CN112128401A

CN112128401A - 一种新型高温平板闸阀

Info

Publication number: CN112128401A
Application number: CN202011001424.1A
Authority: CN
Inventors: 刘瑶; 周雯雯; 戴勇; 刘爱武; 陈意; 柏广才
Original assignee: Jiangsu Pufite Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Pufite Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2020-12-25

Abstract

本发明涉及一种新型高温平板闸阀，包括一体化结构的阀体、设置在所述阀体内部的阀板、设置在所述阀体上方且与阀体固定连接的阀盖、设置在所述阀盖上方的手轮；所述阀板与阀体的接触面设置有密封金属堆焊层，阀板上方连接有阀杆；所述手轮与阀杆远离阀体的一端固定连接，通过旋转手轮带动阀杆上下移动，实现阀板的通孔与阀体的介质流道连通和阻断。本发明通过合理的设计，采用一体化阀体结构、分离式平行阀板结构、阀盖上方及对应阀杆伸长的结构、密封填料恒压结构，实现了阀体在高温介质作用下的有效可靠密封，实现了对阀板密封结构热膨胀的自动补偿、密封区温升控制、密封填料磨损的自动补偿，增强了装置的高温工作特性和可靠性。

Description

一种新型高温平板闸阀

技术领域

本发明涉及闸阀技术领域，具体地说是一种新型高温平板闸阀。

背景技术

高温平板闸阀主要用于高温高压稠油和天然气开采和冶炼过程、核电站冷却液和化工产品冶炼等高温介质管道通断。

现有的高温平板阀主要采用楔形阀板通过阀杆的挤压膨胀实现密封，阀门受热后容易出现热膨胀导致卡死，过大的挤压密封力和材料的高温软化也会造成零件软化和密封面划伤，导致密封失效而引起泄露。同时，现有的高温平板阀未经过严格的热力学和高温密封设计，导致阀盖密封区受热膨胀后挤压密封材料，造成密封材料的硬化或急剧磨损，密封寿命极低。

如中国专利CN209100673U公开了一种高温平板闸阀，包括阀体，所述阀体的上端固定连接有固定块，所述阀体的内壁转动连接有阀杆，所述阀杆贯穿阀体的内壁和固定块，所述阀杆远离阀体的一端固定连接有旋转杆，所述旋转杆的两端转动连接有L形杆，所述阀体相对的内壁均固定连接有两个固定杆，所述固定杆之间共同固定连接有装置盒，所述阀杆贯穿装置盒，所述阀杆位于装置盒内的部分上固定连接有两个伸缩机构，所述伸缩机构包括第一锥齿轮和两个螺纹杆，所述第一锥齿轮与阀杆固定连接，所述螺纹杆与装置盒的内壁转动连接。中国专利CN204571925U公开了一种新型高温膨胀式平板阀，包括阀体、阀盖、阀杆和阀板，阀体与阀板之间安装有阀座，阀座分别与阀体、阀板密封配合，阀座与阀体之间为间隙配合，阀体的内壁上开有环形凹槽，阀座上设有嵌入环形凹槽内并与其密封配合的凸边。尽管上述平板阀解决了产生了一定的技术效果，但仍然存在一定的问题，使用过程中容易出现卡死等故障。

因此，如何提供一种新型高温平板闸阀，以解决现有技术所存在的问题，对其应用具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种新型高温平板闸阀，以适用于高温介质通断的平板阀结构，实现高温介质管道的安全可靠通断，满足高温油气传输、化学冶炼和核电站冷却等高温环境下的使用要求。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种新型高温平板闸阀，包括：

阀体，其为一体化结构；

阀板，其设置在所述阀体内部，阀板与阀体的接触面设置有密封金属堆焊层，阀板上方连接有阀杆；

阀盖，其设置在所述阀体上方，且与阀体固定连接；

手轮，其设置在所述阀盖上方，与阀杆远离阀体的一端固定连接，通过旋转手轮带动阀杆旋转，进而带动阀板上下移动，实现阀板的通孔与阀体的介质流道连通和阻断。

优选地，所述密封金属堆焊层采用金属密封材料，所述金属密封材料为铬化硼合金、司太立合金、Cr14、9Cr10Mo中的一种或几种组合；所述密封金属堆焊层的厚度为0.7～6mm。

优选地，所述阀板包括左阀板和右阀板，所述左阀板和右阀板平行设置，中间设置有预压弹簧。

进一步的，所述预压弹簧为预压波形弹簧。

优选地，所述预压弹簧包括第一预压弹簧和第二预压弹簧，所述第一预压弹簧设置在所述阀板的上方，所述第二预压弹簧设置在所述阀板的通道四周。

优选地，所述左阀板和右阀板之间通过销钉连接，用于确保阀板在受热膨胀分离或者受压压缩时阀板的两个密封面保持平行。

优选地，所述阀盖包括盖板、盖筒、推力球轴承、轴承座、转动套，所述阀杆穿过所述盖板，且设置在所述盖筒内；

所述轴承座设置在所述盖筒上方，所述推力球轴承和转动套设置在所述轴承座内，所述转动套设置在所述阀杆的四周，所述推力球轴承设置在所述转动套和轴承座之间。

优选地，所述盖板为法兰连接盘，所述盖筒为长颈结构，便于阀盖的散热，确保阀盖上端手轮部位的温度不高于所用密封材料的可靠使用的最高温度，确保密封的可靠性。

优选地，所述手轮相对盖板之间的距离能够调整，可调范围为0.5～500mm。

优选地，所述阀盖和阀杆之间设置有密封填料，所述密封填料为聚四氟乙烯、氟胶、硅橡胶、膨胀石墨或增强型石墨中的一种或几种组合。

进一步的，所述密封填料选用内部为聚四氟乙烯和外部的氟胶的橡胶，两者硫化为一个整体。

优选地，所述密封填料的上方设置有压缩波形弹簧，所述压缩波形弹簧上方设置有填料压帽。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明解决了现有高温平板闸阀的强制密封结构在高温下密封区域容易受热膨胀卡死、密封填料高温下软化或者磨损失效、密封结构可靠性差、密封寿命低等问题，提供一种适用于高温介质通断的平板阀结构，实现高温介质管道的安全可靠通断，满足高温油气传输、化学冶炼和核电站冷却等高温环境下的使用要求。

2)本发明通过合理的设计，采用一体化阀体结构、分离式平行阀板结构、阀盖上方及对应阀杆伸长的结构、密封填料恒压结构，实现了阀体在高温介质作用下的有效可靠密封，实现了对阀板密封结构热膨胀的自动补偿、密封区温升控制、密封填料磨损的自动补偿，增强了装置的高温工作特性和可靠性。

3)相比于传统的平板阀，本发明对阀盖的颈部和相应的阀杆进行了加长，便于阀盖的散热，确保阀盖上端手轮部位的温度不高于所用密封材料的可靠使用的最高温度，确保密封的可靠性；阀盖和阀杆处设置密封材料，同时在密封材料的上方设置有压缩的波形弹簧，实现密封材料密封后的自动补偿，保证高温下的可靠密封。

4)本发明将阀体和阀座设计为一个整体阀体，替换传统阀体与阀座的分离式结构，通过直接在一体化阀体与阀板接触的面上堆焊密封金属实现密封，提高平板闸阀结构的可靠性，同时增加密封的稳定性。

5)本发明将传统一体化阀板分为左、右两块分离式阀板，左、右阀板中间放置有预压弹簧，为阀门提供低压持续的预密封压力，同时，通过波形弹簧压缩补偿密封过程中阀体和阀板受热膨胀，确保密封力保持不变。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中新型高温平板闸阀的结构示意图；

图2是本公开一种实施例中新型高温平板闸阀的剖示图；

图3是本公开一种实施例中新型高温平板闸阀的半剖示图；

图4是附图2中A处的放大图；

图5是本公开一种实施例中阀板的结构示意图。

在以上附图中：100、阀体；200、阀板；210、左阀板；220、右阀板；230、第一预压弹簧；240、第二预压弹簧；250、销钉；260、阀杆螺母；270、卡槽；300、阀盖；310、盖板；320、盖筒；330、推力球轴承；340、轴承座；350、转动套；400、阀杆；500、手轮；600、密封金属堆焊层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1-3所示，一种新型高温平板闸阀，包括一体化结构的阀体100、设置在所述阀体100内部的阀板200、设置在所述阀体100上方且与阀体100固定连接的阀盖300、设置在所述阀盖300上方的手轮500。

所述阀板200与阀体100的接触面均设置有密封金属堆焊层600，阀板200上方连接有阀杆400；所述手轮500与阀杆400远离阀体100的一端固定连接，通过旋转手轮500带动阀杆400旋转，进而带动阀板200上下移动，实现阀板200的通孔与阀体100的介质流道连通和阻断。

如附图4所示，所述阀板200与阀体100的接触面设置有密封金属堆焊层600，并且阀体100设计为一体化结构，提高平板闸阀结构的可靠性，同时增加密封的稳定性。

通过在阀体100与阀板200的接触面上设置有密封金属堆焊层600，实现与阀板200的直接密封，提高了整个阀体100的可靠性。该设计无需使用任何软密封材料和密封结构，避免橡胶密封材料高温软化和石墨密封材料磨损后导致的的阀座与阀体100密封泄露，简化了结构、增强了高温平板阀的可靠性，同时减少了制造成本和难度。

进一步的，所述密封金属堆焊层600采用金属密封材料，所述金属密封材料为铬化硼合金、司太立合金、Cr14、9Cr10Mo中的一种或几种组合。

进一步的，所述密封金属堆焊层600的厚度为0.7～6mm，优选为2～4mm，介质温度越高，密封金属堆焊层600的厚度越高。

参见附图2，所述阀盖300包括盖板310、盖筒320、推力球轴承330、轴承座340、转动套350，所述阀杆400穿过所述盖板310，且设置在所述盖筒320内。

所述轴承座340设置在所述盖筒320上方，所述推力球轴承330和转动套350设置在所述轴承座340内，所述转动套350设置在所述阀杆400的四周，所述推力球轴承330设置在所述转动套350和轴承座340之间。

进一步的，所述盖板310为法兰连接盘，所述盖筒320为长颈结构，便于阀盖300的散热，确保阀盖300上端手轮500部位的温度不高于所用密封材料的可靠使用的最高温度，确保密封的可靠性。

所述伸长的阀盖300可采用深孔钻削加工获得，也可采用尺寸合适的钢管与阀盖300法兰盘焊接或者螺纹连接获得。

进一步的，所述手轮500相对盖板310之间的距离能够调整，根据使用介质和周围环境的温度，可调范围为0～500mm。

相比于传统的平板阀，本实施例中高温平板闸阀对阀盖300的颈部，即盖板310和手轮500之间的距离，和相应的阀杆400进行了加长，便于阀盖300的散热，确保阀盖300上端手轮500部位的温度不高于所用密封材料的可靠使用的最高温度，确保密封的可靠性。

所述阀盖300和阀杆400经过加长，使得阀盖300的密封区远离高温介质，通过增加阀盖300与空气的接触面积扩大对流散热的效果，使的阀盖300密封填料区域工作在较低的温度下，通过设计合理的长度，使密封填料的温度降低到可长期正常工作的范围，克服高温下传统的橡胶密封填料软化失效和石墨材料多次开关后磨损泄露的缺点，实现阀门的有效可靠密封，增加了阀门的使用寿命。

进一步的，所述阀盖300和阀杆400之间设置有密封填料(附图中未标识)，所述密封填料设置在所述阀杆400和轴承座340之间。

在一个实施例中，所述密封填料的上方设置有压缩波形弹簧(附图中未标识)，实现密封填料密封后的自动补偿，保证高温下的可靠密封。

当密封填料磨损后，导致阀盖300与阀杆400之间的密封力减弱甚至消失时，压缩波形弹簧通过释放自身压力，将密封填料进一步压实，确保阀盖300与阀杆400之间的密封，实现两者的可靠密封。

所述压缩波形弹簧上方设置有填料压帽(附图中未标识)，所述填料压帽设置在所述推力球轴承330和转动套350的下方。

所述密封填料为聚四氟乙烯(PTFE，工作温度-20～250℃)、氟胶(FKM，工作温度为-40～250℃)、硅橡胶(VMQ，使用温度-50～150℃)、膨胀石墨或增强型石墨中的一种或几种组合。

在一个实施例中，如附图5所示，所述阀板200包括左阀板210和右阀板220，所述左阀板210和右阀板220平行设置，中间设置有预压弹簧，为闸阀提供低压持续的预密封压力，实现阀板200和阀体100之间的预紧，同时，通过预压弹簧压缩补偿密封过程中阀体100和阀板200受热膨胀，确保密封力保持不变。

左阀板210和右阀板220中间放有预压弹簧，可在阀门开启状态下提供一定的预密封力，防止介质中的颗粒进入密封面导致的磨粒磨损，增加密封的寿命。

进一步的，所述预压弹簧为预压波形弹簧。

进一步的，所述左阀板210和右阀板220上方设置有卡槽270，所述卡槽270内设置有阀杆螺母260，所述卡槽270能够限定所述阀杆螺母260与阀板200的位置关系，所述阀杆螺母260与所述阀杆400相配合，以使得阀杆400带动阀板200上下移动。

进一步的，所述预压弹簧包括第一预压弹簧230和第二预压弹簧240，所述第一预压弹簧230设置在所述阀板200的上方，所述第二预压弹簧240设置在所述阀板200的通道四周。

进一步的，左阀板210和右阀板220在常温状态下两阀板间有1～2mm的空隙，高温下通过第一预压弹簧230和第二预压弹簧240的进一步压缩可以补偿阀门零件受热的膨胀量，使阀门不会卡死或使密封面间的摩擦急剧增大导致的开关力矩增大。

进一步的，所述左阀板210和右阀板220之间通过销钉250连接，用于确保阀板200在受热膨胀分离或者受压压缩时阀板200的两个密封面保持平行，确保密封的稳定性。

进一步的，所述的左阀板210、右阀板220与阀体100的接触面分别设置有密封金属堆焊层600，密封金属堆焊层600的厚度一般应大于3mm，采用耐高温的合金作为密封材料进行密封，同时，可以隔离外面介质的高温，防止左阀板210、右阀板220与阀体100芯部材料温升过高导致软化和零件变形。

上述新型高温平板闸阀采用内外圈加强金属石墨垫片替代普通的金属垫圈，确保整个密封的可靠性。

上述新型高温平板闸阀在使用过程中压缩的第一预压弹簧230和第二预压弹簧240推动左阀板210和右阀板220挤压阀体100的密封表面，形成一个密封预紧力，使金属密封面时刻接触，防止液体中的固体颗粒进入，起到保护密封面的作用。当阀门处于开启状态时，左阀板210和右阀板220的通孔与阀体100中的介质流道连通，介质直接流过，此时左阀板210和右阀板220不受流体压力的作用，仅受到高温介质传热的作用，使阀体100、阀板200、阀杆400、阀盖300的温度升高，均出现受热膨胀。左阀板210和右阀板220在内部销钉250的导引下彼此平行靠近，造成内部的第一预压弹簧230和第二预压弹簧240被挤压，实现对热膨胀量的补偿，同时阀盖300的内孔与阀杆400间预留右足够的空隙，不会造成膨胀卡死，使阀门关闭时的力矩基本保持不变；流进阀盖300和阀杆400长颈内的高温介质在阀盖300与空气的热对流散热作用温度逐渐降低，最后到达密封填料处的温度低于密封填料正常工作的最高温度，可保证密封填料长期有效的工作，不会影响整个阀门的密封性和密封寿命。

当高温平板闸阀需要关闭时，旋转阀体100上方的手轮500驱动阀杆400转动，阀杆400下端的阀杆螺母260随之下移，带动左、右阀板同时下移，使左阀板210和右阀板220逐渐移切断管道的流道，阀板200前后面受到的流体压力差逐渐增大，推动左阀板210和右阀板220逐渐向阀后移动和挤压阀体100的密封金属堆焊层600，造成阀后的密封力增大，形成密封，而由于高温介质造成的阀门零件的膨胀也可以通过阀板200内的第一预压弹簧230和第二预压弹簧240进一步压缩予以补偿，伸长的阀盖300和阀杆400也能使密封填料处的温度降低，确保密封的有效性和可靠性。由于阀板200可向两边移动，因此，可以轻松实现双向密封。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种新型高温平板闸阀，其特征在于，包括：

阀体(100)，其为一体化结构；

阀板(200)，其设置在所述阀体(100)内部，阀板(200)与阀体(100)的接触面设置有密封金属堆焊层(600)，阀板(200)上方连接有阀杆(400)；

阀盖(300)，其设置在所述阀体(100)上方，且与阀体(100)固定连接；

手轮(500)，其设置在所述阀盖(300)上方，与阀杆(400)远离阀体(100)的一端固定连接，通过旋转手轮(500)带动阀杆(400)旋转，进而带动阀板(200)上下移动，实现阀板(200)的通孔与阀体(100)的介质流道连通和阻断。

2.根据权利要求1所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述密封金属堆焊层(600)采用金属密封材料，所述金属密封材料为铬化硼合金、司太立合金、Cr14、9Cr10Mo中的一种或几种组合；所述密封金属堆焊层(600)的厚度为0.7～6mm。

3.根据权利要求1所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述阀板(200)包括左阀板(210)和右阀板(220)，所述左阀板(210)和右阀板(220)平行设置，中间设置有预压弹簧。

4.根据权利要求3所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述预压弹簧包括第一预压弹簧(230)和第二预压弹簧(240)，所述第一预压弹簧(230)设置在所述阀板(200)的上方，所述第二预压弹簧(240)设置在所述阀板(200)的通道四周。

5.根据权利要求3所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述左阀板(210)和右阀板(220)之间通过销钉(250)连接，用于确保阀板(200)在受热膨胀分离或者受压压缩时阀板(200)的两个密封面保持平行。

6.根据权利要求1所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述阀盖(300)包括盖板(310)、盖筒(320)、推力球轴承(330)、轴承座(340)、转动套(350)，所述阀杆(400)穿过所述盖板(310)，且设置在所述盖筒(320)内；

所述轴承座(340)设置在所述盖筒(320)上方，所述推力球轴承(330)和转动套(350)设置在所述轴承座(340)内，所述转动套(350)设置在所述阀杆(400)的四周，所述推力球轴承(330)设置在所述转动套(350)和轴承座(340)之间。

7.根据权利要求6所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述手轮(500)相对盖板(310)之间的距离能够调整，可调范围为0.5～500mm。

8.根据权利要求1所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述阀盖(300)和阀杆(400)之间设置有密封填料，所述密封填料为聚四氟乙烯、氟胶、硅橡胶、膨胀石墨或增强型石墨中的一种或几种组合。

9.根据权利要求8所述的新型高温平板闸阀，其特征在于，所述密封填料的上方设置有压缩波形弹簧，所述压缩波形弹簧上方设置有填料压帽。