CN203421180U - 超高温高压氧气阀 - Google Patents

Abstract

一种超高温高压氧气阀，包括阀体，阀杆，该阀杆头部安装阀瓣，该阀瓣外周面和所述阀体内腔配合；且所述阀体中腔部位设有中腔自紧密封结构；所述中腔自紧密封结构中的密封圈的外轮廓线上部为斜线，下部为直线，该斜线和直线的交界处加工有环槽。所述阀瓣的外周面上开有槽。本实用新型适用于温度720℃，压力为Class1500Lb的超高温、超高压氧气工艺管道中。

Description

超高温高压氧气阀

技术领域

本发明属于阀门制造技术领域，具体涉及一种用于煤制氢生产中含有工作温度为720℃高温及高压氧气复杂工况下用的超高温高压氧气阀。

背景技术

随着全球范围内工业的快速发展，对能源的需求越来越多。过度的使用使诸如天然气等清洁能源可能提前枯竭，人们不得不重新把目光投向对环境造成严重污染的煤炭资源。如何避免再次对环境的损害，是合理使用煤炭资源的前提。在维护环境实现可持续发展的思路下，煤（焦）制氢气项目得到了大力推广。该工艺可获得甲烷、氢气等能源型气体。其中的甲烷和氢气可以用作能源，氢气还可以用在炼油加氢催化裂化装置中。煤制备氢气的工艺过程中，工作温度为720℃高温及高压氧气是其中的一个重要设备。氧气在该工艺过程中属于反应物之一，它在气化炉中和碳、水发生反应，最终生成甲烷和氢气。该工艺过程中，氧气的输送和控制是个非常关键的过程。这是由于氧气的物理化学特性决定的。氧气是众所周知的助燃剂。虽然在常温常压下与很多的合金元素发生化学作用缓慢，但是在高温高压下，却有着截然不同的情况，高温高压下氧气的活性提高了几十倍，许多元素此时都容易和氧气发生反应。氧气管道阀门是高危险阀门, 林德公司的资料指出:“在任何含氧成分高于空气的气体中,其杂质都有极易点燃的危险,当在某区域内杂质密集度增大时,很可能点燃所使用的金属”。氧气管路着火时钢管和阀门燃烧如同导火线一样的迅速和恐怖。

由于用途的危险性，对这类阀门的材料、结构提出了比较苛刻的要求。如何能合理优化结构设计，使用阻燃性极高的材料设计出满足高温高压氧气工况下安全使用的阀门是本专利关注的焦点。

实用新型内容

本实用新型提供一种能使用在工作温度为720℃，压力为Class 1500Lb环境中的超高温、超高压氧气阀。

本实用新型采取的技术方案是：

一种超高温高压氧气阀，包括阀体，阀杆，该阀杆头部安装阀瓣，该阀瓣外周面和所述阀体内腔配合；且所述阀体中腔部位设有中腔自紧密封结构；所述中腔自紧密封结构中的密封圈的外轮廓线上部为斜线，下部为直线，该斜线和直线的交界处加工有环槽。

所述阀瓣的外周面上开有槽。

本实用新型密封性可靠、安全性能好，适用于工作温度720℃，压力为Class 1500Lb的超高温、超高压氧气工艺管道中。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2-1是本实用新型阀瓣的剖视示意图；

图2-2是图2-1的俯视示意图；

图3是本实用新型自紧密封系统示意图；

图4是本实用新型防转结构示意图；

图5是本实用新型静电导除结构示意图；

图6是本实用新型 Z型流通通道结构示意图；

图7是本实用新型密封圈结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1、3、7，一种超高温高压氧气阀，主要包括阀体1，阀杆7，该阀杆头部安装阀瓣2，该阀瓣外周面和所述阀体内腔配合，所述阀体1的中腔部位设有中腔自紧密封结构；该中腔自紧密封结构包括压板29，该压板29的下端部通过密封圈31和填料箱32配合；所述压板29的上端面上设置法兰14，该法兰14上设置螺栓28，该螺栓28的下端和所述压板29的上端面接触。通过拧动螺栓28，将填料箱32提升，对密封圈31施压，使它进行弹性变形，微量的变形形成一个金属密封环带，阻止介质外漏。所述密封圈31的外轮廓线上部为斜线，下部为直线，该斜线和直线的交界处加工有环槽。该密封圈31外轮廓线上部的斜线与垂线构成4～6°的弹性角A；密封圈31外轮廓线下部的直线构成I密封面31-3；所述环槽为R0.2～1。该密封圈31内壁下端面为斜面形成II密封面31-4，其与垂线构成28～32°的弹性角B。当压力从填料箱32底部传递上来时，密封圈31发生弹性变形分别和阀体和填料箱形成环形线密封，弹性角A 31-1容纳了弹性变形引起的密封圈变形，使变形能够顺利进行，设置的弹性槽31-2能使II密封面31-4弹性变形完全进行。

参照图1、2-1、2-2，所述阀瓣2的外周面上开有弧形导气槽2-1。由于阀瓣2和阀腔是配合面，阀腔对阀瓣进行导向，使阀瓣2准确落在阀座上。由于是配合面，氧气不能快速进入阀瓣2上方的空腔形成自紧密封要素。因此在阀瓣2上铣出弧形槽2-1进行通气。防止由于内压不够发生外漏现象。

参照图1、6，所述阀体1上设有Z型非直流式通道；该Z型非直流式通道由互相平行的第一、第二圆形直通道1-1、1-3和垂直圆形直通道1-2构成；该第一、第二圆形直通道1-1、1-3通过所述垂直圆形直通道1-2联通。Z型通道不同于普通阀门的直流式通道，和普通阀的异型直流式通道（通道由圆形截面-椭圆形截面-圆形截面构成，各不同形状的截面共一条中心线）相比，具有极小的流阻，并且通道内的机加工表面光洁度可降至Ra1.6,降低了氧气高速流动时和通道内表面的摩擦热能，避免摩擦热能达到着火临界点。通道内的机加工钻孔可方便地通过特殊的工具消除尖角、锐棱，使流通通道保持圆滑过渡，避免高速氧气流经常冲刷而产生着火微粒。

参照图1、5，阀体中的静电是由气流高速运动，摩擦通道内壁形成，当静电积聚到一定的程度，阀瓣2关闭时会产生高压电弧，融化金属，产生着火源，在氧气的作用下引起金属燃烧。所以所述阀杆7头部安装静电导除系统；具体为：阀杆7头部依次装入弹簧4、钢球3，该钢球3在弹簧4的作用下始终和阀瓣2接触，将产生的静电通过安装在阀体1上的接地螺栓33和垫片34导除到地下，消除静电的威胁。

参照图1、4，所述阀杆7上设有防转结构；该防转结构由阀杆7，夹紧面7-1，螺母25，螺栓26，滑块27，突筋27-1组成。所述阀杆7配装入所述滑块27的槽中，而该滑块27的一端和支架8上的突筋（）配合。该结构的运行原理是阀杆7通过夹紧面7-1和滑块27连接。阀杆7转动时突筋27-1和支架接触，防止阀杆继续转动，使其只能下行或上升。避免阀瓣在开合过程中和阀座摩擦生热。

参照图1，所述超高温高压氧气阀上设有全封闭防尘结构；支架8上开有观察窗，该观察窗上通过框13依次固定有隔热板10防尘板11。可防止灰尘等杂质通过观察窗掉入腔内，形成着火源。

采用高阻燃又耐高温的的镍基合金INCONEL625合金材质。合适阀体材料的使用在氧气工况是非常重要的。而本申请中涉及到的氧气阀工况为温度720℃以下，压力为Class 1500Lb,属于超高温、超高压氧气阀范畴。该范畴内的介质氧气具有不同于常温下的化学特性。压力高，流速快，易产生高的摩擦热，因此所选材料必须具有高的阻燃性。在此工况下选用高合金的INCONEL 625材料。

本发明从结构设计和材料方面很好地保证了介质为高温高压氧气工况下阀门的使用安全性。

Claims (7)

1.一种超高温高压氧气阀，包括阀体，阀杆，该阀杆头部安装阀瓣，该阀瓣外周面和所述阀体内腔配合；且所述阀体中腔部位设有中腔自紧密封结构；其特征在于：所述中腔自紧密封结构中的密封圈（31）的外轮廓线上部为斜线，下部为直线，该斜线和直线的交界处加工有环槽。

2.根据权利要求1所述的一种超高温高压氧气阀，其特征在于：所述阀瓣（2）的外周面上开有槽（2-1）。

3.根据权利要求1所述的一种超高温高压氧气阀，其特征在于：所述阀体（1）上设有Z型非直流式通道；该Z型非直流式通道由互相平行的第一、第二直通道（1-1、1-3）和垂直直通道（1-2）构成；该第一、第二直通道（1-1、1-3）通过所述垂直直通道（1-2）联通。

4.根据权利要求1所述的一种超高温高压氧气阀，其特征在于：所述阀杆（7）头部安装静电导除系统；具体为：阀杆（7）头部依次装入弹簧（4）、钢球（3），该钢球（3）在弹簧（4）的作用下始终和阀瓣（2）接触，将产生的静电通过接地螺栓（33）导除。

5.根据权利要求1所述的一种超高温高压氧气阀，其特征在于：所述阀杆（7）上设有防转结构；该防转结构包括滑块（27），所述阀杆（7）配装入所述滑块（27）的槽中，而该滑块（27）的一端和支架（8）上的突筋（27-1）配合。

6.根据权利要求1所述的一种超高温高压氧气阀，其特征在于：所述超高温高压氧气阀上设有全封闭防尘结构；支架（8）上开有观察窗，该观察窗通过框（13）依次固定有隔热板（10），防尘板（11）。

7.根据权利要求1所述的一种超高温高压氧气阀，其特征在于：所述超高温高压氧气阀采用镍基合金INCONEL625合金制作。

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