CN108980415A - 多通道高温全金属密封球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道高温全金属密封球阀，涉及阀门，旨在解决现有技术受限于密封件，从而导致耐高温性能不足的问题，其技术方案要点是：一种多通道高温全金属密封球阀，包括阀体、设置于阀体内的球体，以及用于封闭阀体上端的阀盖，所述阀体设置有一个入口连接管和至少两个出口连接管，所述出口连接管固定设置有阀套，所述阀套朝向球体端设置有阀座，所述阀座设置有刮刀，所述刮刀贴合于球体的球面，所述阀座设置有用于推动阀座的波纹管。本发明的一种多通道高温全金属密封球阀，在确保密封性能的前提下，避免了橡胶等耐高温性能不足的材料的运用，进而提高了本发明的耐高温性能，使其能够在650℃的高温环境下的正常使用。

Description

多通道高温全金属密封球阀

技术领域

本发明涉及阀门，更具体地说，它涉及一种多通道高温全金属密封球阀。

背景技术

球阀以其良好的密封性能及较高的流通能力，现已发展为一种主要的阀门种类，被广泛应用于各种领域；在电力、石化等行业的高温高压管路中，多使用硬密封球阀起到切断隔离的作用。

公告号为CN205446812U的中国专利公告的一种电动耐高温三通球阀，其技术要点是：包括第一阀体、第二阀体、端盖、密封座、阀球、套筒、阀杆、轴套和电控装置，所述的第一阀体上开设有A出口和B出口，所述第二阀体上开设有C出口，所述第一阀体和第二阀体通过若干螺栓紧固件连接，所述第一阀体的B出口内安装一套筒，所述第一阀体的另一端连接一端盖，所述第一阀体、第二阀体、套筒和端盖所形成的内腔中安装有密封座，所述密封座内安装有阀球，所述阀杆的一端与阀球的正多边孔连接，所述阀杆安装在轴套内，所述轴套与第一阀体紧配合连接，所述轴套的一端安装电控装置。

球阀在实际运用中其耐高温性能主要受限于密封圈的耐高温性能，引证文件与权利要求5中公开“所述的复合密封圈由U型石墨密封环和耐高温O型圈组合而成，所述耐高温O型圈安装在U型石墨密封环的U型槽中”，采用上述复合设计虽然在一定程度上提高了密封圈的耐高温性能，但是依旧无法适应650℃的高温环境；因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多通道高温全金属密封球阀，在确保密封性能的前提下，避免了橡胶等耐高温性能不足的材料的运用，进而提高了本发明的耐高温性能，使其能够在650℃的高温环境下的正常使用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多通道高温全金属密封球阀，包括阀体、设置于阀体内的球体，以及用于封闭阀体上端的阀盖，所述阀体设置有一个入口连接管和至少两个出口连接管，所述出口连接管固定设置有阀套，所述阀套朝向球体端设置有阀座，所述阀座设置有刮刀，所述刮刀贴合于球体的球面，所述阀座设置有用于推动阀座的波纹管。

通过采用上述技术方案，球体处于阀体内部，并由阀盖封闭阀体的上端，从而由阀盖配合阀体限制球体位移的活动度，使球体仅具备以竖直轴线为转动中心旋转的活动度，进而确保与阀体的连接稳定性，避免其发生位置偏移；出口连接管固定阀套，阀套连接阀座，使得阀座抱箍于球体的外球面，进而由阀套进一步限制球体，实现球体稳定性的进一步提升；阀座之上设置刮刀，刮刀贴合于球体圆面，一方面由刮刀取代传统的橡胶密封圈，实现阀座与球体之间的动态密封，另一方面球体在转动过程中由刮刀刮蹭其外球面，从而避免因颗粒杂质而磨损球体的外球面；于阀座和阀套之间增设波纹管，从而利用波纹管的弹性势能，为阀座提供恒定的正压力浮动密封载荷，进而确保阀座与球体之间的密封性；综上所述，本发明采用刮刀取代传统密封件，并通过波纹管为阀座提供恒定的正压力浮动密封载荷，从而在确保密封性能的前提下，避免了橡胶等耐高温性能不足的材料的运用，进而提高了本发明的耐高温性，使其能够在650℃的高温环境下的正常使用。

本发明进一步设置为：所述阀体、入口连接管以及出口连接管为一体铸造而成。

通过采用上述技术方案，相较于焊接式球阀，优化了生产工艺提高生产效率，同时，避免了焊缝的存在，从而使得球阀具备适应因高温而导致的高压使用环境。

本发明进一步设置为：所述球体一体成型有阀杆，所述阀盖设置有与阀杆套接配合的限制孔。

通过采用上述技术方案，采用一体式球体和阀杆，一方面避免球体和阀杆的连接工序，从而提高生产效率，另一方面有效确保球体和阀杆的连接紧密性；阀盖通过限制孔对阀杆进行限制，进而实现对于球体的限制。

本发明进一步设置为：所述球体的外球面进行有HVOF喷涂处理，形成有HVOF喷涂层。

通过采用上述技术方案，使涂层与基体的结合强度更高，结合强度达10000Psi以上，涂层硬度高达HRC70，提高了密封面的耐磨性能，避免了恶劣工况下涂层的疲劳剥离和高压冲刷磨损的发生，从而使阀门的使用寿命提高了5～8倍。

本发明进一步设置为：所述阀套设置有外翻环板，所述外翻环板贴合于出口连接管的端部，并设置有多个螺栓进行加固。

通过采用上述技术方案，使得阀套和出口连接管的连接截面呈L形，从而提高阀套和出口连接管的连接紧密性，并通过螺栓进行加固，进而提高阀套和出口连接管的连接强度。

本发明进一步设置为：所述阀套的内圆周面开设有容纳槽，并卡接固定有导流筒，所述导流筒配合容纳槽形成有用于容纳波纹管的容纳空间。

通过采用上述技术方案，波纹管处于容纳空间之间，从而避免波纹管与待输送物进行接触，进而避免波纹管发生腐蚀，或者因颗粒杂质堵塞于波纹管的凹陷内，而影响其弹力性能。

本发明进一步设置为：所述波纹管采用inconelX-750高温合金铸造而成。

通过采用上述技术方案，inconelX-750高温合金在800℃以下的使用环境中，具备较高的强度和优秀的耐松弛性能，实现在满足球阀使用温度的前提下，确保波纹管能够为阀座提供稳定的弹性力。

本发明进一步设置为：所述刮刀通过在阀座贴合于球体的一面采用HVOF喷涂碳化钨而成。

通过采用上述技术方案，采用HVOF喷涂碳化钨，从而确保刮刀的均匀性以及与阀座的结合强度；采用碳化钨作为刮刀的材质，其原因在于碳化钨的熔点高达2800℃，达到完全适用于本发明650℃的使用环境。

综上所述，本发明具有以下有益效果：采用刮刀取代传统密封件，并通过波纹管为阀座提供恒定的正压力浮动密封载荷，从而在确保密封性能的前提下，避免了橡胶等耐高温性能不足的材料的运用，进而提高了本发明的耐高温性，使其能够在650℃的高温环境下的正常使用；阀体、入口连接管以及出口连接管采用一体式铸造，一方面优化了生产工艺提高生产效率，另一方面避免了焊缝的存在，从而使得球阀具备适应因高温而导致的高压使用环境；采用一体式球体和阀杆，一方面避免球体和阀杆的连接工序，从而提高生产效率，另一方面有效确保球体和阀杆的连接紧密性；于球体表面采用HVOP喷涂工艺喷涂形成HVOF喷涂层，提高了密封面的耐磨性能，避免了恶劣工况下涂层的疲劳剥离和高压冲刷磨损的发生；阀套增设外翻环板，有效提高阀套和出口连接管的连接精密性；通过容纳槽配合导流筒为波纹管提供一个容纳空间，从而避免波纹管与待输送物进行接触，进而避免波纹管发生腐蚀，或者因颗粒杂质堵塞于波纹管的凹陷内，而影响其弹力性能；波纹管采用inconelX-750高温合金，实现在满足球阀使用温度的前提下，确保波纹管能够为阀座提供稳定的弹性力；采用HVOF喷涂碳化钨，从而确保刮刀的均匀性以及与阀座的结合强度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的局部剖视图，主要表示球阀的内部结构；

图3为图2的A部放大示意图，主要表示阀套的结构；

图4为本发明球体和阀套的配合关系图；

图5为本发明球体的结构示意图。

附图说明：1、阀体；11、球体；111、阀杆；112、限制孔；113、HVOF喷涂层；12、阀盖；13、入口连接管；14、出口连接管；15、阀套；151、外翻环板；152、螺栓；153、容纳槽；154、导流筒；16、阀座；17、刮刀；18、波纹管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

多通道高温全金属密封球阀，如图1、图2、图3所示，包括阀体1、设置于阀体1内的球体11，以及用于封闭阀体1上端的阀盖12，阀体1设置有一个入口连接管13和至少两个出口连接管14，本发明中出口连接管14的数量为三个，且呈等角度排布，出口连接管14固定设置有阀套15，阀套15朝向球体11端滑动配合有阀座16，阀座16设置有刮刀17，刮刀17贴合于球体11的球面，阀座16设置有用于推动阀座16的波纹管18。

本发明所提供的多通道高温全金属密封球阀具有以下特点，球体11处于阀体1内部，并由阀盖12封闭阀体1的上端，从而由阀盖12配合阀体1限制球体11位移的活动度，使球体11仅具备以竖直轴线为转动中心旋转的活动度，进而确保球体11与阀体1的连接稳定性，避免其发生位置偏移；出口连接管14固定阀套15，阀套15连接阀座16，使得阀座16抱箍于球体11的外球面，进而由阀套15进一步限制球体11，实现球体11稳定性的进一步提升；阀座16之上设置刮刀17，刮刀17贴合于球体11的球面，一方面由刮刀17取代传统的橡胶密封圈，实现阀座16与球体11之间的动态密封，另一方面球体11在转动过程中由刮刀17刮蹭其外球面，从而避免因颗粒杂质而磨损球体11的外球面；于阀座16和阀套15之间增设波纹管18，从而利用波纹管18的弹性势能，为阀座16提供恒定的正压力浮动密封载荷，进而确保阀座16与球体11之间的密封性，此处需要说明，现有技术中多采用多个弹簧为阀座16提供正压力浮动密封载荷，存在阀座16受力不均的隐患，因此不适用于刮刀17与球体11的密封需求（刮刀17的硬度远大于橡胶类密封件）；综上所述，本发明采用刮刀17取代传统密封件，并通过波纹管18为阀座16提供恒定的正压力浮动密封载荷，从而在确保密封性能的前提下，避免了橡胶等耐高温性能不足的材料的运用，进而提高了本发明的耐高温性，使其能够在650℃的高温环境下的正常使用。

球阀在高温的实用环境下，势必需要承受较高的内部压强，为提高球阀的抗压性能，如图1所示，阀体1、入口连接管13以及出口连接管14为一体铸造而成，从而避免球阀因焊缝的存在，而影响其抗气压性能，从而适应因高温而导致的高压使用环境。

阀盖12通过如下方式限制球体11的活动度，如图2、图4所示，球体11一体成型有阀杆111，采用一体式球体11和阀杆111，一方面避免球体11和阀杆111的连接工序，从而提高生产效率，另一方面有效确保球体11和阀杆111的连接紧密性，阀盖12开设有与阀杆111套接配合的限制孔112，从而使得球体11竖直向的活动度受到阀盖12和阀体1的夹持限制，球体11水平向的活动度，受到限制孔112和阀杆111的配合限制，结合以上两点，最终实现球体11仅具备以自身竖直轴线转动的活动度。

球体11在旋转过程中会与刮刀17发生摩擦，为避免因此磨损球体11，如图4所示、图5所示，球体11的外球面进行有HVOF喷涂处理，形成有HVOF喷涂层113，从而使得HVOF喷涂层113与球体11的结合强度更高，结合强度达10000Psi以上，HVOF喷涂层113的硬度高达HRC70，提高了密封面的耐磨性能，避免了恶劣工况下球体11表面的疲劳剥离和高压冲刷磨损的发生，从而使球阀的使用寿命提高了5～8倍。

阀套15通过如下方式固定于出口连接管14，如图1、图2所示，阀套15一体成型有外翻环板151，外翻环板151贴合于出口连接管14的端部，使得阀套15和出口连接管14的连接截面呈L形，从而提高阀套15和出口连接管14的连接紧密性，并设置有多个螺栓152进行加固，从而确保阀套15与出口连接管14的连接强度。

阀套15的内圆周面开设有容纳槽153，如图2、图3所示，并过盈配合有导流筒154，导流筒154配合容纳槽153形成有用于容纳波纹管18的容纳空间，从而波纹管18处于这个容纳空间之内，进而避免波纹管18与待输送物进行接触，防止其发生腐蚀，或者因颗粒杂质堵塞于波纹管18的凹陷内，而影响其弹力性能。

波纹管18运用于本发明中，需要具备弹性和耐高温性能，为此如图3所示，波纹管18采用inconelX-750高温合金铸造而成，此处需要说明，inconelX-750高温合金在800℃以下的使用环境中，具备较高的强度和优秀的耐松弛性能，实现在满足球阀使用温度的前提下，确保波纹管18能够为阀座16提供稳定的弹性力。

为确保刮刀17与阀座16的连接强度，如图3所示，刮刀17通过在阀座16贴合于球体11的一面采用HVOF喷涂碳化钨而成；采用HVOF喷涂碳化钨，从而确保刮刀17的均匀性以及与阀座16的结合强度；同时，采用碳化钨作为刮刀17的材质，其原因在于碳化钨的熔点高达2800℃，达到完全适用于本发明650℃的使用环境的技术效果。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种多通道高温全金属密封球阀，包括阀体（1）、设置于阀体（1）内的球体（11），以及用于封闭阀体（1）上端的阀盖（12），其特征在于：所述阀体（1）设置有一个入口连接管（13）和至少两个出口连接管（14），所述出口连接管（14）固定设置有阀套（15），所述阀套（15）朝向球体（11）端设置有阀座（16），所述阀座（16）设置有刮刀（17），所述刮刀（17）贴合于球体（11）的球面，所述阀座（16）设置有用于推动阀座（16）的波纹管（18）。

2.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述阀体（1）、入口连接管（13）以及出口连接管（14）为一体铸造而成。

3.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述球体（11）一体成型有阀杆（111），所述阀盖（12）设置有与阀杆（111）套接配合的限制孔（112）。

4.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述球体（11）的外球面进行有HVOF喷涂处理，形成有HVOF喷涂层（113）。

5.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述阀套（15）设置有外翻环板（151），所述外翻环板（151）贴合于出口连接管（14）的端部，并设置有多个螺栓（152）进行加固。

6.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述阀套（15）的内圆周面开设有容纳槽（153），并卡接固定有导流筒（154），所述导流筒（154）配合容纳槽（153）形成有用于容纳波纹管（18）的容纳空间。

7.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述波纹管（18）采用inconelX-750高温合金铸造而成。

8.根据权利要求1所述的多通道高温全金属密封球阀，其特征在于：所述刮刀（17）通过在阀座（16）贴合于球体（11）的一面采用HVOF喷涂碳化钨而成。