CN112081945A - 金刚石涂层耐磨隔膜球阀 - Google Patents

金刚石涂层耐磨隔膜球阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀，包括：阀体，阀体为中空结构，上端设有通孔；两个阀盖分别设置在阀体的两侧，阀体与两个阀盖之间形成第一腔体；两个阀座安装在第一腔体的相对两侧边；阀球安装在第一腔体内部，在阀球的中心开设有流道通孔，用于流体的疏通，阀球的上端开有阀杆槽；阀球与阀座密封配合，阀座与阀球配合的凹球表面设有阀座涂层，阀座涂层至少包括金刚石涂层；阀杆安装在阀体的通孔内，并延伸至阀球上的阀杆槽以驱动阀球的旋转。本发明采用上述结构后，通过金刚石涂层提高阀座球面的硬度来避免阀座被硅粉的磨损，提升了阀门的耐磨性，而且密封可靠，性能稳定、结构紧凑、使用方便且效果优良。

Description

金刚石涂层耐磨隔膜球阀
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，特别涉及一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀。
背景技术
阀门技术日新月异，在长期的设计、生产、使用实践中，积累了丰富的经验，不断改进新结构、新工艺、新材料，以满足各行各业日益提出的新用途，新需求。结合目前的环保、节能理念，正在不断推陈出新，逐步向更高、更好、更全面、更完美的方向发展。太阳能发电具有充分的洁净性、绝对的安全性、资源相对的广泛性和充足性，所以光伏能源被认为是二十一世纪的最重要的新能源。在光伏能源领域，多晶硅成了不可缺少的材料之一，而多晶硅的生产，对环境的污染和安全存在较大危害，主要是由于生产多晶硅的工艺，有毒有害气体和粉尘的泄漏，导致环境的污染和生产的安全。生产多晶硅的工艺管线、原材料对输送管道及阀门的耐磨耐冲刷性能要求高，普通的耐磨球阀在管线上使用只能维持2到3个月时间，进口球阀维持在6到8个月，这严重的制约了多晶硅领域的生产发展。
目前，多晶硅生产的原材料中，主要成分中含有硅粉，硅粉的HRC硬度为65度，介质输送中会对阀门冲刷和磨损，而现有的阀门耐磨性能和耐冲刷性能比较差。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种性能稳定、结构紧凑、密封可靠和使用方便且效果优良的高温、耐磨、耐冲刷的金刚石涂层耐磨隔膜球阀。
为实现上述目的，本发明提供了一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀，包括：
阀体，所述阀体为中空结构，上端设有通孔；
两个阀盖，所述两个阀盖分别设置在所述阀体的两侧，所述阀体与两个阀盖之间形成第一腔体；
两个阀座，所述两个阀座安装在所述第一腔体的相对两侧边；
阀球，所述阀球安装在所述第一腔体内部，在阀球的中心开设有流道通孔，用于流体的疏通，所述阀球的上端开有阀杆槽；所述阀球与阀座密封配合，所述阀座与阀球配合的凹球表面设有阀座涂层，所述阀座涂层至少包括金刚石涂层；
阀杆，安装在所述阀体的通孔内，并延伸至所述阀杆槽以驱动所述阀球的旋转。
可选地，所述阀座涂层还包括喷涂在所述凹球表面含92％WC+8％Co的合金涂层，所述金刚石涂层通过化学气相沉积在所述合金涂层之上。
可选地，所述金刚石涂层厚度为至少5微米。
可选地，所述阀座和阀球的基材采用不锈钢或高合金钢；所述阀球的球体表面喷涂含92％WC+8％Co的合金涂层。
可选地，所述合金涂层厚度为0.3到0.5毫米。
可选地，所述阀座的凹球表面硬度大于HRC85，所述阀球的球体表面硬度达到HRC72。
可选地，所述流道通孔为圆柱形，并延伸至所述阀盖。
可选地，所述阀座前端面和后端面分别焊接有前膜片和后膜片，所述前膜片和后膜片与所述阀座形成密闭的第二腔体，在所述第二腔体内安装有蝶形弹簧和两分环，所述两分环用于支撑所述前膜片和后膜片。
可选地，所述阀球的旋转角度为90度。
本发明实施例提出的一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀，包括：阀体，所述阀体为中空结构，上端设有通孔；两个阀盖，所述两个阀盖分别设置在所述阀体的两侧，所述阀体与两个阀盖之间形成第一腔体；两个阀座，所述两个阀座安装在所述第一腔体的相对两侧边；阀球，所述阀球安装在所述第一腔体内部，在阀球的中心开设有流道通孔，用于流体的疏通，所述阀球的上端开有阀杆槽；所述阀球与阀座密封配合，所述阀座与阀球配合的凹球表面设有阀座涂层，所述阀座涂层至少包括金刚石涂层；阀杆，安装在所述阀体的通孔内，并延伸至所述阀杆槽以驱动所述阀球的旋转。本发明采用上述结构后，通过驱动阀杆，带动阀球旋转对流体的开关控制，阀球与阀座之间在旋转的过程中，会夹杂有硅粉在其中，通过金刚石涂层提高阀座球面的硬度来避免阀座被硅粉的磨损，阀球通过WC涂层的成分进行控制，硬度值可达到HRC72，加强了阀球的耐磨性。此外，本发明方案通过阀座、前膜片、后膜片、两分环，形成一个阻隔硅粉的密闭型腔安装蝶形弹簧，阻止硅粉的进入而卡死弹簧，同时膜片也兼顾阀盖与阀体间的密封、阀座与端盖间的密封作用，而且性能稳定、结构紧凑、使用方便且效果优良。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的金刚石涂层耐磨隔膜球阀的剖面结构示意图；
图2是图1中阀座的结构示意图；
图3是图1中阀球的剖面结构示意图；
图4是图1中阀球的侧视图；
图5是图1中阀座的结构意图；
图6是图5中阀座涂层的放大示意图；
图7、图8、图9及图10是图1中两分环结构意图；
图11是图1中阀座焊接膜片结构示意图。
附图标号说明：
Figure BDA0002703363700000031
Figure BDA0002703363700000041
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
具体地，请参阅图1-图11所示，图1是本发明实施例提供的金刚石涂层耐磨隔膜球阀的剖面结构示意图；图2是图1中阀座的结构示意图；图3是图1中阀球的剖面结构示意图；图4是图1中阀球的侧视图；图5是图1中阀座的结构意图；图6是图5中阀座涂层的放大示意图；图7、图8、图9及图10是图1中两分环结构意图；图11是图1中阀座焊接膜片结构示意图。
如图1-图11所示，本发明提供了一种性能稳定、结构紧凑、密封可靠和使用方便且效果优良的高温、耐磨、耐冲刷的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，可以运用于多晶硅生产工艺管线上。该金刚石涂层耐磨隔膜球阀包括：
阀体8，所述阀体8为中空结构，上端设有通孔；
两个阀盖9，所述两个阀盖9分别设置在所述阀体8的两侧，所述阀体8与两个阀盖9之间形成第一腔体；
两个阀座6，所述两个阀座6安装在所述第一腔体的相对两侧边；
阀球7，所述阀球7安装在所述第一腔体内部，在阀球7的中心开设有流道通孔，用于流体的疏通，所述阀球7的上端开有阀杆槽；所述阀球7与阀座6密封配合，所述阀座6与阀球7配合的凹球表面设有阀座涂层6.2，所述阀座涂层6.2至少包括金刚石涂层(可以为阀座人造金刚石涂层6.2.2)；
阀杆13，安装在所述阀体8的通孔内，并延伸至所述阀球7上的阀杆槽以驱动所述阀球7的旋转。
本发明采用上述结构后，通过驱动阀杆13，带动阀球7旋转对流体的开关控制，阀球7与阀座6之间在旋转的过程中，会夹杂有硅粉在其中，通过金刚石涂层提高阀座6球面的硬度来避免阀座6被硅粉的磨损，提升了球阀的耐磨性，而且性能稳定、结构紧凑、密封可靠和使用方便且效果优良。
具体地，所述阀座涂层6.2还包括喷涂在所述凹球表面含92％WC+8％Co的合金涂层，所述金刚石涂层通过化学气相沉积在所述合金涂层之上，合金涂层厚度为0.3到0.5毫米。所述金刚石涂层厚度为至少5微米。所述阀座6和阀球7的基材采用不锈钢或高合金钢；所述阀球7的球体表面喷涂含92％WC+8％Co的合金涂层，合金涂层厚度为0.3到0.5毫米。
其中，所述阀座6的凹球表面硬度大于HRC85，所述阀球7的球体表面硬度达到HRC72。所述阀球7的旋转角度为90度。
作为一种实施方式，所述流道通孔为圆柱形，并延伸至所述阀盖9。
进一步地，所述阀座6前端面和后端面分别焊接有前膜片1和后膜片3，所述前膜片1和后膜片3与所述阀座6形成密闭的第二腔体，在所述第二腔体内安装有蝶形弹簧5和两分环(包括两分环1(2)和两分环2(4))，所述两分环用于支撑所述前膜片1和后膜片3。
以下对本发明实施例方案进行详细阐述：
如图1所示，本发明的技术方案提供一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀，包括阀体8，2个阀盖9，在阀体8和两个阀盖9间形成一个腔体1(即上述第一腔体)，在腔体1内，左右两边各安装1个阀座6，中间安装阀球7，在阀体8上端设有一通孔，安装阀杆13，在通孔的侧壁设有止档位，在止档位上设有止推垫片10，此外，在通孔侧壁与阀杆13之间的间隙设有填料11，填料11上方设有填料压盖12；
阀球7与阀座6形成两对密封副，密封流体；在阀球7的中心开有一圆柱形的流道通孔，用于流体的疏通，垂直于流道通孔的上端开有一阀杆槽，用于阀杆13驱动阀球7的90度旋转。在阀座6上焊接前膜片1和后膜片3各一个，前膜片1、后膜片3与阀座6形成腔体2(即上述第二腔体)，在腔体2内安装蝶形弹簧5、两分环1(2)、两分环2(4)。
上述的一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀中，阀球基材7.1使用普通的不锈钢或高合金钢，球体表面喷涂含92％WC+8％Co的合金涂层，形成阀球WC涂层7.2，厚度0.3到0.5毫米，将球体表面硬度提高到HRC72，通过磨削，提高球体表面的光洁度和圆度。
上述的一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀中，阀座基材6.1使用普通的不锈钢或高合金钢，在凹球表面喷涂含92％WC+8％Co的合金涂层，形成阀座6WC涂层6.2.1，如图6所示，厚度0.3到0.5毫米，将球面硬度提高到HRC72，通过磨削，提高球面的光洁度和圆度。
上述的一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀中，阀座6与阀球7进行一一对应研磨直到能密封气体为止，配对标记。将阀座6凹球表面进行CVD(化学气相沉积)人造金刚石(类金刚石或非晶金刚石)5微米，形成阀座人造金刚石涂层6.2.2，如图6所示，阀座人造金刚石涂层6.2.2及阀座WC涂层6.2.1形成阀座涂层6.2，凹球表面硬度提高到HV2400，大于HRC85，硬度远高于硅粉的硬度，从而大大提高了阀座6的耐磨性能。同时形成了阀座6与阀球7的硬度差，阀座6面小硬度高而耐磨，阀球7球面虽然硬度低，但接触面大，且接触面交替接触，同样耐磨。
上述的一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀中，阀座6由前膜片1和后膜片3分别焊接在阀座6的前端面和后端面上，形成腔体2，腔体2中分别安装两分环1(2)、两分环2(4)和蝶形弹簧5。两分环1和两分环2用于支撑膜片，形成一个稳定密闭的腔体安装蝶形弹簧5，阻止硅粉进入到该腔体中将腔体填满而蝶形弹簧5失去作用。当阀门关闭时，阀座6在腔体1中随球阀顺着流体流动方向移动0.1到0.2毫米，前膜片1和后膜片3在弹性下跟随阀座6移动，阻止硅粉进入到蝶形弹簧5的安装腔内。
本发明采用上述结构后，通过驱动阀杆13，带动阀球7旋转对流体的开关控制，阀球7与阀座6之间在旋转的过程中，会夹杂有硅粉在其中，通过人造金刚石涂层提高阀座6球面的硬度来避免阀座6被硅粉的磨损。阀球7通过WC涂层的成分进行调节，由传统工艺的80％WC，20％其他物质，改变成92％WC，8％Co,硬度值由HRC68提高到HRC72，加强了阀球7的耐磨性。
本发明采用上述结构后，通过阀座6、前膜片1、后膜片3、两分环1和两分环2，形成一个阻隔硅粉的密闭型腔安装蝶形弹簧5，阻止硅粉的进入而卡死弹簧，同时膜片也兼顾阀盖9与阀体8间的密封、阀座6与端盖间的密封作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，包括：
阀体，所述阀体为中空结构，上端设有通孔；
两个阀盖，所述两个阀盖分别设置在所述阀体的两侧，所述阀体与两个阀盖之间形成第一腔体；
两个阀座，所述两个阀座安装在所述第一腔体的相对两侧边；
阀球，所述阀球安装在所述第一腔体内部，在阀球的中心开设有流道通孔，用于流体的疏通，所述阀球的上端开有阀杆槽；所述阀球与阀座密封配合，所述阀座与阀球配合的凹球表面设有阀座涂层，所述阀座涂层至少包括金刚石涂层；
阀杆，安装在所述阀体的通孔内，并延伸至所述阀杆槽以驱动所述阀球的旋转。
2.根据权利要求1所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述阀座涂层还包括喷涂在所述凹球表面含92％WC+8％Co的合金涂层，所述金刚石涂层通过化学气相沉积在所述合金涂层之上。
3.根据权利要求2所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述金刚石涂层厚度为至少5微米。
4.根据权利要求3所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述阀座和阀球的基材采用不锈钢或高合金钢；所述阀球的球体表面喷涂含92％WC+8％Co的合金涂层。
5.根据权利要求4所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述合金涂层厚度为0.3到0.5毫米。
6.根据权利要求5所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述阀座的凹球表面硬度大于HRC85，所述阀球的球体表面硬度达到HRC72。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述流道通孔为圆柱形，并延伸至所述阀盖。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述阀座前端面和后端面分别焊接有前膜片和后膜片，所述前膜片和后膜片与所述阀座形成密闭的第二腔体，在所述第二腔体内安装有蝶形弹簧和两分环，所述两分环用于支撑所述前膜片和后膜片。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的金刚石涂层耐磨隔膜球阀，其特征在于，所述阀球的旋转角度为90度。
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