CN202484325U - 超超临界截止阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超超临界截止阀，其结构呈Y型，包括模锻阀体，设置于所述阀体内的阀座、与所述阀座构成密封副的阀瓣和阀杆，所述阀瓣与阀杆为一体式结构，二者的轴线重合，所述阀杆的轴线与安装所述截止阀的管道的中心线之间的夹角为45°或60°，所述阀体的阀杆孔内设有内缘表面为内锥面的环形凸台，所述环形凸台上设有套在所述阀杆外侧的密封环，所述密封环的下端的外圆和内孔表面分别为外锥面和内锥面，所述阀杆上所述密封环与阀瓣之间设有环形凸缘。本实用新型的流阻系数小，介质通过阀门时引起的压力损失少，所述环形凸缘与所述密封环形成倒密封，使阀门的密封更可靠，克服了外漏的缺点，适用于大型电站的超超临界机组。

Description

超超临界截止阀

技术领域

本实用新型涉及一种截止阀，尤其涉及一种用于大型电站超超临界机组的超超临界截止阀。

背景技术

从20世纪80年代开始，国内主要的电站主机和辅机制造行业相继引进了国外先进的设计技术和制造工艺，以适应国内大型电站机组发展的需要。至目前为止，大型电站亚临界、超临界、超超临界机组的主、辅机设备已基本实现了国产化，其中包括1000MW超超临界机组的重要主、辅机设备。

但阀门制造行业却没有跟上电站装备的快速发展，大部分国产高端阀门还处在技术较落后、可靠性较差、功能不强的水平，需要投入较大的调试人力和维修时间。

目前，国内截止阀大多采用直通结构形式，流阻系数偏大，介质通过阀门时引起的压力损失大，且多数截止阀没有可靠的倒密封形式，导致填料长期处于高压的作用下，容易产生介质外漏，降低了阀门的使用寿命，往往需要采用较深的填料函和较多数量的填料。

实用新型内容

为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种超超临界截止阀，使介质通过阀门时引起的压力损失小，且不对填料造成过大压力，造成阀门泄漏。

本实用新型采用的技术方案：一种超超临界截止阀，其结构呈Y型，包括模锻阀体，设置于所述阀体内的阀座、与所述阀座构成密封副的阀瓣和阀杆，所述阀瓣与阀杆为一体式结构，二者的轴线重合，所述阀杆的轴线与安装所述截止阀的管道的中心线之间的夹角为45°或60°。

所述阀座的密封面优选为内锥面，所述阀瓣的密封面优选为球面。

所述阀座和阀瓣的密封面均可以采用堆焊硬质合金材料后机加工而成，优选为堆焊钴基硬质合金后机加工而成。

优选地，所述阀体的进介质通道从介质进口沿水平方向向下倾斜，所述阀体的出介质通道从介质出口沿水平方向向上倾斜，所述介质进口和介质出口的截面的中心与所述管道的中心线处于同一水平面。

所述阀体的阀杆孔内可以设有内缘表面为内锥面的环形凸台，位置位于所述进、出介质通道与所述阀体的阀腔的连通孔的上方，所述环形凸台上可以设有套在所述阀杆外侧的密封环，所述密封环的下端的外圆和内孔表面分别为外锥面和内锥面，所述密封环的外锥面与所述环形凸台的内锥面相配合，所述阀杆上所述密封环与阀瓣之间可以设有与所述密封环上的内锥面相配合的设有外锥面的环形凸缘，所述阀杆与阀体之间填充有填料，所述填料位于所述密封环的上方。

所述环形凸缘与阀瓣底端之间的距离不大于所述出介质通道的截面的最高点与所述密封环之间的距离，优选二者的长度相等。

所述密封环与填料之间可以设有套在所述阀杆上的导向套，所述导向套位于所述密封环的上方，所述导向套的外圆可以设有用于与所述阀体紧固的螺纹，所述导向套的内孔可以通过花键结构与所述阀杆滑动配合。

所述导向套与填料之间还可以设有套在所述阀杆上的填料座圈，所述填料座圈位于所述导向套的上方，所述填料填充在所述填料座圈的上方，所述填料的上方可以设有与所述阀杆和所述阀体之间的缝隙形状相配合的填料压盖，所述填料压盖外缘的中上部优选设有上表面为外锥面的环形凸缘，所述填料压盖上方可以设有用于将其向下压紧的压板，所述压板的内缘的中下部优选设有与所述环形凸缘相配合的设有内锥面的环形凹槽，所述压板可以通过螺栓固定在所述阀体上，所述螺栓的螺母与所述压板之间可以设有垫片。

所述阀杆上还可以套有阀杆螺母，位置位于所述压板的上方，所述阀杆螺母优选设有环形台肩，所述环形台肩的上下两侧可以设有用于实现所述阀杆螺母与所述阀体之间转动配合连接的滚针轴承，所述环形台肩的上方可以设有用于固定所述阀杆螺母与所述阀体之间相对位置的锁母，所述阀杆螺母的上端优选凸出所述阀体的上表面，所述阀杆螺母凸出所述阀体的上表面的部分可以连接阀门驱动装置。

所述阀杆与阀瓣的外表面优选经过硬化处理，所述阀杆与所述填料相接触的密封部位优选经过抛光处理，所述阀座、密封环、阀杆孔内的环形凸台和阀杆上的环形凸缘的各锥面的锥角优选为40°。

本实用新型的有益效果：本实用新型阀杆的轴线与所述阀体的进、出介质通道的中心线之间的夹角呈45°或60°的独特设计，使介质的流通阻力小，所述阀体采用锻造件，无阀盖、填料室设计，使其具有壁厚均匀、表面质量高、加工余量小，质量轻且漏点少等特点，更为重要的是阀体中腔和轴承室可以一次在装夹中完成加工，使轴承室内孔、阀体中腔及密封面的同心度能控制在较高的精度。密封副采用球面与锥面进行密封的结构，密封严紧，密封面采用钴基硬质合金堆焊，耐磨损、抗冲蚀、使用寿命长。密封环与所述阀杆上的环形凸缘构成的倒密封结构，在阀门全开时起密封作用，保证足够的密封比压，延长填料寿命。所述导向套的内孔通过花键结构与所述阀杆滑动配合，保证阀杆启闭的位置准确。所述填料压盖与压板采用分体结构，使填料受力均匀，密封可靠，拆装方便，使用滚针轴承实现阀杆螺母与阀体之间的转动配合连接，摩擦阻力小，使阀杆螺母的上端凸出所述阀体的上表面，且凸出部分连接阀门驱动装置，拆装方便，手、电动转换方便。所述阀杆和阀瓣的外表面进行硬化处理，所述阀杆与所述填料相接触的密封部位进行抛光处理，有效增强了阀杆和阀瓣的耐磨损、抗擦伤和抗腐蚀的性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供了一种超超临界截止阀，主要应用于大型电站超超临界机组，其结构呈Y型，包括模锻阀体1，设置于所述阀体内的阀座2、与所述阀座构成密封副的阀瓣3和阀杆4，所述阀瓣与阀杆为一体式结构，二者的轴线重合，所述阀瓣位于所述阀杆的下端，所述阀杆的轴线与安装所述截止阀的管道的中心线之间的夹角为45°或60°，采用此种结构使得介质流通阻力小，阀门的流量系数大。当所述阀杆的轴线与所述阀体的进、出介质通道的中心线之间的夹角为60°时，其流量系数为65，当夹角为45°时，流量系数可达72。

采用模锻阀体，可以通过对锻件的硬度、金相组织、力学性能的超声波探伤等检验，以保证所述阀体的性能。此外，模锻阀体具有壁厚均匀、表面质量高、加工余量小，质量轻等特点。无阀盖、无填料室的设计，可以减少漏点，更为重要的是，采用模锻阀体，将所述阀体与阀盖锻成一体，所述阀体的中腔和轴承室可以在一次装夹中完成加工，使轴承室内孔、所述阀体的中腔及密封面的同心度能控制在较高的精度。

所述阀座的密封面优选为内锥面，所述阀瓣的密封面优选为球面，这种设计使所述阀瓣在360°的圆周方向上始终与阀座的密封面保持圆周方向的线接触，在这种状态下，由于接触面窄，密封面宽度小，在相同的阀门结构和工作状态下，会产生较大的密封面比压，使阀门更容易达到密封，且密封严密，同时，所述阀瓣的密封面呈球面还减小了介质流通的阻力。所述内锥面的锥角优选为40°。

所述阀座和阀瓣的密封面均可以采用堆焊硬质合金材料后机加工而成，优选为堆焊钴基硬质合金后机加工而成。采用钴基硬质合金作密封面，密封面耐磨损、抗冲蚀、可在高温高压环境下工作、使用寿命长。如：使用EDCoCr-B-03（D812）焊条，采用手工电弧焊，其堆焊硬度达44HRC以上，可使用在PN≤60Mpa、t≤670℃的工作环境；使用Co104(丝112)进行堆焊，采用手工氩弧焊，其堆焊硬度达45～50HRC，可使用在PN≤80Mpa、t≤670℃的工作环境中。

优选地，所述阀体的进介质通道从介质进口沿水平方向向下倾斜，所述阀体的出介质通道从介质出口沿水平方向向上倾斜，所述介质进口和介质出口的截面的中心与所述管道的中心线处于同一水平面。

所述阀体的阀杆孔内可以设有内缘表面为内锥面的环形凸台，位置位于所述进、出介质通道与所述阀体的阀腔的连通孔的上方，所述环形凸台上可以设有套在所述阀杆外侧的密封环5，所述密封环的下端的外圆和内孔表面分别为外锥面和内锥面，所述密封环的外锥面优选与所述环形凸台的内锥面相配合，形成密封，所述阀杆上所述密封环与阀瓣之间可以设有与所述密封环上的内锥面相配合的设有外锥面的环形凸缘6，以便在开启所述截止阀至一定程度时，所述环形凸缘可以与所述密封环的内孔表面形成密封，所述阀杆与阀体之间填充有填料9，所述填料位于所述密封环的上方。所述外锥面和内锥面的锥角优选为40°，保证足够的密封比压。所述密封环的使用，可在一定程度上减小填料处的介质压力，由于所述密封环的外圆与所述环形凸台的密封作用，将填料的外侧的介质压力降至最低，填料承受的压力仅来自于所述密封环与所述阀杆的间隙。当截止阀流向为正向，介质由下向上，在正常的情形下（阀门不产生内漏），所述阀体的中腔仅承受较低的介质压力，通常填料所受的压力不会太大；当截止阀开启，所述阀体的中腔压力升高，所述阀杆的环形凸缘与所述密封环的内孔表面形成密封，在倒密封的作用下，填料承受的介质压力几乎为零。所述密封环的使用，确保了阀门填料位置的密封，延长了填料寿命。

所述环形凸缘与阀瓣底端之间的距离不大于所述出介质通道的截面的最高点与所述密封环之间的距离，优选二者的长度相等。使得在开启截止阀的过程中，所述阀杆的环形凸缘与所述密封环的内孔表面相接触形成倒密封时，所述阀瓣的底端恰好位于或高于所述出介质通道的截面的最高点处，截止阀处于全开状态，既不影响介质流通，又可保证截止阀全开状态下阀门填料位置处的密封效果。

所述密封环与填料之间可以设有套在所述阀杆上的导向套7，所述导向套位于所述密封环的上方，所述导向套是在所述阀体内部加装的一个可拆卸的定位装置，其外圆可以设有用于与所述阀体紧固的螺纹，内孔可以通过花键结构与所述阀杆滑动配合，通过这种花键定心结构，保证所述阀杆启闭的位置准确。所述螺纹优选为细牙螺纹，螺距P=2,以保证所述螺纹具有一定的自锁性能。所述导向套的材质优选选用2Cr13、25Cr2MoV、2Cr12NiMo1W1V等材质，一方面通过硬度差（一般不小于50HB）以防止与所述阀体的螺纹咬死，保证所述导向套的可拆卸，另一方面要保证所述导向套的内孔花键耐磨。所述导向套的另一个作用是将阀门驱动装置带动所述阀杆螺母的旋转运动转变为阀杆的直线升降运动，此时，所述导向套要承受一定的扭矩。

所述导向套与填料之间还可以设有套在所述阀杆上的填料座圈8，所述填料座圈位于所述导向套的上方，所述填料填充在所述填料座圈的上方，所述填料的上方可以设有与所述阀杆和所述阀体之间的缝隙形状相配合的填料压盖10，所述填料压盖外缘的中上部优选设有上表面为外锥面的环形凸缘，所述填料压盖上方可以设有用于将其向下压紧的压板11，所述压板的内缘的中下部优选设有与所述环形凸缘相配合的设有内锥面的环形凹槽，所述压板可以通过螺栓固定在所述阀体上，所述螺栓的螺母与所述压板之间可以设有垫片。采用所述填料压盖与压板组成的分体式结构，相比传统的一体式填料压盖可以使填料受力更为均匀，密封力分布也更加均匀，密封更可靠，拆装更方便。

所述阀杆上还可以套有阀杆螺母12，位置位于所述压板的上方，所述阀杆螺母优选设有环形台肩，所述环形台肩的上下两侧可以设有用于实现所述阀杆螺母与所述阀体之间转动配合连接的滚针轴承13，如GB 4605ASK型推力滚针和保持架组件，并加装两件同种规格的AS型垫圈，该型轴承具有摩擦比为1.3，转速比为0.6以及A级刚度等特性，所述滚针轴承设置在所述截止阀的轴承室内。使用上述滚针轴承，摩擦力小，仅承受单向轴向载荷，可完全胜任在轴承室内长期可靠工作。所述环形台肩的上方可以设有用于固定所述阀杆螺母与所述阀体之间相对位置的锁母，所述阀杆螺母的上端优选凸出所述阀体的上表面，所述阀杆螺母凸出所述阀体的上表面的部分可以连接阀门驱动装置，包括手动驱动装置和自动驱动装置，本实施例中采用的是手动驱动装置，优选通过平键连接手轮14，拆装方便，将所述手轮拆下后即可直接与自动驱动装置如电动装置连接，手动、电动转换方便。所述阀杆螺母与所述锁母之间以及所述阀杆螺母与所述阀体之间可以分别设有密封圈。

所述阀杆和阀瓣的表面可以经过硬化处理，所述阀杆和阀瓣的选材可以根据介质和参数的不同而有所区别，可以选用2 Cr13、25Cr2MoV、25Cr2Mo1V、2Cr12NiMo1W1V、INC718等材质。所述阀杆与填料相接触的密封部位可以进行抛光处理，增强所述阀杆的耐磨损、抗擦伤和抗腐蚀的性能。

本实用新型所述的超超临界截止阀是指1000MW及其以上的机组所使用的截止阀，本实用新型也可应用于超临界机组。

本实用新型的工作原理：所述超超临界截止阀处于关闭状态时，介质是从进介质通道进入阀体，由于在截止阀前后存在压差，介质对阀瓣产生一个方向向上的介质力，旋转手轮通过阀杆传递向下的关阀力，该关阀力需要克服上述介质力、阀杆螺纹摩擦力、填料摩擦力、花键摩擦力后在阀座与阀瓣的密封面产生足够大的密封力，以此来保证阀门密封。

钴基硬质合金的密封面是经过研磨的，表面粗糙度可达到Ra0.1μm，在密封力作用下始终保持严密。填料部位依靠施加在填料压盖上的压紧力使填料保持密封，防止阀门外漏。

所述超超临界截止阀在开启时，旋转手轮通过阀杆螺母的梯形螺纹的作用使阀杆产生一个向上的力，方向与介质作用力的方向一致，这两个力克服各摩擦力后阀门开启，当阀杆上的环形凸缘与密封环的内孔的内锥面接触后，阀门达到完全开启，介质通过阀门；关阀时，旋转手轮使阀杆产生一个向下的作用力，这个作用力克服介质向上的作用力、填料的摩擦力、导向套花键的摩擦力，并最终在阀座与阀瓣的密封面上产生密封力，阀门关闭。

Claims (17)

1.一种超超临界截止阀，其结构呈Y型，包括模锻阀体、设置于所述阀体内的阀座、与所述阀座构成密封副的阀瓣和阀杆，其特征在于所述阀瓣与阀杆为一体式结构，二者的轴线重合，所述阀杆的轴线与安装所述截止阀的管道的中心线之间的夹角为45°或60°。

2.如权利要求1所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀座的密封面为内锥面，所述阀瓣的密封面为球面。

3.如权利要求2所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀座和阀瓣的密封面均为堆焊硬质合金材料后机加工而成。

4.如权利要求3所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀座和阀瓣的密封面均为堆焊钴基硬质合金后机加工而成。

5.如权利要求3或4所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀体的进介质通道从介质进口沿水平方向向下倾斜，所述阀体的出介质通道从介质出口沿水平方向向上倾斜，所述介质进口和介质出口的截面的中心与所述管道的中心线处于同一水平面。

6.如权利要求1、2、3或4所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀体的阀杆孔内设有内缘表面为内锥面的环形凸台，位置位于所述进、出介质通道与所述阀体的阀腔的连通孔的上方，所述环形凸台上设有套在所述阀杆外侧的密封环，所述密封环的下端的外圆和内孔表面分别为外锥面和内锥面，所述密封环的外锥面与所述环形凸台的内锥面相配合，所述阀杆上所述密封环与阀瓣之间设有与所述密封环上的内锥面相配合的设有外锥面的环形凸缘，所述阀杆与阀体之间填充有填料，所述填料位于所述密封环的上方。

7.如权利要求6所述的超超临界截止阀，其特征在于所述环形凸缘与阀瓣底端之间的距离不大于所述出介质通道的截面的最高点与所述密封环之间的距离。

8.如权利要求7所述的超超临界截止阀，其特征在于所述密封环与填料之间设有套在所述阀杆上的导向套，所述导向套的外圆设有用于与所述阀体紧固的螺纹，所述导向套的内孔通过花键结构与所述阀杆滑动配合。

9.如权利要求8所述的超超临界截止阀，其特征在于所述导向套与填料之间还设有套在所述阀杆上的填料座圈，所述填料填充在所述填料座圈的上方，所述填料的上方设有与所述阀杆和所述阀体之间的缝隙形状相配合的填料压盖，所述填料压盖外缘的中上部设有上表面为外锥面的环形凸缘，所述填料压盖上方设有用于将其向下压紧的压板，所述压板的内缘的中下部设有与所述环形凸缘相配合的设有内锥面的环形凹槽，所述压板通过螺栓固定在所述阀体上。

10.如权利要求9所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀杆上还套有阀杆螺母，位置位于所述压板的上方，所述阀杆螺母设有环形台肩，所述环形台肩的上下两侧设有用于实现所述阀杆螺母与所述阀体之间转动配合连接的滚针轴承，所述环形台肩的上方设有用于固定所述阀杆螺母与所述阀体之间相对位置的锁母，所述阀杆螺母的上端凸出所述阀体的上表面，所述阀杆螺母凸出所述阀体的上表面的部分连接阀门驱动装置。

11.如权利要求10所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀杆与阀瓣的外表面经过硬化处理，所述阀杆与所述填料相接触的密封部位经过抛光处理，所述阀座、密封环、阀杆孔内的环形凸台和阀杆上的环形凸缘的各锥面的锥角为40°。

12.如权利要求5所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀体的阀杆孔内设有内缘表面为内锥面的环形凸台，位置位于所述进、出介质通道与所述阀体的阀腔的连通孔的上方，所述环形凸台上设有套在所述阀杆外侧的密封环，所述密封环的下端的外圆和内孔表面分别为外锥面和内锥面，所述密封环的外锥面与所述环形凸台的内锥面相配合，所述阀杆上所述密封环与阀瓣之间设有与所述密封环上的内锥面相配合的设有外锥面的环形凸缘，所述阀杆与阀体之间填充有填料，所述填料位于所述密封环的上方。

13.如权利要求12所述的超超临界截止阀，其特征在于所述环形凸缘与阀瓣底端之间的距离不大于所述出介质通道的截面的最高点与所述密封环之间的距离。

14.如权利要求13所述的超超临界截止阀，其特征在于所述密封环与填料之间设有套在所述阀杆上的导向套，所述导向套的外圆设有用于与所述阀体紧固的螺纹，所述导向套的内孔通过花键结构与所述阀杆滑动配合。

15.如权利要求14所述的超超临界截止阀，其特征在于所述导向套与填料之间还设有套在所述阀杆上的填料座圈，所述填料填充在所述填料座圈的上方，所述填料的上方设有与所述阀杆和所述阀体之间的缝隙形状相配合的填料压盖，所述填料压盖外缘的中上部设有上表面为外锥面的环形凸缘，所述填料压盖上方设有用于将其向下压紧的压板，所述压板的内缘的中下部设有与所述环形凸缘相配合的设有内锥面的环形凹槽，所述压板通过螺栓固定在所述阀体上。

16.如权利要求15所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀杆上还套有阀杆螺母，位置位于所述压板的上方，所述阀杆螺母设有环形台肩，所述环形台肩的上下两侧设有用于实现所述阀杆螺母与所述阀体之间转动配合连接的滚针轴承，所述环形台肩的上方设有用于固定所述阀杆螺母与所述阀体之间相对位置的锁母，所述阀杆螺母的上端凸出所述阀体的上表面，所述阀杆螺母凸出所述阀体的上表面的部分连接阀门驱动装置。

17.如权利要求16所述的超超临界截止阀，其特征在于所述阀杆与阀瓣的外表面经过硬化处理，所述阀杆与所述填料相接触的密封部位经过抛光处理，所述阀座、密封环、阀杆孔内的环形凸台和阀杆上的环形凸缘的各锥面的锥角为40°。