超高溫高壓氧氣閥的製作方法

2023-05-18 03:10:51 1

超高溫高壓氧氣閥的製作方法
【專利摘要】一種超高溫高壓氧氣閥，包括閥體，閥杆，該閥桿頭部安裝閥瓣，該閥瓣外周面和所述閥體內腔配合；且所述閥體中腔部位設有中腔自緊密封結構；所述中腔自緊密封結構中的密封圈的外輪廓線上部為斜線，下部為直線，該斜線和直線的交界處加工有環槽。所述閥瓣的外周面上開有槽。本實用新型適用於溫度720℃，壓力為Class1500Lb的超高溫、超高壓氧氣工藝管道中。
【專利說明】超局溫局壓氣氣閥
【技術領域】
[0001]本發明屬於閥門製造【技術領域】，具體涉及一種用於煤制氫生產中含有工作溫度為 720 0C高溫及高壓氧氣複雜工況下用的超高溫高壓氧氣閥。
【背景技術】
[0002]隨著全球範圍內工業的快速發展，對能源的需求越來越多。過度的使用使諸如天 然氣等清潔能源可能提前枯竭，人們不得不重新把目光投向對環境造成嚴重汙染的煤炭資 源。如何避免再次對環境的損害，是合理使用煤炭資源的前提。在維護環境實現可持續發 展的思路下，煤(焦)制氫氣項目得到了大力推廣。該工藝可獲得甲烷、氫氣等能源型氣體。 其中的甲烷和氫氣可以用作能源，氫氣還可以用在煉油加氫催化裂化裝置中。煤製備氫氣 的工藝過程中，工作溫度為720°C高溫及高壓氧氣是其中的一個重要設備。氧氣在該工藝過 程中屬於反應物之一，它在氣化爐中和碳、水發生反應，最終生成甲烷和氫氣。該工藝過程 中，氧氣的輸送和控制是個非常關鍵的過程。這是由於氧氣的物理化學特性決定的。氧氣 是眾所周知的助燃劑。雖然在常溫常壓下與很多的合金元素發生化學作用緩慢，但是在高 溫高壓下，卻有著截然不同的情況，高溫高壓下氧氣的活性提高了幾十倍，許多元素此時都 容易和氧氣發生反應。氧氣管道閥門是高危險閥門，林德公司的資料指出:「在任何含氧 成分高於空氣的氣體中，其雜質都有極易點燃的危險，當在某區域內雜質密集度增大時， 很可能點燃所使用的金屬」。氧氣管路著火時鋼管和閥門燃燒如同導火線一樣的迅速和恐 怖。
[0003]由於用途的危險性，對這類閥門的材料、結構提出了比較苛刻的要求。如何能合理 優化結構設計，使用阻燃性極高的材料設計出滿足高溫高壓氧氣工況下安全使用的閥門是 本專利關注的焦點。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種能使用在工作溫度為720°C，壓力為Class 1500Lb環境中的 超聞溫、超聞壓氧氣閥。
[0005]本實用新型採取的技術方案是:
[0006]一種超高溫高壓氧氣閥，包括閥體，閥杆，該閥桿頭部安裝閥瓣，該閥瓣外周面和 所述閥體內腔配合；且所述閥體中腔部位設有中腔自緊密封結構；所述中腔自緊密封結構 中的密封圈的外輪廓線上部為斜線，下部為直線，該斜線和直線的交界處加工有環槽。
[0007]所述閥瓣的外周面上開有槽。
[0008]本實用新型密封性可靠、安全性能好，適用於工作溫度720°C，壓力為Class 1500Lb的超高溫、超高壓氧氣工藝管道中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型整體結構示意圖；[0010]圖2-1是本實用新型閥瓣的剖視示意圖；
[0011]圖2-2是圖2-1的俯視不意圖；
[0012]圖3是本實用新型自緊密封系統示意圖；
[0013]圖4是本實用新型防轉結構示意圖；
[0014]圖5是本實用新型靜電導除結構示意圖；
[0015]圖6是本實用新型Z型流通通道結構示意圖；
[0016]圖7是本實用新型密封圈結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0018]參照圖1、3、7，一種超高溫高壓氧氣閥，主要包括閥體1，閥杆7，該閥桿頭部安裝 閥瓣2，該閥瓣外周面和所述閥體內腔配合，所述閥體I的中腔部位設有中腔自緊密封結 構；該中腔自緊密封結構包括壓板29，該壓板29的下端部通過密封圈31和填料箱32配合； 所述壓板29的上端面上設置法蘭14，該法蘭14上設置螺栓28，該螺栓28的下端和所述壓 板29的上端面接觸。通過擰動螺栓28，將填料箱32提升，對密封圈31施壓，使它進行彈 性變形，微量的變形形成一個金屬密封環帶，阻止介質外漏。所述密封圈31的外輪廓線上 部為斜線，下部為直線，該斜線和直線的交界處加工有環槽。該密封圈31外輪廓線上部的 斜線與垂線構成4?6°的彈性角A ;密封圈31外輪廓線下部的直線構成I密封面31-3 ； 所述環槽為R0.2?I。該密封圈31內壁下端面為斜面形成II密封面31-4，其與垂線構成 28?32°的彈性角B。當壓力從填料箱32底部傳遞上來時，密封圈31發生彈性變形分別 和閥體和填料箱形成環形線密封，彈性角A 31-1容納了彈性變形引起的密封圈變形，使變 形能夠順利進行，設置的彈性槽31-2能使II密封面31-4彈性變形完全進行。
[0019]參照圖1、2-1、2_2，所述閥瓣2的外周面上開有弧形導氣槽2-1。由於閥瓣2和閥 腔是配合面，閥腔對閥瓣進行導向，使閥瓣2準確落在閥座上。由於是配合面，氧氣不能快 速進入閥瓣2上方的空腔形成自緊密封要素。因此在閥瓣2上銑出弧形槽2-1進行通氣。 防止由於內壓不夠發生外漏現象。
[0020]參照圖1、6，所述閥體I上設有Z型非直流式通道；該Z型非直流式通道由互相平 行的第一、第二圓形直通道1-1、1-3和垂直圓形直通道1-2構成；該第一、第二圓形直通道 1-1、1-3通過所述垂直圓形直通道1-2聯通。Z型通道不同於普通閥門的直流式通道，和普 通閥的異型直流式通道(通道由圓形截面-橢圓形截面-圓形截面構成，各不同形狀的截面 共一條中心線)相比，具有極小的流阻，並且通道內的機加工表面光潔度可降至Ral.6，降低 了氧氣高速流動時和通道內表面的摩擦熱能，避免摩擦熱能達到著火臨界點。通道內的機 加工鑽孔可方便地通過特殊的工具消除尖角、銳稜，使流通通道保持圓滑過渡，避免高速氧 氣流經常衝刷而產生著火微粒。
[0021]參照圖1、5，閥體中的靜電是由氣流高速運動，摩擦通道內壁形成，當靜電積聚到 一定的程度，閥瓣2關閉時會產生高壓電弧，融化金屬，產生著火源，在氧氣的作用下引起 金屬燃燒。所以所述閥杆7頭部安裝靜電導除系統；具體為:閥杆7頭部依次裝入彈簧4、 鋼球3，該鋼球3在彈簧4的作用下始終和閥瓣2接觸，將產生的靜電通過安裝在閥體I上 的接地螺栓33和墊片34導除到地下，消除靜電的威脅。[0022]參照圖1、4，所述閥杆7上設有防轉結構；該防轉結構由閥杆7，夾緊面7-1，螺母25，螺栓26，滑塊27，突筋27-1組成。所述閥杆7配裝入所述滑塊27的槽中，而該滑塊27的一端和支架8上的突筋配合。該結構的運行原理是閥杆7通過夾緊面7-1和滑塊27連接。閥杆7轉動時突筋27-1和支架接觸，防止閥杆繼續轉動，使其只能下行或上升。避免閥瓣在開合過程中和閥座摩擦生熱。
[0023]參照圖1，所述超高溫高壓氧氣閥上設有全封閉防塵結構；支架8上開有觀察窗，該觀察窗上通過框13依次固定有隔熱板10防塵板11。可防止灰塵等雜質通過觀察窗掉入腔內，形成著火源。
[0024]採用高阻燃又耐高溫的的鎳基合金INC0NEL625合金材質。合適閥體材料的使用在氧氣工況是非常重要的。而本申請中涉及到的氧氣閥工況為溫度720°C以下，壓力為Class 1500Lb,屬於超高溫、超高壓氧氣閥範疇。該範疇內的介質氧氣具有不同於常溫下的化學特性。壓力高，流速快，易產生高的摩擦熱，因此所選材料必須具有高的阻燃性。在此工況下選用高合金的INC0NEL 625材料。
[0025]本發明從結構設計和材料方面很好地保證了介質為高溫高壓氧氣工況下閥門的使用安全性。
【權利要求】
1.一種超高溫高壓氧氣閥，包括閥體，閥杆，該閥桿頭部安裝閥瓣，該閥瓣外周面和所述閥體內腔配合；且所述閥體中腔部位設有中腔自緊密封結構；其特徵在於:所述中腔自緊密封結構中的密封圈(31)的外輪廓線上部為斜線，下部為直線，該斜線和直線的交界處加工有環槽。
2.根據權利要求1所述的一種超高溫高壓氧氣閥，其特徵在於:所述閥瓣(2)的外周面上開有槽(2-1)。
3.根據權利要求1所述的一種超高溫高壓氧氣閥，其特徵在於:所述閥體(I)上設有Z型非直流式通道；該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)構成；該第一、第二直通道(1-1、1_3)通過所述垂直直通道(1-2)聯通。
4.根據權利要求1所述的一種超高溫高壓氧氣閥，其特徵在於:所述閥杆(7)頭部安裝靜電導除系統；具體為:閥杆(7)頭部依次裝入彈簧(4)、鋼球(3)，該鋼球(3)在彈簧(4)的作用下始終和閥瓣(2)接觸，將產生的靜電通過接地螺栓(33)導除。
5.根據權利要求1所述的一種超高溫高壓氧氣閥，其特徵在於:所述閥杆(7)上設有防轉結構；該防轉結構包括滑塊(27)，所述閥杆(7)配裝入所述滑塊(27)的槽中，而該滑塊(27)的一端和支架(8)上的突筋(27-1)配合。
6.根據權利要求1所述的一種超高溫高壓氧氣閥，其特徵在於:所述超高溫高壓氧氣閥上設有全封閉防塵結構；支架(8)上開有觀察窗，該觀察窗通過框(13)依次固定有隔熱板(10)，防塵板(11)。
7.根據權利要求1所述的一種超高溫高壓氧氣閥，其特徵在於:所述超高溫高壓氧氣閥採用鎳基合金INCONEL625合金製作。
【文檔編號】F16K27/02GK203421180SQ201320479751
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】張琳, 陳清流, 單清濤, 張國鋒, 王蘭喜, 陳智, 樂精華, 陳文鑫, 郝宏達, 康世屏, 高福 申請人:蘭州高壓閥門有限公司