高可靠性鎖鬥鎖渣球閥的製作方法
2023-05-31 11:10:36
本實用新型涉及一種鎖渣球閥，具體是一種高可靠性鎖鬥鎖渣球閥。
背景技術：
隨著我國石油、天然氣價格的不斷上漲，使得以煤為原料的煤化工產品在生產上具備了巨大的成本優勢，成為相對石化產品的最具競爭力的替代產品。煤化工是以煤為原料，經過化學加工，使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及化學品，並生產出各種化工產品的工業，在氣化、液化、合成的過程中，對閥門的需求量十分巨大，同時由於介質溫度高，壓力高、存在氣液固三相流體複雜工況、強腐蝕性，一旦閥門出現洩漏、卡死的情況，將會影響現場生產停車，造成生產成本的提升。因此這也就對其所使用的煤化工閥門提出了很高的要求，需要擁有穩定性高、洩漏低、使用壽命長、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、低扭矩等功能。傳統的鎖渣球閥由於其自身結構及密封材料的缺陷導致其使用壽命、穩定性都不盡如人意；故如何提高鎖渣球閥的使用壽命及穩定性，則為業者研發的目的。
傳統的煤化工球閥其結構為球芯通過閥杆連接，依靠彈簧的補償，確保球芯與閥座緊密結合，防止出現閥門內漏的情況，而閥體之間的墊片則採用柔性石墨墊片來防止閥門外漏。然而在惡劣工況環境使用下，彈簧、閥座和柔性石墨墊片會被不斷衝刷、腐蝕，導緻密封性能的下降甚至失效，因而閥門極易出現內漏和外漏的情況。不僅如此，在氣液固三相流體的複雜工況下使用的閥門，表面很容易出現被損傷、剝落，嚴重時還會造成閥門卡死的情況出現。這樣勢必會影響閥門的安全性和使用壽命；造成這種情況發生的主要原因是傳統煤化工球閥的結構、工藝及密封材料都不能滿足其在惡劣工況下長期使用的要求。如上所述我們必須設計出更為優化的結構來提高我們產品的可靠性，從而確保我們設計出來的鎖鬥鎖渣球閥能夠完全滿足煤化工複雜工況環境下長期穩定使用的要求，另外，目前市場上的鎖鬥鎖渣球閥多為傳統結構的兩瓣式球閥，其結構也具有切斷、洩放等功能。但在實際使用中發現其表現出穩定性差、驅動力矩大、介質衝刷後易出現外漏，內漏等缺點，這樣必然會影響其安全性能和使用壽命。由於採用不對稱兩瓣式閥體結構，球芯閥杆需分開設計，很容易出現零件損傷甚至咬死的情況，導致閥門使用壽命短，維修時不易拆卸。
因此，為解決以上問題，需要一種洩漏低、使用壽命長、穩定性高、低扭矩、耐腐蝕、耐衝刷、雙向密封以及具有中腔壓力自洩放功能的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種洩漏低、使用壽命長、穩定性高、低扭矩、耐腐蝕、耐衝刷、雙向密封以及具有中腔壓力自洩放功能的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥。
本實用新型的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥，包括閥體、設置於所述閥體內的閥芯、設置於所述閥體內並通過彈簧推動與閥芯表面接觸形成密封的閥座以及用於驅動閥芯轉動以控制球閥開啟或關閉的閥杆；所述閥體通過對稱的兩個半閥體相互固定形成，且所述閥芯與閥杆一體成型；
進一步，所述閥座與閥體的滑動配合面上設有防渣密封圈和閥座密封圈；
進一步，所述閥杆通過耐磨軸承與所述閥體可轉動配合，所述耐磨軸承端面與所述閥芯的端面之間設有耐磨襯墊；
進一步，所述閥體上設有用於使閥杆穿過的閥杆座，且閥杆與閥杆座之間通過石墨填料轉動配合；所述閥杆座與閥杆之間設有用於填充所述石墨填料的填料函；
進一步，所述閥杆座內固定有用於與閥杆轉動配合的襯套，所述襯套的內圓上設有用於形成所述填料函的環槽；所述襯套與所述耐磨軸承之間設有防塵密封圈；
進一步，所述石墨填料內形成有V形斷面的環形空腔；
進一步，所述石墨填料包括沿閥杆軸向向下依次設置於所述填料函內的上填料、中填料和下填料；所述V形斷面的環形空腔形成於所述中填料與上填料之間以及中填料與下填料之間；
進一步，所述閥體流道內壁鑲嵌有碳化物製作的襯套。
本實用新型的有益效果是：本實用新型的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥，閥體為對稱式結構，兩半閥體的接合面之間通過石墨複合墊片進行密封，球形的閥芯與閥杆為一體化設計，可有效提高閥體與閥杆的連接強度，一體式閥杆上安裝有耐磨軸承、耐磨襯墊和防塵圈，這樣的組合方式，可以保證閥門即使在使用一段時間後依舊能正常的運行和啟閉。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述：
圖1為本實用新型的結構示意圖；
圖2為圖1中A處的局部放大圖；
圖3為本實用新型的閥座的第一種狀態示意圖；
圖4為本實用新型的閥座的第二種狀態示意圖；
圖5為圖1中B處的局部放大圖；
圖6為圖1中C處的局部放大圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型的結構示意圖，本實施例中的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥，包括閥體2、設置於所述閥體2內的閥芯4、設置於所述閥體2內並通過彈簧推動與閥芯4表面接觸形成密封的閥座5以及用於驅動閥芯4轉動以控制球閥開啟或關閉的閥杆10；所述閥體2通過對稱的兩個半閥體2相互固定形成，且所述閥芯4與閥杆10一體成型；本實施例的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥，閥體2為對稱式結構，兩半閥體2的接合面之間通過石墨複合墊片1進行密封，球形的閥芯4與閥杆10為一體化設計，可有效提高閥體2與閥杆10的連接強度，一體式閥杆10上安裝有耐磨軸承3、耐磨襯墊7和防塵圈，這樣的組合方式，可以保證閥門即使在使用一段時間後依舊能正常的運行和啟閉，本實施例的高可靠性鎖鬥鎖渣球閥通過執行機構驅動閥杆10轉動，由閥杆10帶動球形的閥芯4轉動，閥芯4上設有通孔，當該通孔旋轉至與閥體2上的流道相對時，閥門開啟，否則，閥門關閉，閥體2與閥芯4之間通過閥座5進行密封，閥座5由彈簧頂推至與閥芯4接觸，保證密封可靠。
本實施例中，所述閥座5與閥體2的滑動配合面上設有防渣密封圈11和閥座密封圈12，本實施例中，閥座5與閥體2的滑動配合面為臺階面，兩臺階面沿閥座5移動方向的相對平面之間用於容納彈簧，彈簧一端抵緊閥體2，另一端通過一彈簧座13抵靠在閥座5上，閥座5的外圓上開設有兩個環槽，分別用於對應安裝防渣密封圈11和閥座密封圈12，如圖3所示，F為彈簧力，PA代表下遊介質壓力，PB代表中腔介質壓力，當A截面積>B截面積時，F+PA>PB,壓力從下遊來，將閥座5推向球芯，達到密封的目的，如圖4所示，F為彈簧力，PC為下遊介質壓力，PD為中腔介質壓力，當D截面積>C截面積時，PD>F+PC,壓力從中腔來，將閥座5推離球芯，達到壓力洩放的目的，本實施例中，閥座5，彈簧、防渣密封圈11和閥座密封圈12組成的結構：可解決了鎖鬥鎖渣球閥閥座5預緊力問題，為延長使用壽命奠定基礎；本實施例的閥座密封圈12由兩個楔形圈組合而成，兩個楔形圈的斜面相對接觸配合，因此，兩楔形圈沿軸向相互壓緊後可產生沿徑向膨脹的趨勢，從而保證密封性能，由閥座5，楔形的閥座密封圈12和彈簧組合而成的動態雙向密封結構，可以自行將壓力往管道上遊或下遊洩放，避免在中腔壓力得不到及時洩放而引起壓力過高等安全問題，提高了閥門的安全性；防渣密封圈11可以極大減少灰渣進入閥座5，避免卡死，減小碟簧的衝刷與腐蝕；閥座5流道熔焊碳化鎢,防止衝刷與腐蝕的情況，提高穩定性。
本實施例中，所述閥杆10通過耐磨軸承3與所述閥體2可轉動配合，所述耐磨軸承3端面與所述閥芯4的端面之間設有耐磨襯墊7；耐磨襯墊7保證當耐磨軸承3與閥杆10出現卡滯時，可以正常帶動其轉動，保證閥門的正常運行(耐磨襯墊7上表面與耐磨軸承3內外圈的下端面接觸，耐磨軸承3卡死時，閥杆10，軸承內外圈與耐磨襯墊7一同轉動，避免卡死的情況出現)，提高閥門穩定性與使用壽命，耐磨襯墊7與耐磨軸承3形成一個合理的硬度差，確保即使閥杆10與軸承卡死，也能帶動閥門正常運行，提高實用壽命。
本實施例中，所述閥體2上設有用於使閥杆10穿過的閥杆10座，且閥杆10與閥杆10座之間通過石墨填料9轉動配合；所述閥杆10座與閥杆10之間設有用於填充所述石墨填料9的填料函，石墨填料9能夠大大減小閥杆10驅動扭矩。
本實施例中，所述閥杆10座內固定有用於與閥杆10轉動配合的襯套8，所述襯套8的內圓上設有用於形成所述填料函的環槽；所述襯套8與所述耐磨軸承3之間設有防塵密封圈15；防塵圈密封圈可以很好的減少氣固液介質中灰渣的進入，降低閥門卡死出現的概率。
本實施例中，所述石墨調料內形成有V形斷面的環形空腔18；這種空腔允許石墨填料9具有軸向壓縮量，允許閥杆10能夠微量下移，而不至於將石墨填料9壓縮至過於密實，導致閥杆10的驅動力矩過大，採用這種結構的石墨填料9在保證密封性能的前體下，有效減小閥杆10的驅動力矩。
本實施例中，所述石墨填料9包括沿閥杆10軸向向下依次設置於所述填料函內的上填料17、中填料19和下填料20；所述V形斷面的環形空腔18形成於所述中填料19與上填料17之間以及中填料19與下填料20之間；所述上填料17和下填料20為直角梯形截面，中填料19為平行四邊形截面，使得中填料19與上下填料20之間均能形成一致的V形斷面的環形空腔18，同時，閥杆10上固定有壓盤，並通過該壓盤和石墨盤根16可壓緊石墨填料9。
本實施例中，所述閥體2流道內壁鑲嵌有碳化物製作的襯套6，解決了閥體2流道不耐灰渣的衝蝕、磨損及腐蝕，導致閥座5本體被衝切、穿孔等，最終延伸閥體2的使用壽命；閥座5流道和密封面熔焊碳化物，提高其耐衝刷和腐蝕性以及使用壽命。
本實施例中，所述彈簧為碟形彈簧14，碟形彈簧14安裝簡單，可供力值範圍廣，能夠很好的滿足鎖鬥鎖渣球閥閥座5所需的預緊力，同時由於閥座5表面合金硬度要低於球芯表面合金硬度，所以閥門在長期使用中會造成閥座5磨損，碟形彈簧14則能有效的確保閥座5在磨損後依舊可進行雙向補償，雙向密封，另外，碟形彈簧14保證了閥門在低壓情況下的密封性能，又能提供一個較高的密封剪切力，使閥座5與球體始終緊貼在一起，在球閥開啟、關閉的過程中閥座5對球體表面起到「清潔」的作用，也解決了熱膨脹所造成的摩擦力矩大的問題。
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。