CN201443605U - 聚四氟气动调节阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种聚四氟气动调节阀，包括组合阀体，组合阀体内设有组合阀芯，组合阀体上部依次设有上阀盖和填料推进组合体，且组合阀芯上部分别穿过上阀盖和填料推进组合体，上阀盖和组合阀芯之间设有阀盖支撑套，阀盖支撑套的侧面底部设有密封装置，组合阀体两侧面内设有应力减缓组合件。本实用新型相对衬塑产品优势如下：①寿命长；②无泄露，安全性能突出；通过高低温实验得出的结果，这种密封形式完全达到工艺使用的条件(化工行业高腐蚀管线最高压力为1.0MPa)。③调节性能优良、精度高。④低温优势明显。⑤可以在高真空工艺条件下使用。⑥可回收，保护环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种调节阀，尤其是一种聚四氟气动调节阀。
背景技术
防腐调节阀是化工、制药、实验常用的一种自控阀门。主要用来控制工艺管道中介质的流量、开关、以及大小的调节。目前，国内产品主要是采用衬塑波纹管调节阀，国内许多任务矿企业多采用的是衬塑波纹管调节阀。该阀的运用虽能够解决一些防腐蚀、剧毒、渗透，但由于结构和运用材料的制约，呈现出寿命短、易泄露、调节性能差和精度差，真空工艺和低温工艺无法使用，制造过程安全性能差，对环境污染非常大，报废阀无法回收的特点。
其具体表现是：
①寿命短：阀体为碳钢衬塑料。
出现的问题：a.衬层脱落。
b.衬层被物料冲刷而腐蚀金属。
c.外层连件锈蚀。
d.波纹管因固体物体隔漏。
e.波纹管因运动疲劳开裂。
该产品寿命最长为2年，最短仅为1个月。
②易泄露、安全性差。
波纹管一旦泄露，工艺介质会由出气孔完全喷出，会给企业带来极大的损失。
③调节性能和精度差。
由于衬塑是一种注塑工艺，对阀芯和阀芯的尺寸没有细致的要求，并且没有二次加工和磨制，所以对Cv值流量精确度较差，小流量的调节几乎无法实现。
④低温工艺无法适应。
由于阀体为碳钢，低于-5℃时铸造的碳钢阀体会变脆，而且碳钢的收缩量同塑料的收缩量差别较大，从而造成衬层脱离和金属外壳耐压能力下降。
⑤真空工艺无法使用。
波纹管壁厚，其内腔通气＜1.0mm。管道内如真空或负压波纹管很快就会破裂。另外阀体的衬层如果长期处于真空或负压情况下，也会脱离阀体内壁。
⑥对环境污染大。
由于阀体内衬采用注氟塑料需要加热到360℃。加热后塑料会挥发很多有害或剧毒气体，对环境和生产制造人员带来极大损害。此外，报废的阀体因内衬F46，回收时无法将两者完全剥离，回炉的危险极大，无法二次利用。F46(英文名：FEP中文全名：聚全氟乙丙烯)；主要应用于高绝缘，耐高温，耐腐蚀电线电缆的包覆层及护套，可以在200℃以下连续使用在很宽的温度和频率范围内有很低的介电常数，介电损耗以及很高的介电强度在空气里不能燃烧(极限氧指数＞95％，UL94火焰极为V-0)。F46耐温范围-200℃～270℃，
总之，以上是我国衬塑调节阀行业长期存在难以逾越的技术瓶颈，给使用企业带来了很多损失。
发明内容
本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、安全耐腐蚀、使用寿命长、耐高低温、耐真空及负压、高精度、高稳定、密封性能优良的聚四氟气动调节阀。
为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种聚四氟气动调节阀，包括组合阀体，组合阀体内设有组合阀芯，组合阀体上部依次设有上阀盖和填料推进组合体，且组合阀芯上部分别穿过上阀盖和填料推进组合体，上阀盖和组合阀芯之间设有阀盖支撑套，阀盖支撑套的侧面底部设有密封装置，组合阀体两侧面内设有应力减缓组合件。
所述组合阀体包括四氟阀体和设置于四氟阀体外部且与四氟阀体成一体的壳体，壳体内一侧的四氟阀体与壳体之间设有热胀冷缩消除槽。
所述应力减缓组合件包括四氟阀体两侧的凸出端外圆周上设置的粗丝牙，粗丝牙上套有带内丝的法兰；四氟阀体两侧凸出端与四氟阀体之间设有应力减缓槽。
所述密封装置包括四氟主密封圈，四氟主密封圈一端面上设有环形凹槽，环形凹槽内设有次密封圈，设置环形凹槽端的四氟主密封圈的内外侧面均呈弧形，四氟主密封圈另一端的内外侧面均为水平平面，且弧形部分的径向厚度大于水平平面部分的径向厚度；四氟主密封圈的外侧面上弧形部分和水平平面之间设有一侧面凹槽。
所述组合阀芯与上阀盖之间设有弹簧和四氟V型填料。
所述组合阀芯与填料推进组合体之间设有0型垫圈。
F4(英文名：PTFE，中文名叫聚四氟乙烯，简称四氟)，是一种工程塑料，广泛用于耐高温(260℃以下连续使用)高频绝缘，耐腐蚀电线电缆微同轴电缆，工业控制电缆，绝缘套管绕包电线。它广泛的高低温使用范围、优异的化学稳定性、高的电绝缘性、突出的表面不粘性、良好的润滑性、耐大气老化性能、不燃性以及自熄性。相对密度2.1-2.3，玻璃化温度327度。F4的耐温范围-200℃～280℃。
本实用新型相对衬塑产品优势如下：
①寿命长
a.阀体内腔为全聚四氟乙烯，它可以抵抗除氯化铜以外几乎所有介质的腐蚀。
b.外壳采用SUS316材质，外套管具有耐低温，耐锈蚀的功能。
C设置热胀冷缩消除槽，能够有效防止因金属和F4之间热胀冷缩的差异而对调节阀造成的损害。
d.设置应力减缓组合件，有效的分散管道的应力带来的内腔变形。
②无泄露，安全性能突出
阀体同组合阀芯的阀盖支撑套之间的密封装置，采用三维密封，背母向下旋转给四氟主密封圈上部的O型密封圈及四氟主密封圈以下压力，在重力的作用下四氟主密封垫向两边产生0.5mm的位移变形，从而达到两边的密封的效果，下平面形成三道平面密封，分别是两道F4密封，一道次密封圈密封。又因次密封圈圈可变形性能好(弹性好)通过挤压变形后，它的外张力又不断给四氟主密封圈垫下两侧后作用力，同时四氟主密封圈上部的O型密封圈也是不断将热胀冷缩的力卸除，达到持续密封的作用。实验资料如下：
密封性能测试I
| 次数 | 温度 | 压力 | 氦气检验泄漏 | 时间 |
| 1 | 25℃ | 0.5 | 0 | 10min |
| 2 | 25℃ | 1.0 | 0 | 10min |
| 3 | 25℃ | 2.0 | 0 | 10min |
| 4 | 25℃ | 3.0 | 0 | 10min |
| 5 | 25℃ | 4.0 | 0 | 10min |
| 6 | 25℃ | 5.0 | 0.0001 | 10min |
密封性能测试II
| 次数 | 温度 | 压力 | 氦气检验泄漏 | 时间 |
| 1 | 100℃ | 0.497 | 0 | 10min |
| 2 | 101℃ | 1.002 | 0 | 10min |
| 3 | 99.7℃ | 1.998 | 0 | 10min |
| 4 | 100.5℃ | 2.433 | 0 | 10min |
| 5 | 100.2℃ | 2.984 | 0 | 10min |
| 6 | 99.3℃ | 2.886 | 0.00001 | 10min |
密封性能测试III
| 次数 | 温度 | 压力 | 氦气检验泄漏 | 时间 |
| 1 | -30.01℃ | 0.499 | 0 | 10min |
| 2 | 29.93℃ | 1.002 | 0 | 10min |
| 3 | 30.5℃ | 2.02 | 0 | 10min |
| 次数 | 温度 | 压力 | 氦气检验泄漏 | 时间 |
| 4 | 29.8℃ | 3.01 | 0 | 10min |
| 5 | 29.63℃ | 3.097 | 0 | 10min |
| 6 | 31℃ | 4.98 | 0 | 10min |
通过高低温实验得出的结果，这种密封形式完全达到工艺使用的条件(化工行业高腐蚀管线最高压力为1.0MPa)。
③调节性能优良、精度高。
金属阀杆外为全聚四氟乙烯，阀芯采用数控加工中心加工，并且进行二次磨制。以DV25为例，其Cv值分别为1.0、1.6、2.5、4.0、6.0、10，这是衬塑阀难以达到的性能。
以介质：盐酸为例。
调节阀选用DV25、Cv1.0.最大流量1.0m3/h阀前加压0.100Mpa，阀后压力为0，工作温度为29℃，介质密度为995.8kg/m3。
检测设备：防腐计量泵、防腐气动调节阀、带开度信号输出智能阀门定位器、位移传感器。
参照表如下：
测试内容(下行)
| 流量m3/h | Cv值 | 计算开度 | 实际开度 | 误差 |
| -1.0 | 1.154 | 18.75 | 18.72 | 0.03 |
| 0.8 | 0.9229 | 18.24 | 18.20 | 0.04 |
| 0.7 | 0.8075 | 17.48 | 17.53 | 0.05 |
| 0.6 | 0.6921 | 16.53 | 16.60 | 0.07 |
| 0.5 | 0.5768 | 15.58 | 15.57 | 0.01 |
| 0.4 | 0.4614 | 14.25 | 14.22 | 0.03 |
| 0.3 | 0.3461 | 12.54 | 12.52 | 0.02 |
| 0.2 | 0.2307 | 10.26 | 10.25 | 0.01 |
| 0.1 | 0.1154 | 6.08 | 6.03 | 0.05 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
测试内容(上行)
| 流量m3/h | Cv值 | 计算开度 | 实际开度 | 误差 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0.1 | 0.1154 | 6.08 | 6.04 | 0.04 |
| 0.2 | 0.2307 | 10.26 | 10.23 | 0.03 |
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| -1.0 | 1.154 | 18.75 | 18.73 | 0.02 |
④低温优势明显。
F4的耐低温性能能够达到-200℃，SUS316耐-268℃。通常生产工艺中最高要求是-40℃，这个温度两者的化学特性和物理特性均没有任何变化。
⑤可以在高真空工艺条件下使用。
由于阀体和阀盖、阀杆、阀芯为整体型，填料为V型，密封件又是复合型密封，所以不存在真空条件下变形的弊端。
⑥可回收，保护环境。
该阀如超过使用寿命报废时，由于F4是机械嵌入的，所以可以用机械手段很容易的分离，经过二次加工和表面处理，可以重复利用。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是组合阀体结构示意图；
图3是四氟阀体结构示意图；
图4是四氟主密封圈结构示意图；
图5是图4的A-A向剖面图；
图6是上阀盖结构示意图；
图7是法兰结构示意图；
图8是阀盖支撑套结构示意图；
其中1.组合阀体，2.组合阀芯，3.上阀盖，4.填料推进组合体，5.密封装置，6.应力减缓组合件，7.四氟阀体，8.壳体，9.热胀冷缩消除槽，10.粗丝牙，11.应力减缓槽，12.四氟主密封圈，13.环形凹槽，14.侧面凹槽，15.弹簧，16.四氟V型填料，17.O型垫圈，18.弹性O型圈，19.阀盖支撑套，20.法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1-图7中，组合阀1体内设有组合阀芯2，组合阀体1上部依次设有上阀盖3和填料推进组合体4，且组合阀芯2上部分别穿过上阀盖3和填料推进组合体4，上阀盖3和组合阀芯2之间设有阀盖支撑套19，阀盖支撑套19的侧面底部设有密封装置5，组合阀体1两侧面内设有应力减缓组合件6。
组合阀体1包括四氟阀体7和设置于四氟阀体7外部且与四氟阀体成一体的金属壳体8，金属壳体8内一侧的四氟阀体7与金属壳体8之间设有热胀冷缩消除槽9，可以有效防止因金属和F4之间热胀冷缩的差异而对调节阀造成的损害。
应力减缓组合件6包括四氟阀体7两侧的凸出端外圆周上设置的粗丝牙10，粗丝牙10上套有带内丝的法兰20；四氟阀体7两侧凸出端与四氟阀体之间设有应力减缓槽11，可以有效的分散管道的应力带来的内腔变形。
密封装置5包括四氟主密封圈12，四氟主密封圈12一端面上设有环形凹槽13，环形凹槽13内设有次密封圈，设置环形凹槽13端的四氟主密封圈12的内外侧面均呈弧形，四氟主密封圈12另一端的内外侧面均为水平平面，且弧形部分的径向厚度大于水平平面部分的径向厚度；四氟主密封圈12的外侧面上弧形部分和水平平面之间设有一侧面凹槽14，侧面凹槽14可以用来缓冲应力变形。
组合阀芯2与上阀盖3之间设有弹簧15和四氟V型填料16。
组合阀芯2与填料推进组合体4之间设有O型垫圈17。
将现有的调节阀安装到管线上时，通过调节阀两侧的四个M12/16法兰与工艺管道连接。每个螺帽的拧紧扭矩约120～210n·m(1200～2100kgf/cm)阀体的四聚氟乙烯封面会受到很大的挤压力。压力会通过密封面传递到阀内腔，引起内腔空间变形，阀座变形，使阀体损坏。本实用新型采用力转移的方法，将应力转移到金属外包阀体上。
具体技术方案如前述的应力减缓组合件6。使用时，将法兰20的外延同阀体侧面焊接，这样阀两侧的密封面受到拧紧力后变形，多余的力通过金属环传递到金属外壳上，阀内腔的聚四氟乙烯不会受任何外部作用力的影响，即安全又省空间。经过我们反复实验，该方法非常有价值。
实验数据如下：
| 阀体尺寸(mm) | 螺栓尺寸，个数 | 每个螺栓的扭矩n·m(kgf/cm) | 内腔位移 | 密封面粒位移量mm |
| 20 | M 12 | 140 {1400} | 0 | 2.35 |
| 阀体尺寸(mm) | 螺栓尺寸，个数 | 每个螺栓的扭矩n·m(kgf/cm) | 内腔位移 | 密封面粒位移量mm |
| 25 | M 12 | 160 {1600} | 0 | 2.42 |
| 40 | M 16 | 340 {3400} | 0 | 2.77 |
| 50 | M 16 | 360 {3600} | 0 | 2.43 |
阀盖密封圈是调节阀非常关键的部件，它是阀体和上阀盖之间连接的防漏垫片。目前国内外普遍采用的是平垫形式，或“O”圈形式。该垫圈是和工艺介质接触的，由于调节阀是要求高度防腐蚀、防毒的，所以防泄漏是该阀安全第一要素，一道密封是绝对不安全的，况且聚四氟乙烯几乎没有弹性。调节阀的工作环境温差较大(-30℃～100℃)热胀冷缩导致耐压垫圈密封性能差是不可避免的，一旦介质以分子状态向外部渗透，外部金属护套随着时间的推移很快会被腐蚀，后果不堪设想。
本实用新型的主密封圈采用聚四氟乙烯材料，装配时，，将四氟主密封圈12安装于上阀盖和组合阀芯之间的阀盖支撑套的侧面底部，同时在四氟主密封圈12上部设置一弹性O型圈18，同时在其上部给它一个力，弹性O型圈18产生形变，达到最大变形量将压力主要部分传递到四氟主密封圈12上，四氟主密封圈12受到的作用力和反作用力同时产生形变，两个力全部集中到四氟主密封圈12下部“B”部分，四氟主密封圈12的弧形内外侧面“A”部达到了两侧密封。“D”部为次密封圈受到挤压力的同时对周围产生一个反作用力，不断的给四氟主密封圈12内腔一个压力，使“A”部得到源源不断的补充力。弹性O型圈18又不断补充向下的力，使得四氟主密封圈12也具备了弹性密封性能，达到优异的密封效果。由于采用三维密封，保护了弹性O型圈18尽量不于工艺介质接触。减缓了老化速度，极大的增加了使用寿命。
经过多次压力测试，该密封形式完全可靠，达到三平面密封，做到了让四氟具有除了防腐性能外，也具有了弹性功能。
实验数据如下：
| 温度℃ | 压力MPa | 时间h | 氦气检漏数据 |
| 30 | 5 | 2 | 0 |
| 20 | 5 | 2 | 0 |
| 60 | 4 | 1 | 0 |
| 80 | 4 | 1 | 0 |
Claims (6)
1.一种聚四氟气动调节阀，包括组合阀体，其特征在于：组合阀体内设有组合阀芯，组合阀体上部依次设有上阀盖和填料推进组合体，且组合阀芯上部分别穿过上阀盖和填料推进组合体，上阀盖和组合阀芯之间设有阀盖支撑套，阀盖支撑套的侧面底部设有密封装置，组合阀体两侧面内设有应力减缓组合件。
2.根据权利要求1所述的聚四氟气动调节阀，其特征在于：所述组合阀体包括四氟阀体和设置于四氟阀体外部且与四氟阀体成一体的壳体，壳体内一侧的四氟阀体与壳体之间设有热胀冷缩消除槽。
3.根据权利要求1所述的聚四氟气动调节阀，其特征在于：所述应力减缓组合件包括四氟阀体两侧的凸出端外圆周上设置的粗丝牙，粗丝牙上套有带内丝的法兰；四氟阀体两侧凸出端与四氟阀体之间设有应力减缓槽。
4.根据权利要求1所述的聚四氟气动调节阀，其特征在于：所述密封装置包括四氟主密封圈，四氟主密封圈一端面上设有环形凹槽，环形凹槽内设有次密封圈，设置环形凹槽端的四氟主密封圈的内外侧面均呈弧形，四氟主密封圈另一端的内外侧面均为水平平面，且弧形部分的径向厚度大于水平平面部分的径向厚度；四氟主密封圈的外侧面上弧形部分和水平平面之间设有一侧面凹槽。
5.根据权利要求1所述的聚四氟气动调节阀，其特征在于：所述组合阀芯与上阀盖之间设有弹簧和四氟V型填料。
6.根据权利要求1所述的聚四氟气动调节阀，其特征在于：所述组合阀芯与填料推进组合体之间设有O型垫圈。
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| CN103206319A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-17 | 无锡隆盛科技股份有限公司 | 电动egr阀的密封结构 |
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