CN1352360A

CN1352360A - 可更换阀座和阀瓣的截止阀

Info

Publication number: CN1352360A
Application number: CN 01144441
Authority: CN
Inventors: 黄日新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-06-05

Abstract

一种可更换阀座和阀瓣的截止阀,由阀体、可更换的阀座及阀瓣、阀杆、阀盖和手轮等组成,是创新产品,适用于高温高压火力发电厂。本阀门对传统的截止阀结构和加工工艺作了重大改革,使阀门的严密性大为提高,寿命提高一倍以上,降低成本24.5%。阀座和阀瓣的可换性,使阀门的检修时间缩短为现有阀门检修时间的十分之一,是一种真正节能、耐磨和长寿的阀门,可在门市部维修和更换阀门部件,是中国首例可实行三包(包修、包换、包退)的阀门,为中国阀门产品按WTO规则运作创造了条件。将传统的阀座堆焊工艺改为模压耐磨合金环工艺,大幅度提高了阀门产量,产品质量也大为提高。制造工艺的创新,普通阀门厂也能生产高质量的高温高压电站阀门。

Description

可更换阀座和阀瓣的截止阀

本发明涉及工业用的截止阀，特别是高温高压火力发电厂使用的易磨损、需要经常更换的截止阀。

高温高压火力发电厂是我国能源主要供应部门，国民经济的生命线，发电厂发生事故不仅影响发电厂的生产，而且直接使整个国民经济受到巨大的损失。大型高温高压火力发电厂内所装的截止阀数以千计，由于高温高压火力发电厂的工质是高温高压蒸汽和水，工质流速大，流经截止阀的阀座和阀瓣时，使其磨损极快，一些截止阀不到6个月就得更换，对于劣质阀门，阀门事故率更高，阀门的更换，直接影响到发电厂的生产和安全运行。据统计，更换一只高温高压焊接截止阀所需要的时间，最快也得10小时，即：阀门从管道上切割下来需2小时，将新阀门焊上需3小时，焊缝热处理5小时。如果，因为此阀门的事故而停电10小时，给其它国民经济行业带来的损失则是巨大的。若能采用一种阀门，只需更换易于磨损的阀座、阀瓣，而不需将阀门切割下来检修或更换，检修阀门的时间将大为缩短，发电厂因阀门故障而停机的时间就大为缩短，就能为生产做出巨大贡献。对现有技术截止阀(见图11和图12)结构和制造工艺的分析，截止阀的阀座是与阀体连成一体的，为增大阀座的耐磨性，通常是在阀体的阀座上堆焊耐磨合金，如阀座损坏，必需将阀门整个切割下来才能更换或修复。另外，截止阀的阀瓣也是与阀杆连成一体的，如果阀瓣损坏，也需将整个阀杆拆下才能修复。分析现有技术的截止阀结构可看出，阀门的部件可分为两部分：1.不易磨损的耐用件：阀体、阀盖和手轮等，2.易磨损部件：阀座、阀盖和填料，填料为消耗材料。由于阀体与阀座是一整体，为使阀座不易磨损，通常是在其上堆焊耐磨合金，在狭小的阀体内腔中进行堆焊工作，难度之大可想而知，只有较高级别的电焊工才能完成此项工作，稍有不注意，即出废品，采用此种工艺制造，产品的废品率极高，从而增加了产品的成本。本发明针对现有技术截止阀结构上和制造工艺上的缺点，采用可更换阀座，用螺纹与阀体连成一体，为提高阀座的耐磨性，用工厂化大批量生产的耐磨合金衬环镶嵌在阀座上，这样既保证了产品质量，又免除了繁杂的焊接工艺。为实现在狭小的阀体内腔内安装阀座，本发明采用了专用工具(见图10)，利用此工具可以很方便地将阀座装入阀体内或将阀座从阀体内取出。另外，为使阀瓣也便于制造、装卸和检修，在阀瓣上部套有螺纹，用扳手即可将阀瓣与具有内螺纹的阀杆下部连接成一整体。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可更换阀座和阀瓣的截止阀，阀门公称通径为DN，主要由阀体、阀阀瓣、阀杆、阀盖和手轮等部件组成，镶嵌有耐磨合金衬环(4)的阀座(2)，下部圆筒体具有外螺纹，装在具有内螺纹的阀体(1)上；可更换的阀瓣(3)上部为圆柱形，具有外螺纹，中部为方形体，下部为半球形体，半球体外层为耐高温、高压和耐冲刷的耐磨合金，此阀瓣装在具有内螺纹的阀杆(6)下部。阀座(2)为一上部带法兰的筒体，筒体上部具有一个供装耐磨合金衬环(4)的凹槽，槽深为g，外径为b，筒体的内径为a，筒体的外部具有公制外螺纹Md₁，供装于具有内螺纹Md₂的阀体(1)上之用，筒体上的法兰，是供将阀座借助于专用工具(见图10)装于阀体上用的，方法是将工具上的两个插头，插入法兰上的两个孔内，扳动工具上的把手，就可将阀座装入或卸出阀体，法兰厚度为d，法兰外径为c，法兰具有2个对称的圆孔，孔径为i，法兰节圆直径为h，阀座的筒体高度为e，阀座相关尺寸的关系为：a＝1～1.2DN，b＝1.1～1.4a，Md₁＝1.25～1.5a，h＝1.25～1.5b，c＝1.25～1.5h，e＝15～90mm，d＝5～30mm，f＝e+d，i＝5～25mm。阀座(2)的耐磨合金衬环(4)的基体为具有坚强性质的耐磨合金，其内径为j，外径为k，厚度为l，j＝a，k＝b，l＝g。阀瓣(3)上部为圆柱体，套有公制外螺纹Md₃，供与具有内螺纹Md₄的阀杆下部相连接。中部为方形体，供用扳手将其装于阀杆上之用，尺寸为p，下部为半球体，是阀门的启闭件，供开启和关闭阀门之用，半球体的外层具有坚强性质的耐磨合金材料，使阀门在运行中能经久耐用，半球体的半径为r，直径为q，定位螺栓孔的直径为d₁，相关尺寸的关系如下：q＝1.25～1.5a，r＝0.5q，p＝0.7～0.9q，Md₃＝0.7～0.9p，d₁＝2～20mm。阀体(1)上具有供连接外部管道的焊接法兰(102)或与阀体自成一体的自身法兰(103)。

本发明具有以下优点和效果：

1.结构新颖合理，操作方便，安全可靠，流体阻力小。本发明将易磨损件与不易磨损件分别组成不同工件，大大改善了加工条件。采用工质由流道下面向上流动的方式，流体流经呈半球形的阀瓣(3)，流体阻力小。呈半球形的阀瓣，与具有直角形阀座衬环(4)的接触为线接触，与现有技术的面接触相比，阀门的密封性能更好。本发明的阀瓣与阀座的密封面均为耐磨合金，耐磨性能好，延长了阀门的使用寿命。

2.加工工艺合理，减少不合理的加工工序，减少了加工费用，从而降低了产品成本。将现有技术阀座的堆焊工艺改为镶嵌耐磨合金衬环，取消了堆焊工艺，大大提高产品质量和产量，降低产品成本。以公称通径为32mm的高温高压焊接截止阀为例，作如下技术经济比较，本发明：材料费为220元(阀体体积增加10％)，加工费为120元(机加工费、装配费等)，合计为340元；现有技术：材料费为200元，加工费为250元(堆焊费、焊缝的焊后热处理费、机加工费和装配费等)合计450元，二者比较，本发明降低成本24.5％。

3.实用性强，安装和拆卸方便，大大缩短阀门检修和事故时的抢修时间。本发明的磨损件阀座(2)、阀瓣(3)是与阀杆和阀体分离的，大大便于安装、拆卸和更换损坏部件，损坏部件的更换所耗时间，以公称通经DN 32mm的截止阀为例，本发明与现有技术的比较如下，本发明所耗时间为1小时，即：打开阀盖，取出阀瓣和阀座，更换新件即完成检修工作；现有技术更换损坏部件所需时间为10小时，即：将损坏的阀门从管道上切割下来需2小时，焊上新的或修好的阀门需3小时，对焊后的焊口进行消除热应力的热处理需5小时，这样，阀门安装和拆卸时间，现有技术比本发明大十倍。

4.阀门结构便于产品易磨损部件的维修和更换，有利于实行产品三包承诺。目前国内阀门市场，还没有一家阀门厂商能向全国阀门用户公开做出售后三包(包退、包换和包修)承诺，这一状况，是不符合中国成为WTO成员后对WTO运行规则要求的。本发明由于具有新颖性和独创性，使其制造的产品达到优良品质，产品可在门市维修部进行维修和更换磨损件，这样就给阀门厂商对产品三包(包退、包换和包修)承诺创造有利的条件。过去阀门厂商不能对阀门产品实行三包承诺的原因是，作为阀门易损件的阀座和阀瓣紧紧与体积较大、较重的阀体结合在一起，是不可拆卸的，在门市维修部是没有条件进行维修和修理的，要修理或更换部件就得返厂，这就是中国阀门界不能做出阀门三包承诺的原因。如果阀门的结构像电视机一样，由无数个集成件组成，只要更换其中损坏的集成块，就能将电视机修好，本发明的结构，就是按此思路设计的，易磨损件是可更换的，在门市维修部就可维修和更换易磨损部件，这就有条件做出三包承诺。

5.新型的供货方式，保证了本发明的使用寿命为现有技术截止阀的一倍以上，二者在材质和价格相同的情况下，本发明提出了国内首创的供货方式，即供货除主体阀门外，尚提供作为备用件的易磨损的阀座(2)和阀瓣(3)各一件，同时尚提供阀门的装卸工具一件，以利阀座的更换。提供阀门易磨损件的备用件，就能使阀门的使用寿命延长一倍以上。从上述技术经济分析可以看出，本发明的成本比现有技术的低24.5％，提供以上三个部件，价格也将与其齐平，也就是说，相同的价格，取得双倍的收益。

6.本发明技术上是成熟的和可靠的，利用现有的设备和加工条件，就可完成产品的制造，实施起来极为容易。阀瓣与阀杆是采用螺纹连接的，为使二者在手轮(9)正时针或反时针旋转时阀瓣不致脱落，在二者连接处钻上孔眼，穿插上定位螺栓(5)加以固定。阀座(2)与阀体(1)也是采用螺纹连接的，工质是从下往上流动，采用螺纹连接足以保证连接牢固。采用专用装卸工具(见图10)，可以很方便地将阀座装入阀体内，或将其从阀体中拆除。阀座上的耐磨合金衬环(4)是用紧配合方式压入阀座凹槽内的，为防止其松动，在耐磨合金衬环与阀座上面的接触处用点焊焊牢。

7.本发明改革了传统阀座的加工工艺，实现了高温高压火力发电厂用的电站阀门的大批量生产。过去阀座的加工工艺是采用手工作坊式操作方法，需有高级电焊工人、优良的焊接设备、消除焊后热应力的热处理设备和良好的焊接操作环境，才能完成堆焊这一高难度工作。因此，国内高质量的电站阀门的生产仅有少数阀门厂才能完成，生产量受到极大限制。本发明对现有技术的生产工艺，作了重大改革，采用在阀座上模压耐磨合金衬环的先进工艺，简化制造工艺，免除了上述繁难的堆焊工艺，从而大大提高了产品的质量和产量，本发明中三个关部件：阀座、耐磨合金衬环和阀瓣，在形成批量生产时均采用模压成型批量生产方式制造，每个具有机加工能力的工厂，均能生产过去加工难度很大的高温高压电站阀，消除了仅有少数阀门厂生产电站阀的垄断局面，为繁荣我国阀门市场，使我国的电站阀大量进入国际市场创造良好条件。

附图的图面说明如下：

图1为可更换阀座和阀瓣的截止阀图

图2为阀座图

图3为阀座耐磨合金衬环图

图4为阀体上的阀座位置图

图5为阀瓣图

图6为阀杆上的阀瓣位置图

图7为带焊接法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图

图8为阀体上带法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图

图9为阀瓣定位螺栓图

图11为现有技术带法兰的截止阀图

图12为现有技术焊接截止阀图

图1为可更换阀座和阀瓣的截止阀图，图中DN为代表阀门主要技术参数的公称通径，(1)为阀体，(2)为阀座，(3)为阀瓣，(4)为耐磨合金衬环，(5)为阀瓣定位螺栓，(6)为阀杆，(7)为阀盖，(8)为填料，(9)为手轮，(101)为阀座在阀体上的安装位置，(601)为阀瓣在阀杆下的安装位置。工质的流向是从下向上(见图的流向标志)，这种流动方向，流体在流道阀座入口首先接触的是光滑的球形阀瓣，流体阻力小，比流体从上部向下动，阻力会大为减少。

图2为阀座图，图中的代表符号及有关说明见上述阀座(2)的有关说明。

图3为阀座耐磨合金衬环图，图中的代表符号及有关说明见上述耐磨合金衬环(4)的有关说明。

图4为阀体上的阀座位置图，该图表明了可更换的阀座(2)在阀体(1)内的安装位置，阀座安装在这个带公制内螺纹Md₂的圆筒形凹槽内。图中o为槽深，m为阀体下部流道的直径，n为阀体上部流道的直径，阀座与阀体相关尺寸关系如下：Md₂＝Md₁，n＝c+2mm，m＝a，o＝e。

图5为阀瓣图，图中的代表符号及有关说明见上述阀瓣(3)的有关说明。

图6为阀杆上的阀瓣位置图，该图表明了可更换的阀瓣(3)在阀杆(6)的安装位置，其特征是一个带公制内螺纹Md₄的圆筒形凹槽，阀瓣就装于此槽内。图中v和s为槽深，d₂为阀瓣的定位螺栓孔，d₃阀杆的外径，相关尺寸关系如下：Md₄＝Md₃，d₂＝d₁+2mm，v＝t。

图7、图8、图11和图12图中的代表符号如下：DN为公称通径，(1)为阀体，(2)为阀座，(3)为阀瓣，(4)为耐磨合金衬环，(5)为阀瓣定位螺栓，(6)为阀杆，(7)为阀盖，(8)为填料，(9)为手轮。

图7为带焊接法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图，在阀体上焊有法兰(102)。

图8为阀体上带法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图，在阀体上带有法兰(103)。

图9为阀瓣定位螺栓图，此定位螺栓供固定阀瓣与阀杆之用。w为螺栓长度，Md₅为螺纹直径，相关尺寸的关系如下：w＝1.05～1.3d₃，Md₅＝d₂-0.5～2mm。

图10为装配阀座的专用工具图，本工具供装卸阀座之用，x为扳手长，y为扳手高，h为下插头的臂长，与阀座(2)上的h(见图2)尺寸相同，d₄为插头直径，d₃为扳手圆钢的直径，z为插头高，z₁为插头头部高，相关尺寸的关系如下：x＝1.5～3h，y＝2～6h，d₄＝i-0.5～3mm，d₃＝2～3d₄，z＝4～6d，z₁＝d(d见图2)。

图11为现有技术带法兰的截止阀图，图12为现有技术焊接截止阀图，从图中可以看出，阀瓣(301)与阀杆紧紧连接在一起，拆卸极为困难，阀座(201)也是与阀体形成一体，在阀体的阀座部位上堆焊耐磨合金，就形成了阀座，因此，以上易磨损件更换和修复极为困难，只有在条件好的工厂中，利用机床和专用设备才能完成修复工作，与本发明相比，这是一个很大的缺陷。

Claims

1.一种可更换阀座和阀瓣的截止阀，主要由阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖和手轮等组成，其特征在于：镶嵌有耐磨合金衬环(4)的阀座(2)，下部圆筒体具有外螺纹，装在具有内螺纹的阀体(1)上；可更换的阀瓣(3)上部为圆柱形，具有外螺纹，中部为方形体，下部为半球形体，半球体外层为耐高温、高压和耐冲刷的耐磨合金，它装在具有内螺纹的阀杆(6)下部。

2.根据权利要求1所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于：阀门公称通径为DN，阀座(2)为一上部带法兰的筒体，筒体上部具有一个供装耐磨合金衬环(4)的凹槽，槽深为g，外径为b，筒体的内径为a，筒体的外部具有公制外螺纹Md₁，法兰厚度为d，外径为c，上有2孔，孔径为i，法兰孔节圆直径为h，阀座的筒体高度为e，阀座相关尺寸的特征为：a＝1～1.2DN，b＝1.1～1.4a，Md₁＝1.25～1.5a，h＝1.25～1.5b，c＝1.25～1.5h，e＝15～90mm，d＝5～30mm，f＝e+d，i＝5～25mm。

3.根据权利要求1或2所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于：阀座(2)的耐磨合金衬环(4)的基体为具有坚强性质的耐磨合金，其内径为j，外径为k，厚度为l，j＝a，k＝b，l＝g。

4.根据权利要求1所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于：阀瓣(3)上部为圆柱体，套有公制外螺纹Md₃，中部为方形体，尺寸为p，下部为半球体，半球体的外层具有坚强性质的耐磨合金材料，半球体的半径为r，直径为q，定位螺栓孔径为d₁，相关尺寸的特征如下：q＝1.25～1.5a，r＝0.5q，p＝0.7～0.9q，Md₃＝0.7～0.9p，d₁＝2～20mm。

5.根据权利要求1所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于：阀体(1)上具有供连接的焊接法兰(102)或与阀体自成一体的法兰(103)。