒，有时为液体，有时为两相流，经过该糖厂3 个月的试用，本偏心球阀完全达到了使用环境的要求，解决了阀门的温度( 隔热) 和耐磨变化而产生的泄漏问题，而且当榨季停产后对球阀进行拆开检查发现，阀门密封部位无任何磨损，衬层无腐蚀，仍然可以继续使用，本阀门真正达到了免于维护和免保养的特点，比原来使用市面上偏心球阀的寿命提高了数倍以上。2013年3月在湖南某电化厂，使用本带衬层气动偏心半球阀，使用介质为12%硫酸溶液，温度为90度，带有锰矿石颗粒，在一年使用中无泄漏，拆解观察无腐蚀，由于采用衬层，大大节约了生产采购成本。
上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述实例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种带衬层的偏心球阀，包括阀体（13）、阀轴和阀芯（10），其特征在于：所述阀体（13）内部设有衬层（18），阀体（13）的侧面设有进流口和出流口，阀体（13）的顶面和底面分别设有安装孔，大压盖（5）安装在安装孔内，所述阀芯（10）通过大压盖（5）支撑固定在阀体（13）内，阀轴由上阀轴（3）和下阀轴（14）构成；上阀轴（3）和下阀轴（14）分别穿过安装在阀体（13）顶面和底面的大压盖（5）后与阀芯（10）连接，大压盖（5）与阀轴之间设有填料垫（8）、填料（9）和轴承套（7），填料压盖（4）将填料垫（8）、填料（9）和支撑阀轴旋转的轴承套（7）压在大压盖（5）内。
2.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的阀芯（10）和大压盖（5）之间还设有阀芯轴套，所述的阀芯（10）采用左阀芯和右阀芯双偏心半球体状的阀芯或单偏心半球体状的阀芯。
3.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的填料（9）为氟橡胶。
4.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的阀体（13）和大压盖（5）之间安装有压盖密封圈（6）。
5.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述阀体（13）的进流口和/或出流口通过压盘（12）安装有阀座（11）。
6.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的安装在阀体（13）顶面的大压盖（5）上安装有上支架（2）。
7.根据权利要求6所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的上支架（2）安装有控制上阀轴（3）旋转的涡轮箱（1）。
8.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的下阀轴（14）通过轴套（15）连接带有底盖（16）的下支架（17），下支架（17）安装固定在阀体（13）底面的大压盖（5）上。
9.根据权利要求1所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的阀体（13）的制备方法包括以下步骤：
（1）、采用熔模铸造方法使用合金材料精密铸造衬层（18），所述的合金材料为不锈钢、钛合金、铜合金、铁锰合金；
（2）、在衬层（18）铸造成型后，对衬层（18）进行钝化处理；
（3）、将衬层（18）进行钝化处理后，在其外部涂上一层陶瓷涂料，陶瓷涂料的厚度为0.1-3mm；
（4）、将涂好陶瓷涂料后的衬层（18）加热升温至250-350℃；
（5）、将上述处理后的衬层（18）放入水玻璃做好的沙模中作为预埋，快速浇注外层材料，外层材料采用碳钢或球墨铸铁；
（6）、浇注完成后迅速对衬层（18）进行冷却，冷却至300-400℃后，再让其自然冷却；
（7）、自然冷却至常温后对整体进行打磨、定性、喷砂处理；
（8）、经上述处理后对衬层（18）内腔进行钝化处理；
（9）、最后按尺寸要求加工即可得到阀体（13）；
所述的钝化处理是用ATMP（氨基三甲撑膦酸）溶液进行浸泡处理，浸泡的时间10-30分钟，温度30-50℃，ATMP（氨基三甲撑膦酸）溶液的浓度为0.8-1.2M，PH值为0.5-2。
10.根据权利要求9所述的带衬层的偏心球阀，其特征在于：所述的陶瓷涂料采用耐高温陶瓷涂料，它由以下原料组份组成：
高岭土 44～48份；
改性环氧树脂 20-50份；
石英粉 10-30份；
丙酮 7～8份；
磷酸二氢铝 6～7份；
聚氨酯粉末 3～5份；
所述的磷酸二氢铝基料用氢氧化铝或氧化铝与磷酸反应合成，采用重量浓度85％的磷酸溶液与氢氧化铝粉料在液相中反应合成，反应温度为110-130℃。
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