CN109084033B - 一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构及其装配工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀门技术领域，具体公开了一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构及其装配工艺，阀座嵌装在阀体内，阀座的上端为圆柱凸台段，下端为楔式锥体段，楔式锥体段的上端为开口向上锥形体，所述楔式锥体段的下端为变形锁紧锥体，阀座内设有通孔，通孔的上部设有堆焊金属合金层，阀体内采用与阀座匹配的安装孔，通过压紧装置挤压锁紧。本发明采用阀座外圆锥面密封及变形锥体锁紧两道锥体结构，通过专用工装挤压钢球对阀座先进行楔紧后再锁紧，有效提升阀座密封及防脱落性能，避免泄漏及脱落两个隐患，而且全部采用物理方法实现，效率高，成本低，环保好，具有显著经济效益和社会效益。

Description

一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构及其装配工艺
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体是一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构及其装配工艺，用于小口径锻钢截止阀。
背景技术
小口径锻钢截止阀广泛用于火力发电厂高温高压疏放水工况，承受高温、高压、高压差等恶劣工况，启闭频繁，密封要求严格，维系电厂系统的稳定运行。由于密封要求高，阀座密封面一般采用堆焊不锈钢或硬质合金工艺硬化，提高产品密封性能和使用寿命。
传统产品阀座密封面普遍采用深孔本体直接焊接工艺，即直接在阀体阀座位置焊接合金层。常用的小口径锻钢截止阀由于孔口直径小，深度大，焊接人员的视野因烟雾影响，无法密切观察跟踪焊接过程，导致焊接面焊缝紊乱，清渣困难，出现夹渣、裂纹、虚焊、气孔等多种焊接缺陷，制约生产效率和产品质量，影响使用寿命，威胁电厂安全运行。
本发明提出一种集阀座压紧与锁紧防脱落一体的结构，替代传统工艺方法，避免深孔焊接工艺各类缺陷。
发明内容
为了解决深孔焊接工艺的缺陷，本发明的目的是提供一种采用嵌入锁紧阀座的截止阀及其安装工艺，采用分离的阀座与阀体进行组装，组装时采用双锥体内孔过盈配合，并借助于外力压紧，使阀座和阀体之间先楔紧后再锁紧，保证阀座与阀体之间不脱落，无渗漏，这样避免了深孔焊接工艺的恶劣操作条件，从而提高了焊接质量，进而提高产品性能和使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，所述阀座嵌装在所述阀体内，所述阀座的上端为圆柱凸台段，下端为楔式锥体段，所述楔式锥体段的上端为开口向上锥形体，所述楔式锥体段的下端为变形锁紧锥体，所述阀座内设有通孔，所述通孔的上部设有堆焊金属合金层；所述阀体内设有阀座安装孔，所述阀座安装孔包括圆柱凸台孔和楔形锥体孔，所述楔形锥体孔的上端为开口向上锥形孔，下端为开口向下锥形孔；当阀座嵌装到阀体内时，所述圆柱凸台段与所述圆柱凸台孔贴合，所述开口向上锥形体与开口向上锥形孔贴合，所述变形锁紧锥体与所述开口向下锥形孔贴合。
优选地，所述开口向上锥形孔的锥体角度为6-7°。
具体地，所述开口向上锥形孔的孔壁上设有密封槽，所述密封槽的数量为若干道。
优选地，所述阀体和阀座的材质为碳钢或合金钢。
进一步地，所述阀体的底部为平面凸台。
进一步地，所述阀体内还设有介质流入通道和介质流出通道，所述介质流入通道设置在所述阀座安装孔的上方，所述介质流出通道设置在所述阀座安装孔的下方，所述介质流入通道、介质流出通道和阀座安装孔形成Z形。
本发明还提供了一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构的装配工艺，具体装配工艺步骤如下：
S1、将阀体垂直平置于工作台面，将阀座放置到阀座安装孔内，使阀座的圆柱凸台部位于到安装孔的圆柱凸台孔内，楔式锥体段位于安装孔的楔形锥体孔内，在阀座内放入钢球；
S2、在阀座的上面装入压紧套，压紧套的下端面与阀座的上端面紧贴，在压紧套上装上动力装置，动力装置的下端面接触压紧压紧套的上端面，动力装置提供和控制压紧力，使阀座楔式锥体段的开口向上锥形体与阀体楔形锥体孔的开口向上锥形孔紧贴；
S3、拆除动力装置，松开压紧套，在压紧套内装上芯杆和顶轴，芯杆的下端面与钢球紧贴，顶轴的下端面与芯杆的上端面紧贴，将动力装置安装到顶轴的上端，动力装置的下端面接触压紧顶轴的上端面，动力装置提供和控制压紧力，压紧力通过顶轴和芯杆传递到钢球，钢球受力后沿阀座内的通孔向下压，使楔式锥体段下端的变形锁紧锥体变形后，涨紧贴合于安装孔的开口向下锥形孔，使阀座锁紧于阀体中；
S4、将钢球通过介质流出通道取出，拆除动力装置、顶轴、压紧套和芯杆。
进一步地，阀座安装前将阀座加热到250-300℃。
进一步地，所述压紧套的上端设有凸台，所述凸台设有开口槽，所述芯杆的上端设有台阶，所述台阶在开口槽内上下滑移，所述台阶的外侧面与所述开口槽的槽壁贴合。
本发明的有益效果是：
1.本发明解决了小口径锻钢截止阀本体堆焊存在的深孔焊接工艺难题，主要是堆焊视野狭窄，无法看清焊条位置，清渣困难，焊接气孔裂纹缺陷多，焊接合格率低的工艺难题，采用分离的阀体和阀座，在分离阀座的阀口焊接密封层后再进行阀座的安装，可大大提高焊接合格率和焊接加工效率，阀座与阀体固定采用机械物理变形固定方法，区别于一些焊接固定方法，可以避免焊接缺陷及阀体开焊接工艺孔的难题，减少焊接缺陷，提高工作效率，降低材料及人工成本，提高阀体承压能力。
2.本发明采用阀座外圆锥面密封及变形锥体锁紧两道锥体结构，通过专用工装挤压钢球对阀座先进行楔紧后再锁紧，有效提升阀座密封及防脱落性能，避免泄漏及脱落两个隐患，而且全部采用物理方法实现，效率高，成本低，环保好，具有显著经济效益和社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明阀座安装到阀体的结构示意图；
图2是本发明阀座未安装前的结构示意图；
图3是本发明阀座安装后的结构示意图；
图4是本发明阀体未安装阀座的局部放大结构示意图；
图5是本发明阀座安装到阀体时的结构示意图。
图中：1-阀体,2-阀座，3-钢球，4-芯杆，5-压紧套，6-顶轴，7-动力装置，11-圆柱凸台孔，12-楔形锥体孔，13-介质流出通道，14-介质流入通道，121-开口向上锥形孔，122-开口向下锥形孔，123-密封槽，21-圆柱凸台段，22-楔式锥体段，221-开口向上锥形体，222-变形锁紧锥体，23-堆焊金属合金层。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一个具体实施例中，如图1至图5所示，具体公开了一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，所述阀座2嵌装在所述阀体1内，所述阀体1的底部为平面凸台，用于安装时作为定位基准面；所述阀座2的上端为圆柱凸台段21，下端为楔式锥体段22，所述楔式锥体段22的上端为开口向上锥形体221，所述楔式锥体段22的下端为变形锁紧锥体222，所述阀座2内设有通孔，所述通孔的上部设有堆焊金属合金层23；所述阀体1内设有阀座安装孔，所述阀座安装孔包括圆柱凸台孔11和楔形锥体孔12，所述楔形锥体孔的上端为开口向上锥形孔121，下端为开口向下锥形孔122；当阀座2嵌装到阀体1内时，所述圆柱凸台段21与所述圆柱凸台孔11贴合，所述开口向上锥形体221与开口向上锥形孔121贴合，所述变形锁紧锥体222与所述开口向下锥形孔122贴合，所述阀体内还设有介质流入通道14和介质流出通道13，所述介质流入通道14设置在所述阀座安装孔的上方，所述介质流出通道13设置在所述阀座安装孔的下方，所述介质流入通道14、介质流出通道13和阀座安装孔形成Z形。
在本发明实施例的优选方式中，所述开口向上锥形孔121的锥体角度为6-7°，由于阀座压入阀体后自锁的条件为，摩擦角的正切不大于静摩擦力系数，所以设置摩擦角值6-7°，保证自锁性能。
所述开口向上锥形孔121的孔壁上设有密封槽123，所述密封槽123的数量为若干道，在本发明具体实施例中，优选1-3道，强化阀座外圆的密封效果。
优选地，所述阀体1和阀座2的材质为碳钢或合金钢，利用碳钢和合金钢优越的塑形变形特性，实现通过钢球挤压变形的目的。
本发明还提供了一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构的装配工艺，具体装配工艺步骤如下：
S1、将阀体垂直平置于工作台面，底部的平面凸台作为定位基准面，以保持阀体垂直状态，将阀座放置到阀座安装孔内，使阀座的圆柱凸台部位于到安装孔的圆柱凸台孔内，楔式锥体段位于安装孔的楔形锥体孔内，在阀座内放入钢球3；
S2、在阀座的上面装入压紧套5，压紧套5的下端面与阀座2的上端面紧贴，在压紧套5上装上动力装置7，动力装置7的下端面接触压紧压紧套5的上端面，动力装置7提供和控制压紧力，使阀座楔式锥体段的开口向上锥形体221与阀体楔形锥体孔的开口向上锥形孔121紧贴；
S3、拆除动力装置7，松开压紧套5，在压紧套5内装上芯杆4和顶轴6，芯杆4的下端面与钢球3紧贴，顶轴6的下端面与芯杆4的上端面紧贴，将动力装置7安装到顶轴6的上端，动力装置7的下端面接触压紧顶轴6的上端面，动力装置7提供和控制压紧力，压紧力通过顶轴6和芯杆4传递到钢球3，钢球3受力后沿阀座内的通孔向下压，钢球3穿过通孔，同时使楔式锥体段下端的变形锁紧锥体222变形后涨紧贴合于安装孔的开口向下锥形孔122，使阀座2锁紧于阀体1中；
S4、将钢球3通过介质流出通道13取出，拆除动力装置7、顶轴6、压紧套5和芯杆4。
所述压紧套5的上端设有凸台，所述凸台设有开口槽，所述芯杆4的上端设有台阶，所述台阶在顶轴6的作用下在开口槽内上下滑移，在本发明地优选方式中，所述顶轴6的底部设有与芯杆4上台阶相配合的凸台；所述台阶的外侧面与所述开口槽的槽壁贴合，与所述压紧套5联动，避免在压紧芯杆4的过程中芯杆4晃动从而压偏钢球，同时方便压紧套5在退出时带出芯杆4。
为提高阀座下部的变形能力，阀座安装前可适当将阀座加热到250-300℃，使阀座的底部更容易变形、压紧。
在本发明阀座安装前，先在阀座的阀口处堆焊金属合金层，然后再进行阀座的装配，避免小孔径焊接的各类缺陷。
本发明的有益效果是：
1.本发明解决了小口径锻钢截止阀本体堆焊存在的深孔焊接工艺难题，主要是堆焊视野狭窄，无法看清焊条位置，清渣困难，焊接气孔裂纹缺陷多，焊接合格率低的工艺难题，采用分离的阀体和阀座，在分离阀座的阀口焊接密封层后再进行阀座的安装，可大大提高焊接合格率和焊接加工效率，阀座与阀体固定采用机械物理变形固定方法，区别于一些焊接固定方法，可以避免焊接缺陷及阀体开焊接工艺孔的难题，减少焊接缺陷，提高工作效率，降低材料及人工成本，提高阀体承压能力。
2.发明采用阀座外圆锥面密封及变形锥体锁紧两道锥体结构，通过专用工装挤压钢球对阀座先进行楔紧后再锁紧，有效提升阀座密封及防脱落性能，避免泄漏及脱落两个隐患，而且全部采用物理方法实现，效率高，成本低，环保好，具有显著经济效益和社会效益。
以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，其特征在于，所述阀座(2)嵌装在所述阀体(1)内，所述阀座(2)的上端为圆柱凸台段(21)，下端为楔式锥体段(22)，所述楔式锥体段(22)的上端为开口向上锥形体(221)，所述楔式锥体段(22)的下端为变形锁紧锥体(222)，所述阀座(2)内设有通孔，所述通孔的上部设有堆焊金属合金层(23)；所述阀体(1)内设有阀座安装孔，所述阀座安装孔包括圆柱凸台孔(11)和楔形锥体孔(12)，所述楔形锥体孔的上端为开口向上锥形孔(121)，下端为开口向下锥形孔(122)；当阀座(2)嵌装到阀体(1)内时，所述圆柱凸台段(21)与所述圆柱凸台孔(11)贴合，所述开口向上锥形体(221)与开口向上锥形孔(121)贴合，所述变形锁紧锥体(222)与所述开口向下锥形孔(122)贴合。
2.根据权利要求1所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，其特征在于，所述开口向上锥形孔(121)的锥体角度为6-7°。
3.根据权利要求2所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，其特征在于，所述开口向上锥形孔(121)的孔壁上设有密封槽(123)，所述密封槽(123)的数量为若干道。
4.根据权利要求1所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，其特征在于，所述阀体(1)和阀座(2)的材质为碳钢或合金钢。
5.根据权利要求4所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，其特征在于，所述阀体(1)的底部为平面凸台。
6.根据权利要求4所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构，其特征在于，所述阀体(1)内还设有介质流入通道(14)和介质流出通道(13)，所述介质流入通道(14)设置在所述阀座安装孔的上方，所述介质流出通道(13)设置在所述阀座安装孔的下方，所述介质流入通道(14)、介质流出通道(13)和阀座安装孔形成Z形。
7.一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构的装配工艺，其特征在于，安装权利要求1-5中任意一项所述的阀体阀座，具体装配工艺步骤如下：
S1、将阀体垂直平置于工作台面，将阀座放置到阀座安装孔内，使阀座的圆柱凸台部位于到安装孔的圆柱凸台孔内，楔式锥体段位于安装孔的楔形锥体孔内，在阀座内放入钢球；
S2、在阀座的上面装入压紧套，压紧套的下端面与阀座的上端面紧贴，在压紧套上装上动力装置，动力装置的下端面接触压紧压紧套的上端面，动力装置提供和控制压紧力，使阀座楔式锥体段的开口向上锥形体与阀体楔形锥体孔的开口向上锥形孔紧贴；
S3、拆除动力装置，松开压紧套，在压紧套内装上芯杆和顶轴，芯杆的下端面与钢球紧贴，顶轴的下端面与芯杆的上端面紧贴，将动力装置安装到顶轴的上端，动力装置的下端面接触压紧顶轴的上端面，动力装置提供和控制压紧力，压紧力通过顶轴和芯杆传递到钢球，钢球受力后沿阀座内的通孔向下压，使楔式锥体段下端的变形锁紧锥体变形后，涨紧贴合于安装孔的开口向下锥形孔，使阀座锁紧于阀体中；
S4、将钢球通过介质流出通道取出，拆除动力装置、顶轴、压紧套和芯杆。
8.根据权利要求7所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构的装配工艺，其特征在于，阀座安装前将阀座加热到250-300℃。
9.根据权利要求7所述的一种采用嵌入锁紧的阀体阀座结构的装配工艺，其特征在于，所述压紧套的上端设有凸台，所述凸台设有开口槽，所述芯杆的上端设有台阶，所述台阶在开口槽内上下滑移，所述台阶的外侧面与所述开口槽的槽壁贴合。
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