CN117212476A - 高温蝶阀及其降温方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高温蝶阀及其降温方法。所述高温蝶阀，包括阀体、阀板、阀杆、阀座及执行机构，阀板与阀杆具有相互连通的中空结构，所述中空结构具有或者连接冷却介质的进口和出口。本发明解决了在高温场合无法采用蝶阀的技术难题，避免了相同工况下使用插板阀的诸多弊端，简化结构，降低成本，满足了了众多企业的生产使用需求。

Description

高温蝶阀及其降温方法

技术领域

本发明涉及高温蝶阀及其降温方法.

背景技术

蝶阀是石油、化工、电力、冶金等行业中常用的蝶阀。对于设计温度1050℃以上的蝶阀，由于金属材料在这个温度下的机械强度特别低，当蝶阀的尺寸较大时，内部的阀板和筋板及轴的自重载荷会使材料的应力超过这个温度下的许用应力，再加上蝶阀内部的气体压力，会进一步超过许用应力；鉴于此，在这样的高温下，通常不采用烟道蝶阀，而采用插板阀。

例如，美国美卓公司采用插板阀及下述相应措施解决材料的耐高温问题：阀体内部做保温衬里，阀板采用一个相互连通的管排做骨架，管排上焊有保温钉，用高温浇注料包覆管排，养生并烘干后即成阀板，使用时，为了避免管排超温，管排内通冷却水，这种结构解决了金属材料在高温场合耐高温的问题。其不足之处在于：1.需要冷却水，若停水，易道致蝶阀因超温而失效；2.需要采用脱盐水，否则，管排内易结垢或因结垢将管排堵死；3.采用水冷系统，则涉及到防冻保温或者打循环水的配套措施；4.占用空间大；5.开关时间长；6.为避免该阀门在故障状态下无法正常开关而产生闪爆或着火事故等，需配套可靠的开关系统以保证系统的安全性，从而大幅提高了整个阀门系统的制造成本及维护成本；7.在缺少特别防水措施情况下，阀体上的阀板进出端难以保证密封，下雨导致进水后，与含硫的烟气反应会危害后续的生产设备。

再比如，采用插板阀时，国内的一些公司采用如下措施解决材料的耐高温问题：阀板做成盒子结构，阀板接触介质的部位用耐高温的保温材料包覆，蝶阀关闭时，盒子的开口位于阀体外，盒子状的阀板接触大气，实现了对阀板的降温。其优点在于,结构简单，成本低；但其同时也存在着前述美卓公司的插板阀所存在的第5、6、7条的不足或隐患。

上述高温场合下使用插板阀的弊端多年来一直困扰着许多企业，也成为本领域亟待解决的难题.

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明旨在提供一种高温蝶阀或应用于较大口径的高温或超高温烟道蝶阀，以解决众多企业的现实需求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高温蝶阀，包括阀体、阀板、阀杆、阀座及执行机构；所述阀板与阀杆具有相互连通的中空结构，所述中空结构具有或者连接冷却介质的进口和出口。

具体的，所述阀杆是中空管，其两端在所述阀板外部分别连接冷却介质的第一进口与第二出口，阀杆中部贯穿所述阀板的中空腔体并且所述中部管壁上开设冷却介质的第二进口和第一出口用以连通所述阀杆的中空管与阀板中空腔体，所述第二进口与第一出口之间设置封堵板。进一步的，所述第二进口和第一出口分别靠近第一进口与第二出口，并各自靠近所述阀杆进出所述阀板所对应的阀板内壁。优选的，阀杆轴线平行于阀板表面设置。

所述第二进口与第一出口是在所述阀杆壁上开设的通孔，所述第二进口靠近所述第一进口，所述第一出口靠近所述第二出口；在所述空心管第二进口与第一出口之间固定一个将进口与出口分开的封堵板，外来冷却介质自所述阀杆第一进口经第二进口进入所述阀板中空内腔体，自所述阀杆第一出口经第二出口引出至所述蝶阀外。

并且，所述阀杆对应所述第二进口和第一出口的中空管段内设有管壁加强结构；具体的，所述加强结构沿轴向布置，为板件或管件或结构件；比如，所述加强结构是插在阀杆内的轮毂状加强件，其可设置于所述阀杆径向端面的进出口部位的阀杆内并与阀杆过渡配合或过盈配合，其轴向长度大于所述进出口的口径，其轴向二端对称于进出口的轴线，其外径等于阀杆的内径；

或者，具体的，所述阀杆包括两个同轴的空心管段，对称固定于所述阀板二侧，所述阀杆的空心管段分别与所述阀板的中空腔体连通，所述阀杆的二个空心管段远离阀板的管口分别连接冷却介质的进口与出口；外来冷却介质自所述阀杆进口进入所述阀板内中空内腔体，自所述阀杆出口引出至所述蝶阀外。优选的，所述阀杆的二个同轴空心管段的轴线平行于阀板表面设置。

更优的，所述阀板的中空腔体内设有折流板。所述折流板设置于整个所述阀板中空腔体内，用于引导冷却介质的流动并尽可能避免死区。

进一步的，所述阀体内固定有隔热衬里；和/或所述阀板外表面包覆有隔热层或保温层。

进一步的，所述阀板的中空腔体内，设有一个以上温度传感器。

进一步的，为了避免阀体内有隔热衬里时，阀座高温下屈服或蠕变，固定在所述阀体上的所述阀座，分成N段环向均布，各段相邻之间留有膨胀间距；为了遮挡所述膨胀间距留下的轴向和径向间隙，在所述膨胀间距位置的上方或下方，设置了用以遮挡相应的空隙的板；其中，N≥2。

进而，所述阀体可以在外部连接垂直于地面设置的烟囱，所述烟囱的上端高出阀体上端，其下方的管口通过软管连接所述阀杆的第二出口。

进一步的，所述烟囱上方的出口端固定有伞形防雨帽；

进一步的，所述阀体外部连接鼓风机，所述鼓风机的出口联接一段风管，风管的另一端管口与一根径向端面开有进口的管子相连，阀杆一端管口探出执行机构与所述管子通过软管联接，所述管子的轴线是接近水平的，其进口端内装有一个单向阀；为了便于单向阀自动打开，所述单向阀在垂直于地面的方向向管子内倾斜安装，所述单向阀的阀板轴在下方，单向阀的阀板上下旋转启闭；鼓风机不工作时，单向阀的阀板靠重力自动打开。

进一步的，所述高温蝶阀还可以包括控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序；相应的，包括所述温度传感器及鼓风机等与所述控制器连接，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

采集所述阀板内的温度数据，和根据温度设定开启和关闭所述鼓风机。

本发明同时公开了所述高温蝶阀的降温方法：

冷却介质自所述进口进入到所述阀板和阀杆的中空结构内，对相应的阀板和阀杆进行冷却，继而从所述出口排出所述蝶阀外；并且，所述蝶阀冷却后的温度低于其最高许用温度。所述蝶阀最高许用温度依据设计计算和/或仿真计算给出。

所述冷却介质是引自外界的空气或者水，或者导热油等。

为了冷却阀体，还可以将阀体制作成夹套的结构，夹套外开设一个进口和出口，夹套内通冷却介质。

本发明利用空气冷却的原理，在阀板内设置中空腔体，其中气体受热升温后，会自动与外界的空气产生对流，本发明通过提高中空腔体内的空气流量提高降温效率，替代烟囱作用的管子上方出口相比阀杆上的进口是负压，可以增加空气的流通量。当依靠自然对流或上述结构无法满足要求时，比如利用温度传感器的信号来启动鼓风机，可以通过设定温度的上下限来控制鼓风机的启停，从而实现自动化控制和节能高效。鼓风机开启后，在风压的作用下，单向阀的阀板被关闭。鼓风机停止运转后，单向阀的阀板靠自重打开，以保证空气的自然流通。

冷却介质采用水或导热油时的结构属于本专业领域的技术常识，此不赘述。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术效果：1.由于阀板具有中空的内腔体，通过向所述腔体内通入冷却介质，从而有效解决了本领域一直以来温度特别高的场合无法采用蝶阀的这一世界性难题，进而解决了众多企业的需求。

2.避免了前面所列出的采用插板阀时的诸多弊端。

3.相比插板阀，简化了结构，降低了成本，同时降低了日后的维护成本。

4.阀杆在阀板的腔体内，冷却内腔体时，阀杆被同时冷却，阀杆不用另行保温。

本发明可适用于包括四连杆蝶阀在内的各种型式的蝶阀，尤其适用于高温烟道场合。

附图说明

图1为根据本发明的实施例1的主视图：

图2为图1的A-A剖视图；

图3为根据本发明的实施例2的主视图：

图4为图3的B-B剖视图；

图5为根据本发明实施例1的阀杆及轮毂状加强件的局部剖视图：

图6为图5的C-C剖视图：

图中，1.温度传感器 2.阀板 3.折流板 4.阀座 5.阀体 6.轴封填料函 7.执行机构 8.软管a 9.管子a 10.单向阀 11.鼓风机 12.风管 13.隔热衬里 14.封堵板 15.阀杆16.软管b 17.管子b 18.伞形防雨帽 19.保温层 20.阀杆的空心管段a 21.阀杆的空心管段b 22.轮毂状加强件 I₁.第一进口 I₂,I₂′.第二进口 E₁,E₁′.第一出口 E₂.第二出口 E₃管子出口

实施方式

下面结合附图，对本发明作更为具体的描述。

实施例

一种高温蝶阀，如图1、图2所示，所述蝶阀包括阀体5、阀板2、阀杆15、阀座4、轴封填料函6、执行机构7；所述阀板2具有中空腔体，所述阀杆15是空心管，其轴线平行于阀板2的表面；所述阀杆15穿过阀板2的中空腔体，且其二端的管口分别是外来冷却介质的第一进口I₁和第二出口E₂，位于所述阀板2的中空腔体内的阀杆15二端径向端面分别设置了外来冷却介质的第二进口I₂（I₂′）与第一出口E₁(E₁′)，所述第二进口I₂（I₂′）与第一出口E₁(E₁′)分别靠近第一进口I₁和第二出口E₂，同时在所述阀板的中空腔体内分别靠近相应的腔体内壁；并且所述阀杆的空心管上介于第二进口I₂（I₂′）与第一出口E₁(E₁′)之间固定一个将进口与出口分开的封堵板14，外来冷却介质自所述阀杆15第一进口I₁经第二进口I₂（I₂′）进入所述阀板2的中空腔体内，自所述阀杆15第一出口E₁(E₁′)经第二出口E₂引出至所述蝶阀外；

进一步的，所述阀杆15内对应第二进口I₂（I₂′）和第一出口E₁(E₁′)位置设置了加强结构；如图1、图2和图6所示，可以是插在阀杆15内的轮毂状加强件22，其轴向长度分别大于相应的进口I₂（I₂′）和出口E₁(E₁′)的口径，其轴向二端分别对称于所述进口I₂（I₂′）和出口E₁(E₁′)的轴线，其外径等于阀杆15的内径并且两者过渡配合或过盈配合。

实施例

一种高温蝶阀，如图3、图4所示，包括阀体5、阀板2、阀杆、阀座4、轴封填料函6、执行机构7；所述阀板2具有中空腔体，所述阀杆包括同轴的两个空心管段20、21，其对称固定于所述阀板2的二侧并分别与阀板2的中空腔体相连通，轴线平行于阀板2的表面，且所述二个空心管段20、21远离阀板2的管口分别是冷却介质的第一进口I₁和第二出口E₂；冷却介质自所述阀杆20第一进口I₁进入所述阀板中空内腔体，自所述阀杆21第二出口E₂引出至所述蝶阀外。

针对上述的高温蝶阀，具体的，所述冷却介质可以是引自外界的空气或者水，或者导热油。

进一步的，所述阀板2的中空腔体内还可以设置折流板3，其设置于整个所述阀板2中空腔体内，用于引导冷却介质的流动并尽可能避免死区；

所述阀体5内固定有隔热衬里13；

所述阀板2外表面全部固定包覆有隔热层或保温层19；

所述阀体5在外部连接垂直于地面固定一根替代烟囱作用的管子b17，所述管子b17上方的管口E₃高于阀体5，所述管子b17下方的管口与所述阀杆15或阀杆的空心管段b21的出口E₂通过软管b16联接在一起；

所述替代烟囱作用的管子b17出口E₃上方可固定伞形防雨帽18；

所述阀体5在外部可连接鼓风机11，所述鼓风机11的出口联接一段风管12，风管12的另一端管口与一根径向端面开有进口的管子a9相连，所述阀杆15或阀杆的空心管段a20的一端管口探出执行机构7，与所述管子a9的出口通过软管a8联接在一起，这根管子a9的轴线是接近水平的，管子a9进口端内装有一个单向阀10；

为了便于单向阀10自动打开，所述单向阀10在垂直于地面的方向向管子9内倾斜安装，单向阀10的阀板轴在下方，单向阀10的阀板上下旋转启闭；鼓风机11不工作时，单向阀10的阀板靠重力自动打开；所述阀板2中空腔体的内壁上，固定有一个以上温度传感器1。

将所述温度传感器1及鼓风机11等与控制器（图中未示出）连接，实现根据温度设定由计算机程序控制自动启闭鼓风机等设备。

为了避免阀体5内有隔热衬里13时，阀座4高温下屈服或蠕变，所述固定在阀体5上的阀座4分成N段环向均布（N≥2，图中未示出），各段相邻之间留有膨胀间距;间距量根据设计温度计算后确定；所有阀座4之间留有间距位置的上方或下方，各有一块板遮挡阀座4之间间距留下的轴向和径向空隙（图中未示出）。

显然，上述实施例仅是本发明的部分实施例，而非全部的实施例。在此基础上，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及发明构思在未经创造性劳动前提下加以等同替换或改变所获得的技术方案，都应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温蝶阀，包括阀体、阀板、阀杆、阀座及执行机构，其特征在于：

所述阀板与阀杆具有相互连通的中空结构，所述中空结构具有或者连接冷却介质的进口和出口。

2.如权利要求1所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀杆是中空管，其两端在所述阀板外部分别连接冷却介质的第一进口与第二出口，阀杆中部贯穿所述阀板的中空腔体并且所述中部管壁上开设冷却介质的第二进口和第一出口用以连通所述阀杆的中空管与阀板中空腔体，所述第二进口与第一出口之间设置封堵板。

3.如权利要求2所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述第二进口和第一出口分别靠近第一进口与第二出口，并各自靠近所述阀杆进出所述阀板所对应的阀板内壁。

4.如权利要求2所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀杆对应所述第二进口和第一出口的中空管段内设有管壁加强结构。

5.如权利要求1所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀杆包括两个同轴的空心管段，对称固定于所述阀板二侧，所述阀杆的空心管段分别与所述阀板的中空腔体连通，所述阀杆的二个空心管段远离阀板的管口分别连接冷却介质的进口与出口。

6.如权利要求1所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀板的中空腔体内设有折流板。

7.如权利要求1所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀体内固定有隔热衬里；和/或

所述阀板外表面包覆有隔热层或保温层。

8.如权利要求1所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀板的中空腔体内，设有一个以上温度传感器。

9.如权利要求1所述的高温蝶阀，其特征在于：

所述阀座固定在所述阀体上，分成N段环向均布，各段相邻之间留有膨胀间距；在所述膨胀间距位置的上方或下方，设有用以遮挡相应的空隙的板；其中，N≥2。

10.一种如权利要求1-9任一所述高温蝶阀的降温方法，其特征在于：

冷却介质自所述进口进入到所述阀板和阀杆的中空结构内，对相应的阀板和阀杆进行冷却，继而从所述出口排出所述蝶阀外；并且，所述蝶阀冷却后的温度低于其最高许用温度。