CN108374900A - 一种超临界气体反应堆级调节减压阀 - Google Patents

一种超临界气体反应堆级调节减压阀 Download PDF

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Abstract

本发明的超临界气体反应堆级调节减压阀,阀体内设置有S形流道,S形流道内安装有阀座,阀盖上阀孔内安装有阀杆,阀杆下端连接有阀瓣,阀瓣下端面与阀座之间设置有环形密封面;流道进口环绕在阀座外壁上,出口位于阀座底部;阀瓣与阀座底部通过环形密封面密封,阀瓣外圆柱面与阀座内壁之间安装有C形储能弹簧密封圈;通过阀座与孔板组的组合使得阀门打开时气体介质从上向下逐渐流通,既能减少气体介质流量,又能缓释流通压力,阀体上半部分设置若干层径向散热片,散热性能好,能够适应苛刻工况条件,流量、压力调节稳定。

Description

一种超临界气体反应堆级调节减压阀
技术领域
本发明涉及一种超临界气体反应堆级调节减压阀。
背景技术
工业行业中存在超高温、高压临界状态,工作温度达到500℃,工作压力达到20MPa、介质气体如CO2等苛刻工况条件,对阀门内部结构会产生冲击,对阀门的密封性能易造成损伤。在超高温、高压临界状态下的CO2的穿透性极强,一旦泄漏会灼伤人员和对所处空间产生窒吸,对人身和财产的破坏性极大,而阀门产品在工作时对散热性能具有较高要求,在苛刻工况条件下流量、压力调节不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种散热性能好,能够适应苛刻工况条件,流量、压力调节稳定的超临界气体反应堆级调节减压阀。
本发明的超临界气体反应堆级调节减压阀,包括阀体,阀体上方设置有阀盖,其特征在于:阀体内设置有S形流道,S形流道内安装有阀座,阀盖上阀孔内安装有阀杆,阀杆下端连接有阀瓣,阀瓣下端面与阀座之间设置有环形密封面;流道进口环绕在阀座外壁上,出口位于阀座底部;阀瓣与阀座底部通过环形密封面密封,阀瓣外圆柱面与阀座内壁之间安装有C形储能弹簧密封圈;
所述阀座包括阀笼和位于阀笼下方的底座,阀笼下段中间设置有空槽构成双层结构,双层结构上设置有若干窗口构成进口;阀笼与底座之间设置有安装有层叠堆放的孔板组,孔板组为环形件,孔板组的每层孔板上分布有若干通气孔,每层孔板上下表面设置有通气槽;
所述孔板组的孔板上通气孔数量按由上向下的顺序越来越少;
所述阀盖外部设置有多层径向散热片;
所述阀笼上均匀设置有8个窗口,双层结构上的窗口位置、方向、角度一致;
所述阀瓣外圆柱面设置有限位台阶,C形储能弹簧密封圈设置于限位台阶与阀座内壁之间;
所述阀体、阀盖由F316H材料锻造后固溶制成;
所述阀杆、阀瓣材料为25Cr2MoV,采用分体组合式或整体锻造结构;
所述底座、孔板组材料为F316H,表面设置有硬化镀层。
本发明的超临界气体反应堆级调节减压阀,通过阀座与孔板组的组合使得阀门打开时气体介质从上向下逐渐流通,既能减少气体介质流量,又能缓释流通压力,阀体上半部分设置若干层径向散热片,散热性能好,能够适应苛刻工况条件,流量、压力调节稳定。
附图说明
图1是本发明实施例的超临界气体反应堆级调节减压阀平面结构示意图;
图2是图1的局部放大示意图;
图3是本发明实施例的超临界气体反应堆级调节减压阀的阀笼平面结构示意图;
图4是本发明实施例的超临界气体反应堆级调节减压阀的孔板组立体结构示意图。
具体实施方式
如图所示,一种超临界气体反应堆级调节减压阀,包括阀体1,阀体1上方设置有阀盖13,阀体1内设置有S形流道,S形流道内安装有阀座,阀盖13上阀孔内安装有阀杆8,阀杆8下端连接有阀瓣,阀瓣下端面与阀座之间设置有环形密封面;流道进口环绕在阀座外壁上,出口位于阀座底部;阀瓣与阀座底部通过环形密封面密封,阀瓣外圆柱面与阀座内壁之间安装有C形储能弹簧密封圈22,流体介质从阀座外壁进口进入阀瓣内,从阀座下方出口流经S形流道流出。
阀座包括阀笼9和位于阀笼9下方的底座3,阀笼9下段中间设置有空槽构成双层结构,双层结构上设置有若干窗口构成进口;阀笼9与底座3之间设置有安装有层叠堆放的孔板组7,孔板组7为环形件,孔板组7的每层孔板上分布有若干通气孔,每层孔板上下表面设置有通气槽;流体介质从窗口构成的进口流入双层结构之间,从孔板组各层通气孔、通气槽向下流通经阀瓣进入底座内流出,经双层结构、通气孔、通气槽层层减压。
孔板组7的孔板上通气孔数量按由上向下的顺序越来越少,流体介质向下的压力与流量也逐渐减小。
阀盖13外部设置有多层径向散热片,提高散热效果。
阀笼9上均匀设置有8个窗口,双层结构上的窗口位置、方向、角度一致,加工工艺简单方便。
阀瓣外圆柱面设置有限位台阶,C形储能弹簧密封圈22设置于限位台阶与阀座内壁之间;阀体1、阀盖13由F316H材料锻造后固溶制成,支撑强度高,密封性能好。
阀杆8、阀瓣材料为25Cr2MoV,采用分体组合式或整体锻造结构,阀门内部结构会抗冲击性能好。
底座3、孔板组7材料为F316H,表面设置有硬化镀层,各项性能优异。
本发明的超临界气体反应堆级调节减压阀,通过阀座与孔板组的组合使得阀门打开时气体介质从上向下逐渐流通,既能减少气体介质流量,又能缓释流通压力,阀体上半部分设置若干层径向散热片,散热性能好,能够适应苛刻工况条件,流量、压力调节稳定。
介质:CO2 运行压力:14-20MPa 运行温度:500 ℃
全开时的最大阻力系数≤5 密封等级:Ⅳ 额定流量120T/H
流量:30-130T/H 环境条件:环境温度-10~55℃ 最高湿度90%
临界压力PC=7.47MPa 临界温度Tc=304.2K
介质在运行过程中处于超超临界状态,不会产生空化和闪蒸现象,不会出现能量因状态改变而产生的损失。
阀瓣采用平面初步密封,减少超超临界状态下气体对阀芯密封面的冲刷破坏;
阀瓣上采用两道金属C型蓄能密封圈;与阀笼研磨紧配合
两道金属C型蓄能密封圈可保证将阀前阀后介质隔开,阀瓣采用开平衡孔结构的平衡式阀芯。
两道金属C型蓄能密封圈保证调节精度,阀门开启过程中介质被两道金属C型蓄能密封圈密封住不会从间隙泄露出去,保证介质只从流量窗口及流量孔流过,从而保证调节精度,
金属C型蓄能密封圈属于比利时进口产品,只在煤化工以及炼钢厂装置上密封,阀门未有人使用过。
金属C型蓄能密封圈是镍基718合金制成,耐温850℃,安全耐压100MPa。
采用多级减压孔板组及笼式阀套复合结构使用,在开度小的情况下,多级减压孔板组满足减压要求,适用于高压差场合减压用,替代减压阀以及原始在阀前安装限流孔板;当开度大时依靠阀笼窗口调节,满足大流量要求。
中法兰垫片采用金属齿型垫片(定制),保证高温高压环境下阀门中法兰密封。介质不外泄。
散热加厚式阀盖结构,加厚为了保证阀门受介质压力之后阀盖不变形。散热式结构保护执行机构不受高温破坏。执行器使用温度不得高于80℃。
低泄露式填料结构:填料分为两组,上一组下一组,中间用填料隔环隔开,填料的材质为带304不锈钢丝筋骨的柔性石墨填料,填料性能增强。填料隔环使上下两组填料隔开上层填料不受介质冲刷。填料压板与填料压套中间安置蝶形弹簧史填料一直保持在填料压板的螺栓的预紧力以及蝶形弹簧弹性预紧力的双重作用下预紧。填料一直保持预紧状态。填料压板依靠四根双头螺柱配合螺母均匀压紧。
适用于超超临界工况下调节阀的密封性能;
性能通迷宫式结构,客服了传统迷宫结构容易堵塞的问题;
金属C型蓄能密封圈结构在超超临界状态下课讲阀芯做成平衡式结构满足密封性能同时减小了阀门的推力,启闭方便。
金属C型蓄能密封圈结构优越的密封性能保证了调节阀调节精度满足高参数调节阀的调节性能。可调比远远提高,优于现有所有超超临界工况中调节阀
低泄露式填料结构运用于本调节阀防止了超超临界状态下介质逸散的危害性。
1.阀体材料的选择:考虑到该阀门的重要性和安全性,拟用锻造的方法加工阀门的阀体、阀盖及承压件。材料F316H锻造后固溶处理。
阀盖材料的选择:与阀体相同,考虑到介质的高温性能,防止高温的热传导、对流对电动执行器的使用性能和寿命的影响,阀盖采用长结构、散热型。
阀座的材料选择:考虑到阀座与迷宫孔板的组合,高温状态下的线性膨胀因素和高温稳定性能,采用平面密封,F316H固溶处理堆焊Co基础硬质合金D802或111 焊丝。
阀瓣、阀杆、密封圈组合件:阀瓣、阀杆组合,可采用分体组合式或整体锻造 (视工艺能力);材料25Cr2MoV锻后调质(精加工后做抗腐蚀性氮化处理)密封面堆焊Co基础硬质合金D812或112焊丝。阀瓣上线切割平衡孔(方向盘式)。密封圈分为上下两只,上密封圈保证整体密封和中腔的压力平衡,下密封圈保证活塞式结构和调节精度保证调节的基本误差≤1.5%,密封圈的材料采用COE型718合金材料,厚度0.5---(采用进口),与阀笼磨配(压紧后有0.005-0.010的过盈);上下两只密封圈在阀门关闭时保证密封等级优于ANSIⅣ级。
阀笼、迷宫盘片材料采用F316H材料,表面硬化镀层。
阀门型号:T968Y-400R DN175。
结构形式:活塞平衡笼式调节。小流量采用迷宫孔板多级减流式调节,大流量采用窗口调节。调节方式按等百分比方式进行设计。

Claims (9)

1.一种超临界气体反应堆级调节减压阀,包括阀体,其特征在于:阀体分为上阀体、下阀体两部分,下阀体内设置有S形流道,S形流道内安装有阀座,上阀体阀孔内安装有阀杆,阀杆下端连接有阀芯,阀芯下端面与阀座之间设置有环形密封面;流道进口环绕在阀座外壁上,出口位于阀座底部;阀芯与阀座底部通过环形密封面密封,阀芯外圆柱面与阀座内壁之间安装有C形储能弹簧密封圈。
2.根据权利要求1所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述阀座包括阀笼和位于阀笼下方的底座,阀笼下段中间设置有空槽构成双层结构,双层结构上设置有若干窗口构成进口;阀笼与底座之间设置有安装有层叠堆放的孔板组,孔板组为环形件,孔板组的每层孔板上分布有若干通气孔,每层孔板上下表面设置有通气槽。
3.根据权利要求2所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述孔板组的孔板上通气孔数量按由上向下的顺序越来越少。
4.根据权利要求1所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述上阀体外部设置有多层径向散热片。
5.根据权利要求2所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述阀笼上均匀设置有8个窗口,双层结构上的窗口位置、方向、角度一致。
6.根据权利要求1所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述阀瓣外圆柱面设置有限位台阶,C形储能弹簧密封圈设置于限位台阶与阀座内壁之间。
7.根据权利要求1所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述阀体由F316H材料锻造后固溶制成。
8.根据权利要求1所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述阀杆、阀芯材料为25Cr2MoV,采用分体组合式或整体锻造结构。
9.根据权利要求2所述超临界气体反应堆级调节减压阀,其特征在于:所述阀座、孔板组材料为F316H,表面设置有硬化镀层。
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