CN107461510A - 一种煤化工防结垢自洁锁渣阀 - Google Patents

一种煤化工防结垢自洁锁渣阀 Download PDF

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Abstract

本发明属于煤化工气化炉锁渣系统技术领域，具体涉及一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，包括阀体，阀体设有左右贯穿的通道，球体外壁左右端面于通孔外侧设有凸环，球体外壁前后侧面也设有凸环，通道内于球体左右两侧各设有一个阀座，阀座远离球体一端端面外侧设有弹簧腔，内圈内设有断面为倒梯形的阀座密封垫，弹簧腔内于第二扣环内侧远离球体一端端面还设有断面为直角梯形的锥度防尘垫，锥度防尘垫和第二扣环远离球体一端位于第一环形缺口内。其目的是：解决现有的阀球结构缺陷导致的在使用一段时间后，因为无自洁结构，阀体中腔长时间积渣以及阀座弹簧腔内极易进渣，累积后造成阀门开关力矩加大，或者弹簧抱死的问题。

Description

一种煤化工防结垢自洁锁渣阀
技术领域
本发明属于煤化工气化炉锁渣系统技术领域，具体涉及一种煤化工防结垢自洁锁渣阀。
背景技术
锁斗系统主要由渣罐、锁渣阀、排渣阀、冲洗水罐等组成,并设置了一套复杂的自动循环控制系统,用于定期收集炉渣。在排渣时锁斗和气化炉隔离锁斗循环分为减压、清洗、排渣和充压部分,每个循环约30min,保证在不中断气化炉运行的情况下定期排渣。锁斗系统一般由4 台阀门形成一组,其中2台阀门用于进口集渣和锁渣,一台阀门用于出口排渣,一台用于锁斗冲洗水切断。在集渣时需给渣罐充压,渣罐压力与气化炉接近时打开锁渣阀。集渣后,关闭锁渣阀门,对渣罐卸压,排到常压后打开排渣阀门。排渣结束并冲洗完渣罐后,关闭排渣阀,然后对渣罐充压,依次重复循环。在整个循环过程中运行的工艺介质一般为占20％固体颗粒的渣水混合物,混合物中固体颗粒最大的粒度可达50mm。阀门入口压力一般为4.4MPa(最高达8.4MPa), 温度为140～260℃。
(1)工况系统4.4～8.4MPa压力所形成的高速流体对阀门内件,如阀座、阀杆和关闭件等造成极大冲击,极易对内件表面快速冲蚀,使内件损坏。
(2)渣水混合物中具有无数大大小小的硬质颗粒掺杂在高速流体中流动,对阀门内件撞击并冲刷,使阀杆与轴孔、阀座与关闭件接触表面间产生严重摩擦,从而发生剧烈磨损,使阀门打不开或关不严。
(3)渣水混合物本身具有一定的腐蚀性,容易腐蚀被固体颗粒介质冲击破坏而暴露的新鲜表面,从而使阀门加速损坏。
(4)渣水混合物的灰渣极易积沉并粘附在关闭件表面,微小的灰渣甚至会侵入阀座组件的内部,造成阀座活动失效,使阀门泄漏甚至无法使用。
(5)锁渣阀的口径一般为DN300及以上,口径较大,在高压力流体介质的作用下,对阀门密封面将形成较大的密封比压。同时,阀门在高压状态下开启,而固体颗粒介质的摩擦阻力较大, 容易造成阀门卡阻现象,因而阀门实际开启力矩远远大于一般流体介质在相同压力下的力矩。
锁渣阀的使用：依靠执行机构驱动。旋转90°，控制阀门开关位，阀门关闭时候要求其密封到CLASSV级，且要开关顺畅。
目前锁斗系统锁斗锁渣阀大部分采用固定式球阀，一般阀门在使用一段时间后，因为无自洁结构，阀体中腔以及阀座弹簧腔内极易进渣，累积后造成阀门开关力矩加大，或者弹簧抱死，
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，用来解决现有的阀球结构缺陷导致的在使用一段时间后，因为无自洁结构，阀体中腔长时间积渣以及阀座弹簧腔内极易进渣，累积后造成阀门开关力矩加大，或者弹簧抱死的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，包括阀体，所述阀体设有左右贯穿的通道，所述阀体左右两端于通道外侧设有法兰盘，所述阀体内设有球体，所述球体左端面中央位置设有通孔，所述球体外壁左右端面于通孔外侧设有凸环，所述球体外壁前后侧面也设有凸环，所述每两个相邻的凸环之间相互连接，所述四个凸环的外侧面位于同一球面，所述四个凸环的外侧面所在的球面所对应的球心与球体的球心相重合，所述凸环与球体一体成型，所述球体上端面设有球杆，所述球体下端面设有转轴，所述通道内于球体左右两侧各设有一个阀座，所述阀座靠近球体一端端面与凸环外侧面所在球面贴合，所述阀座远离球体一端端面外侧设有弹簧腔，所述弹簧腔包括内圈和外圈，所述内圈的内径尺寸大于外圈的内径尺寸，所述外圈位于内圈外侧，所述内圈内设有断面为倒梯形的阀座密封垫，所述弹簧腔内于阀座密封垫远离球体一端还设有断面为倒L形的第一扣环，所述第一扣环靠近球体一端位于内圈内，所述第一扣环远离球体一端位于外圈内，所述外圈内于第一扣环远离球体一端设有断面为倒T形的第二扣环，所述弹簧腔内于第二扣环外侧左右两端面均设有第一碟簧，所述弹簧腔内于第二扣环内侧远离球体一端端面还设有断面为直角梯形的锥度防尘垫，所述阀座外侧设有衬套，所述衬套靠近球体一端端面设有与外圈相匹配的环状凸起，所述环形凸起靠近球体一端端面内侧设有设有第一环形缺口，所述锥度防尘垫和第二扣环远离球体一端位于第一环形缺口内，所述通道内于衬套外侧设有螺塞，所述阀体上方于球体上方设有阀盖，所述阀盖与阀体通过螺栓连接，所述阀盖上方设有支架，所述阀盖上方于支架内侧设有压盖，所述球杆穿过阀盖、支架和压盖露出。
采用上述技术方案的发明，在装配时，先将下轴套以及轴套耐磨垫装入阀体，再把阀球装入阀体，然后将轴套耐磨垫以及上轴套依次套入球杆，再将阀盖装在阀体上，通过螺栓固定，之后将填料密封垫和压盖依次装入阀盖，然后把第二碟簧装于压盖之上，最后将阀座装入阀体，然后把阀座密封垫放入内圈，第一扣环装入阀体，第一碟簧和第二扣环装入阀体，然后把锥度防尘垫装入阀体，再在通道内套入衬套装入，最后把螺塞旋入阀体。
使用时，通过旋转球杆实现球体的旋转，从而实现对管路内渣水混合物的通断，即当球体带通孔一面正对管路时，管路连通，当球体侧面正对管路时，管路被截断；通过凸环形成的刮刀对阀体中腔的积渣进行清理，防止阀体中腔内积渣长时间积累导致阀门开关力矩加大；同时，在旋转时，当管路未与球体带通孔一面正对和球体正侧面正对管路时，管道内的渣水混合物从凸环处进入阀体中腔，对阀体中腔进行冲刷，防止阀体中腔内的积渣长时间停留，导致积渣凝结，使阀门开关力矩加大；而且，通过凸环与阀座接触，相对于没有凸环，使用球体与阀座直接接触的球体相比，减少了球体与阀座的接触面积，在旋转球体时，更加省力。
通过单独设计的锥度防尘垫，利用第二扣环和第一碟簧的反推力将锥度防尘垫压紧在第一环形缺口内，避免渣滓进入弹簧腔，从而避免阀座活动失效以及造成发明泄漏或者卡死。
进一步限定，所述阀座靠近球体一端为锐角。这样的结构设计，阀座靠近球体一端形成一个新的刮刀，与球体上的凸环形成的刮刀形成互补，可对阀球上的积渣进行清理，实用性更强。
进一步限定，所述法兰盘与阀体一体成型。这样的结构设计，防止因阀门与管道配装时以及阀门温度升高后而产生应力，而造成阀门内部件产生位移，实用性较强。
进一步限定，所述阀盖与支架一体成型。这样的结构设计，与现有的阀盖与支架使用分离式、螺栓连接想比，可减少阀盖与支架之间的应力，且减少一组连接支架与阀盖的螺栓，同时防止因执行机构的作用力而产生阀门抖动。
进一步限定，所述锥度防尘垫与阀座的接触面处设有通气槽，所述通气槽深度尺寸为 0.2mm～0.5mm。这样的结构设计，可避免由于阀座密封垫和锥度防尘垫的密封使弹簧腔形成真空，实用性较强。
进一步限定，所述压盖下端面内侧设有第二环形凹槽，所述阀盖上端面于第二环形凹槽对应位置设有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽内设有填料密封垫，所述第三环形凹槽内于填料密封垫上方设有压圈，所述压圈上部位于第二环形凹槽内，所述第二环形凹槽内于压圈上端面设有第二碟簧，所述压盖与阀盖通过螺栓连接。这样的结构设计，通过第二碟簧对填料密封垫补充预紧力，可防止因填料密封垫老化，导致的预紧力的丢失。
进一步限定，所述球杆于球体上方套设有上轴套，所述球杆于球体与上轴套之间套设有耐磨垫，所述转轴于球体下方套设有下轴套，所述转轴于球体与下轴套之间也套设有耐磨垫。这样的结构设计，上轴套和下轴套可方便球体的旋转，耐磨垫可避免上轴套、下轴套与球体直接接触。
进一步限定，所述支架上端面设有对孔。这样的结构设计，方便连接拧紧连接压盖和阀盖的螺栓。
进一步限定，所述球体与球杆和转轴一体成型。这样的结构设计，可增强球体与球杆和转轴的连接强度，实用性更强。
进一步限定，所述球体表面和凸环表面均整体喷涂有硬质合金粉。这样的结构设计，可提高阀球的耐磨以及耐冲刷能力。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种煤化工防结垢自洁锁渣阀实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图；
图3为图1中B处的放大结构示意图；
图4为本发明一种煤化工防结垢自洁锁渣阀实施例中球体的结构示意图；
主要元件符号说明如下：
球体1、通孔11、凸环12、球杆13、键槽131、转轴14、上轴套15、下轴套16、阀体2、法兰盘21、阀座3、阀座密封垫31、第一扣环32、第二扣环33、第一碟簧34、锥度防尘垫35、衬套4、环状凸起41、螺塞5、阀盖6、支架61、压盖7、填料密封垫71、压圈72、第二碟簧73。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1～4所示，本发明的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，包括阀体2，阀体2设有左右贯穿的通道，阀体2左右两端于通道外侧设有法兰盘21，阀体2内设有球体1，球体1左端面中央位置设有通孔11，球体1外壁左右端面于通孔11外侧设有凸环12，球体1外壁前后侧面也设有凸环12，每两个相邻的凸环12之间相互连接，四个凸环12的外侧面位于同一球面，四个凸环 12的外侧面所在的球面所对应的球心与球体1的球心相重合，凸环12与球体1一体成型，球体1 上端面设有球杆13，球体1下端面设有转轴14，通道内于球体1左右两侧各设有一个阀座3，阀座3靠近球体1一端端面与凸环12外侧面所在球面贴合，阀座3远离球体1一端端面外侧设有弹簧腔，弹簧腔包括内圈和外圈，内圈的内径尺寸大于外圈的内径尺寸，外圈位于内圈外侧，内圈内设有断面为倒梯形的阀座密封垫31，弹簧腔内于阀座密封垫31远离球体1一端还设有断面为倒L形的第一扣环32，第一扣环32靠近球体1一端位于内圈内，第一扣环32远离球体1一端位于外圈内，外圈内于第一扣环32远离球体1一端设有断面为倒T形的第二扣环33，弹簧腔内于第二扣环33外侧左右两端面均设有第一碟簧34，弹簧腔内于第二扣环33内侧远离球体1一端端面还设有断面为直角梯形的锥度防尘垫35，阀座3外侧设有衬套4，衬套4靠近球体1一端端面设有与外圈相匹配的环状凸起41，环形凸起41靠近球体1一端端面内侧设有设有第一环形缺口，锥度防尘垫35和第二扣环33远离球体1一端位于第一环形缺口内，通道内于衬套4外侧设有螺塞5，阀体2上方于球体1上方设有阀盖6，阀盖6与阀体2通过螺栓连接，阀盖6上方设有支架61，阀盖6上方于支架61内侧设有压盖7，球杆13穿过阀盖6、支架61和压盖7露出。
本实施例中，在装配时，先将下轴套16以及轴套耐磨垫装入阀体2，再把阀球1装入阀体2，然后将轴套耐磨垫以及上轴套15依次套入球杆13，再将阀盖6装在阀体2上，通过螺栓固定，之后将填料密封垫71和压盖72依次装入阀盖6，然后把第二碟簧73装于压盖72之上，最后将阀座3装入阀体2，然后把阀座密封垫31放入内圈，第一扣环32装入阀体3，第一碟簧34和第二扣环33装入阀体3，然后把锥度防尘垫35装入阀体3，再在通道内套入衬套4装入，最后把螺塞5 旋入阀体2。
使用时，通过旋转球杆13实现球体1的旋转，从而实现对管路内渣水混合物的通断，即当球体1带通孔11一面正对管路时，管路连通，当球体1侧面正对管路时，管路被截断；通过凸环12形成的刮刀对阀体中腔的积渣进行清理，防止阀体中腔内积渣长时间积累导致阀门开关力矩加大；同时，在旋转时，当管路未与球体1带通孔11一面正对和球体1正侧面正对管路时，管道内的渣水混合物从凸环12处进入阀体中腔，对阀体中腔进行冲刷，防止阀体中腔内的积渣长时间停留，导致积渣凝结，使阀门开关力矩加大；而且，通过凸环12与阀座3接触，相对于没有凸环12，使用球体1与阀座3直接接触的球体1相比，减少了球体1与阀座3的接触面积，在旋转球体1时，更加省力。
通过单独设计的锥度防尘垫31，利用第二扣环33和第一碟簧34的反推力将锥度防尘垫31 压紧在第一环形缺口内，避免渣滓进入弹簧腔，从而避免阀座活动失效以及造成发明泄漏或者卡死。
优选，阀座3靠近球体1一端为锐角。这样的结构设计，阀座3靠近球体1一端形成一个新的刮刀，与球体1上的凸环12形成的刮刀形成互补，可对阀球1上的积渣进行清理，实用性更强。实际上，也可根据实际情况，考虑其他可对阀球1上的积渣进行清理的结构设计。
优选，法兰盘21与阀体2一体成型。这样的结构设计，防止因阀门与管道配装时以及阀门温度升高后而产生应力，而造成阀门内部件产生位移，实用性较强。实际上，也可根据实际情况，具体考虑。
优选，阀盖6与支架61一体成型。这样的结构设计，与现有的阀盖6与支架61使用分离式、螺栓连接想比，可减少阀盖6与支架61之间的应力，且减少一组连接支架61与阀盖6的螺栓，同时防止因执行机构的作用力而产生阀门抖动。实际上，也可根据实际情况，具体考虑。
优选，锥度防尘垫35与阀座3的接触面处设有通气槽，通气槽深度尺寸为0.2mm～0.5mm。这样的结构设计，可避免由于阀座密封垫31和锥度防尘垫35的密封使弹簧腔形成真空，实用性较强。实际上，也可根据实际情况，考虑其他可避免由于阀座密封垫31和锥度防尘垫35的密封使弹簧腔形成真空的结构设计。
优选，压盖7下端面内侧设有第二环形凹槽，阀盖6上端面于第二环形凹槽对应位置设有第三环形凹槽，第三环形凹槽内设有填料密封垫71，第三环形凹槽内于填料密封垫71上方设有压圈72，压圈72上部位于第二环形凹槽内，第二环形凹槽内于压圈72上端面设有第二碟簧 73，压盖7与阀盖6通过螺栓连接。这样的结构设计，通过第二碟簧73对填料密封垫71补充预紧力，可防止因填料密封垫71老化，导致的预紧力的丢失。实际上，也可根据实际情况，考虑其他可避免因填料密封垫71老化，导致的预紧力的丢失的结构设计。
优选，球杆13于球体1上方套设有上轴套15，球杆13于球体1与上轴套15之间套设有耐磨垫，转轴14于球体1下方套设有下轴套16，转轴14于球体1与下轴套16之间也套设有耐磨垫。这样的结构设计，上轴套15和下轴套16可方便球体1的旋转，耐磨垫可避免上轴套15、下轴套 16与球体1直接接触。实际上，也可根据实际情况，具体考虑。
优选，支架61上端面设有对孔。这样的结构设计，方便连接拧紧连接压盖7和阀盖6的螺栓。实际上，也可根据实际情况，考虑其他方便连接拧紧连接压盖7和阀盖6的螺栓的结构设计。
优选，球体1与球杆13和转轴14一体成型。这样的结构设计，可增强球体1与球杆13和转轴14的连接强度，实用性更强。实际上，也可根据实际情况，具体考虑。
优选，球体1表面和凸环12表面均整体喷涂有硬质合金粉。这样的结构设计，可提高阀球的耐磨以及耐冲刷能力。实际上，也可根据实际情况，考虑其他可提高阀球的耐磨以及耐冲刷能力的结构设计。
以上对本发明提供的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，包括阀体(2)，所述阀体(2)设有左右贯穿的通道，所述阀体(2)左右两端于通道外侧设有法兰盘(21)，所述阀体(2)内设有球体(1)，所述球体(1)左端面中央位置设有通孔(11)，其特征在于：所述球体(1)外壁左右端面于通孔(11)外侧设有凸环(12)，所述球体(1)外壁前后侧面也设有凸环(12)，所述每两个相邻的凸环(12)之间相互连接，所述四个凸环(12)的外侧面位于同一球面，所述四个凸环(12)的外侧面所在的球面所对应的球心与球体(1)的球心相重合，所述凸环(12)与球体(1)一体成型，所述球体(1)上端面设有球杆(13)，所述球体(1)下端面设有转轴(14)，所述通道内于球体(1)左右两侧各设有一个阀座(3)，所述阀座(3)靠近球体(1)一端端面与凸环(12)外侧面所在球面贴合，所述阀座(3)远离球体(1)一端端面外侧设有弹簧腔，所述弹簧腔包括内圈和外圈，所述内圈的内径尺寸大于外圈的内径尺寸，所述外圈位于内圈外侧，所述内圈内设有断面为倒梯形的阀座密封垫(31)，所述弹簧腔内于阀座密封垫(31)远离球体(1)一端还设有断面为倒L形的第一扣环(32)，所述第一扣环(32)靠近球体(1)一端位于内圈内，所述第一扣环(32)远离球体(1)一端位于外圈内，所述外圈内于第一扣环(32)远离球体(1)一端设有断面为倒T形的第二扣环(33)，所述弹簧腔内于第二扣环(33)外侧左右两端面均设有第一碟簧(34)，所述弹簧腔内于第二扣环(33)内侧远离球体(1)一端端面还设有断面为直角梯形的锥度防尘垫(35)，所述阀座(3)外侧设有衬套(4)，所述衬套(4)靠近球体(1)一端端面设有与外圈相匹配的环状凸起(41)，所述环形凸起(41)靠近球体(1)一端端面内侧设有设有第一环形缺口，所述锥度防尘垫(35)和第二扣环(33)远离球体(1)一端位于第一环形缺口内，所述通道内于衬套(4)外侧设有螺塞(5)，所述阀体(2)上方于球体(1)上方设有阀盖(6)，所述阀盖(6)与阀体(2)通过螺栓连接，所述阀盖(6)上方设有支架(61)，所述阀盖(6)上方于支架(61)内侧设有压盖(7)，所述球杆(13)穿过阀盖(6)、支架(61)和压盖(7)露出。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述阀座(3)靠近球体(1)一端为锐角。
3.根据权利要求2所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述法兰盘(21)与阀体(2)一体成型。
4.根据权利要求3所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述阀盖(6)与支架(61)一体成型。
5.根据权利要求4所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述锥度防尘垫(35)与阀座(3)的接触面处设有通气槽，所述通气槽深度尺寸为0.2mm～0.5mm。
6.根据权利要求5所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述压盖(7)下端面内侧设有第二环形凹槽，所述阀盖(6)上端面于第二环形凹槽对应位置设有第三环形凹槽，所述第三环形凹槽内设有填料密封垫(71)，所述第三环形凹槽内于填料密封垫(71)上方设有压圈(72)，所述压圈(72)上部位于第二环形凹槽内，所述第二环形凹槽内于压圈(72)上端面设有第二碟簧(73)，所述压盖(7)与阀盖(6)通过螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述球杆(13)于球体(1)上方套设有上轴套(15)，所述球杆(13)于球体(1)与上轴套(15)之间套设有耐磨垫，所述转轴(14)于球体(1)下方套设有下轴套(16)，所述转轴(14)于球体(1)与下轴套(16)之间也套设有耐磨垫。
8.根据权利要求7述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述支架(61)上端面设有对孔。
9.根据权利要求8所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述球体(1)与球杆(13)和转轴(14)一体成型。
10.根据权利要求9所述的一种煤化工防结垢自洁锁渣阀，其特征在于：所述球体(1)表面和凸环(12)表面均整体喷涂有硬质合金粉。
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