專利名稱：煤化工用雙向硬密封固定式球閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種球閥，特別涉及一種用于煤化工煤粉、飛灰、灰水、黑水、渣水等系統(tǒng)的煤化工用雙向硬密封固定式球閥。
背景技術(shù)：
目前，煤化工中應(yīng)用的德士古黑水、灰水、渣水系統(tǒng)裝置，以及應(yīng)用的殼牌煤粉、飛灰、灰水系統(tǒng)裝置中所采用的密封球閥，通常采用的是各種品牌的進(jìn)口“0”型硬密封切斷球閥(有儀表硬密封切斷球閥和工藝硬密封切斷球閥)，由于黑水、灰水、渣水、煤粉、飛灰、灰水系統(tǒng)裝置中的流體介質(zhì)含有大量的顆粒，且顆粒硬度普遍較高，基本上均為兩相狀態(tài)，甚致為氣、液、固三相狀態(tài)，流體介質(zhì)在接觸密封球閥時(shí)，球閥的球體表面會(huì)附著大量雜質(zhì)顆粒，由于現(xiàn)有的硬密封球閥的閥座密封面一般為斜面直線密封，閥門在開(kāi)關(guān)過(guò)程中球體與閥座的相對(duì)位移，使流體介質(zhì)中的固體顆粒會(huì)大量的通過(guò)閥座斜面被帶入球體密封面與閥座密封面之間，這些固體顆粒會(huì)加大球體密封面與閥座密封面的摩擦，損壞球體密封面和閥座密封面，在使用一段時(shí)間后閥門便出現(xiàn)內(nèi)漏，且泄漏量隨開(kāi)關(guān)的次數(shù)不斷增大，最終導(dǎo)致閥門密封失效。閥門密封失效后必須停產(chǎn)檢修，由此影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行和生產(chǎn)，直接造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。又如，殼牌煤粉系統(tǒng)裝置的工作原理是使用高壓氮?dú)?4. OMpa以上)將煤粉通過(guò)管道送入指定反應(yīng)爐進(jìn)行反應(yīng)的工藝。該系統(tǒng)要求球閥切斷時(shí)的密封性能要達(dá)到VI級(jí)密封， 但該系統(tǒng)通常采用的仍是各種品牌的進(jìn)口 “0”型硬密封儀表切斷球閥，且閥門結(jié)構(gòu)與渣水系統(tǒng)所使用的閥門結(jié)構(gòu)相似(有的甚至是同一規(guī)格品牌的閥門)。由于煤粉系統(tǒng)中介質(zhì)是高壓氮?dú)夂兔悍?，其煤粉?duì)球體密封面和閥座密封面的磨損與渣水系統(tǒng)的原理相同，而高壓氮?dú)獾拇┩感詮?qiáng)于高壓水。當(dāng)閥座密封面與球體密封面某一點(diǎn)被高壓氣體穿透，便會(huì)高速流動(dòng)，對(duì)球體密封面和閥座密封面形成巨大的沖刷，很快便會(huì)將球體及閥座沖壞，造成密封失效。并且高流速氣體會(huì)繼續(xù)沖刷閥體，將閥體沖穿，造成整個(gè)系統(tǒng)停車，直接造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。盡管，也有采用浮動(dòng)球閥，但由于其球體為浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)，球體與球桿分開(kāi)，閥座與球體之間需設(shè)置聚四氟乙烯類高分子聚合材料的密封圈，密封圈材料相對(duì)較軟，設(shè)計(jì)的密封比壓較大，增加啟閉扭矩，尤其是在中高壓力的情況下使用時(shí)，其開(kāi)關(guān)力矩非常大，所需配備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)往往體積很大，不利于現(xiàn)場(chǎng)安裝；并且由于球體為浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)，當(dāng)球體接受推力一方的推力增大時(shí)，球體另一方與閥座密封面的摩擦力增大，容易加快磨損，通常這類閥門在使用一段時(shí)間后，閥座密封面和球體密封面之間的拉傷情況嚴(yán)重；并且由于該浮動(dòng)球閥為單向密封，對(duì)使用范圍造成了極大地局限性。另外，該浮動(dòng)球閥密封范圍較小，球體與閥桿之間存在間隙，且該間隙在閥門的開(kāi)關(guān)過(guò)程中不斷增加，進(jìn)而將造成閥門開(kāi)關(guān)不到位，失去密封性能。
發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種煤化工用雙向硬密封固定式球閥，它采用球體與上閥桿和下定位軸為一體結(jié)構(gòu)，在閥座設(shè)有與球體球面貼合的凹弧密封面，使凹弧密封面的弧長(zhǎng)為閥座半徑的15% 20%，球體半徑為球體上所設(shè)流體通道半徑的1. 5 1. 75倍，并在凹弧密封面和球體球面噴涂硬質(zhì)合金層，既能夠有效防止流體介質(zhì)中的顆粒進(jìn)入球體球面和閥座密封面之間，有能提高球體球面和閥座密封面耐磨性，延長(zhǎng)球閥的使用壽命。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括上裝式閥體、閥蓋、閥座、球體，所述上裝式閥體內(nèi)腔的左、右通道口分別設(shè)置閥座，兩個(gè)閥座之間設(shè)置球體，閥蓋固定在閥體上端，所述球體與上閥桿和下定位軸為一體結(jié)構(gòu)，上閥桿和下定位軸為同一軸心線，所述上裝式閥體的內(nèi)腔底部設(shè)有球體下定位軸的定位盲槽，球體的下定位軸插入閥體的定位盲槽中通過(guò)滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥體配合，球體的上閥桿穿過(guò)閥蓋外伸，且通過(guò)滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥蓋配合，閥蓋上部與上閥桿之間的間隙設(shè)置密封填料，一壓蓋與閥蓋固定連接壓住密封填料，所述閥座設(shè)有與球體球面貼合的凹弧密封面，該凹弧密封面半徑與球體半徑相同，凹弧密封面的弧長(zhǎng)為閥座半徑的15% 20%，球體半徑為球體上所設(shè)流體通道半徑的1. 5 1. 75倍，所述凹弧密封面噴涂有厚度> 1. 5mm的硬質(zhì)合金層，所述球體球面噴涂有1 1.5mm厚的硬質(zhì)合金層。所述閥座的凹弧密封面的硬質(zhì)合金層和球體球面的硬質(zhì)合金層的表面粗糙度為
0.2 0. lum。所述球體的不圓度< 0. 01mm。所述閥座的凹弧密封面的硬質(zhì)合金層硬度為HRC61 64，所述球體球面的硬質(zhì)合金層硬度為HRC63-65。所述球體上的流體通道內(nèi)壁噴涂有硬質(zhì)合金層。所述閥體左、右通道內(nèi)分別設(shè)有彈簧座，各彈簧座上安裝的壓縮彈簧抵住所對(duì)應(yīng)的閥座，各通道內(nèi)分別螺紋配合空心螺塞對(duì)彈簧座定位。由于采用上述技術(shù)方案使本實(shí)用新型煤化工用雙向硬密封固定式球閥具有以下優(yōu)點(diǎn)所述球體與上閥桿和下定位軸為一體結(jié)構(gòu)，上閥桿和下定位軸為同一軸心線，能夠避免球體與閥桿之間的裝配連接間隙造成球體的中心位置偏移，導(dǎo)致球閥關(guān)閉不嚴(yán)。所述上裝式閥體的內(nèi)腔底部設(shè)有球體下定位軸的定位盲槽，球體的下定位軸插入閥體的定位盲槽中通過(guò)滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥體配合，球體的上閥桿穿過(guò)閥蓋外伸，且通過(guò)滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥蓋配合，閥蓋上部與上閥桿之間設(shè)置密封填料，一壓蓋與閥蓋固定連接壓住密封填料，這種上下兩端定位結(jié)構(gòu)能夠保證球體的中心位置固定，能夠避免因流體介質(zhì)壓力，特別是高壓流體介質(zhì)推動(dòng)球體移動(dòng)，導(dǎo)致球體向閥座施加巨大推力，造成密封面磨損及拉傷的情況，實(shí)現(xiàn)雙向硬密封，同時(shí)也能使本閥門自身的開(kāi)關(guān)力矩減小。所述閥座設(shè)有與球體球面貼合的凹弧密封面，該凹弧密封面半徑與球體半徑相同，凹弧密封面的弧長(zhǎng)為閥座半徑的15% 20%，球體半徑為球體上所設(shè)流體通道半徑的
1.5 1. 75倍，由此形成一個(gè)相對(duì)較寬的密封面。這種閥座的凹弧密封面與球體球面百分之百的完全吻合，凹弧密封面寬度為通常采用的斜面硬密封球閥密封面寬度的3 4倍，降低了閥座密封面上所受的壓強(qiáng)，因在壓力不變的情況下，受力面積增加，壓強(qiáng)減小，故提高了閥座密封面的耐磨性能，同時(shí)也能讓少量穿透閥座密封面的高壓氣體在相對(duì)較寬的弧形密封面內(nèi)部逐級(jí)減速，使其流速下降到不足以對(duì)閥座密封面和球體密封面形成沖刷破壞的速度，使球閥的使用壽命得以延長(zhǎng)。并且因球體半徑為球體上所設(shè)流體通道半徑的1. 5 1.75倍，能夠增大球體的關(guān)閉密封范圍，當(dāng)球體轉(zhuǎn)動(dòng)84 106°，都能實(shí)現(xiàn)關(guān)閉密封，而通常的球閥只有在球體轉(zhuǎn)動(dòng)100°才能實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉密封。所述凹弧密封面噴涂有厚度> 1. 5mm的硬質(zhì)合金層，所述球體球面噴涂有1 1.5mm厚的硬質(zhì)合金層。這種相對(duì)較厚的硬質(zhì)合金層能夠提高球體和閥座密封面的耐磨性， 延長(zhǎng)球閥的使用壽命。所述閥座的凹弧密封面的硬質(zhì)合金層和球體球面的硬質(zhì)合金層的表面粗糙度為 0. 2 0. Ium ；所述閥座的凹弧密封面的硬質(zhì)合金層硬度為HRC61 64，所述球體球面的硬質(zhì)合金層硬度為HRC63-65 ；以及所述球體的不圓度< 0.01mm。能夠進(jìn)一步減小閥座和球體密封面的磨損，保證閥座和球體密封面的吻合度。所述球體上的流體通道內(nèi)壁噴涂有硬質(zhì)合金層。能夠提高球體的流體通道表面的抗沖刷能力。所述閥體左、右通道內(nèi)分別設(shè)有彈簧座，各彈簧座上安裝的壓縮彈簧抵住所對(duì)應(yīng)的閥座，各通道內(nèi)分別螺紋配合空心螺塞對(duì)彈簧座定位。使彈簧座的裝配更加簡(jiǎn)單方便，檢修更換部件更加容易。本實(shí)用新型球閥采用寬弧面雙向硬密封結(jié)構(gòu)，用于煤化工煤粉、飛灰、灰水、黑水、 渣水等系統(tǒng)設(shè)備，比原使用的進(jìn)口閥門的使用壽命普遍提高1 3倍，并且在球體密封面和閥座密封面少量磨損的情況下仍能有效密封，使系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，大大延長(zhǎng)了閥門的檢維修周期，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)能保護(hù)閥體不被沖壞，保障其閥門的維修價(jià)值。而且與采購(gòu)進(jìn)口閥門價(jià)格相比較，購(gòu)置成本也大大降低。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的球體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的閥座的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中，1為閥體，Ia為定位盲槽，2為球體，2a為上閥桿，2b為下定位軸，2c為流體通道，3為閥座，3a為凹弧密封面，4為滑動(dòng)軸承，5為密封填料，6為壓蓋，7、8、9為硬質(zhì)合金層，10為閥蓋，11為壓縮彈簧，12為彈簧座，13為空心螺塞，14為固定螺栓。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1至圖3，一種煤化工用雙向硬密封固定式球閥，包括上裝式閥體1、閥蓋 10、閥座3、球體2，所述上裝式閥體1內(nèi)腔的左、右通道口分別設(shè)有閥座3，兩個(gè)閥座3之間設(shè)置球體2，閥蓋10固定在閥體1上端，閥蓋10上設(shè)有供上閥桿穿過(guò)的通孔。所述球體2 的上端具有上閥桿2a，下端具有下定位軸2b，球體2與上閥桿加和下定位軸2b為一體結(jié)構(gòu)，上閥桿加和下定位軸2b為同一軸心線。所述上裝式閥體1的內(nèi)腔底部設(shè)有球體下定位軸2b的定位盲槽la，球體2的下定位軸2b插入閥體的定位盲槽Ia中通過(guò)滑動(dòng)軸承4可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥體1配合；球體2的上閥桿加穿過(guò)閥蓋10的通孔外伸，且通過(guò)滑動(dòng)軸承4可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥蓋10配合，閥蓋10上部與上閥桿加之間的間隙設(shè)置密封填料5，密封填料5 通常采用石墨，一壓蓋6與閥蓋10用螺釘固定連接，壓蓋6壓緊密封填料5，使密封填料5 定位且對(duì)閥蓋10與上閥桿加之間的間隙形成密封。上閥桿加的外伸端用于周向固定連接驅(qū)動(dòng)閥門啟閉的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是大力矩執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以保證閥門的順利開(kāi)關(guān)。 所述閥座3設(shè)有與球體2球面貼合的凹弧密封面3a，該凹弧密封面3a半徑與球體2半徑相同，凹弧密封面3a的弧長(zhǎng)L為閥座3半徑的15% 20%，所述凹弧密封面3a噴涂有厚度 ^ 1. 5mm的硬質(zhì)合金層7。所述球體2半徑為球體上所設(shè)流體通道2c半徑的1. 5 1. 75 倍，所述球體1球面噴涂有1 1. 5mm厚的硬質(zhì)合金層8。為增強(qiáng)硬質(zhì)合金層的耐磨性，所述閥座3的凹弧密封面3a的硬質(zhì)合金層7硬度為HRC61 64，球體2球面的硬質(zhì)合金層 8硬度為HRC63-65效果為佳。為提高閥座3的凹弧密封面3a與球體2球面的吻合度，所述閥座3的凹弧密封面3a的硬質(zhì)合金層7和球體2球面的硬質(zhì)合金層8的表面粗糙度為 0. 2 0. Ium ；所述球體2的不圓度< 0. 01mm。本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例，在采用上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述球體2上的流體通道2c內(nèi)壁也噴涂有硬質(zhì)合金層，提高流體通道2c的抗沖刷能力。本實(shí)用新型不僅僅局限于上述實(shí)施例，所述閥體1左、右通道內(nèi)分別設(shè)有彈簧座 12，各彈簧座12上安裝的壓縮彈簧11抵住所對(duì)應(yīng)的閥座3，各通道內(nèi)分別螺紋配合空心螺塞13對(duì)彈簧座12定位。這樣既可以通過(guò)壓縮彈簧11對(duì)閥座3施與的壓力，使閥座3能緊緊與球體2貼合，也便于在對(duì)球閥進(jìn)行維護(hù)使更換部件更加方便。本實(shí)用新型使用時(shí)，球體與閥體之間通過(guò)閥座雙向密封，密封性能好，能夠有效防止球體球面及閥座密封面的磨損，且能讓球閥在球體球面和閥座密封面少量磨損的情況下仍能有效密封；同時(shí)能讓少量穿透閥座密封面的高壓氣體在閥座密封面內(nèi)部逐級(jí)減速，使其流速下降到不足以對(duì)閥座密封面和球體球面形成沖刷破壞的速度，以保護(hù)閥體不被沖壞，從而延長(zhǎng)了使用壽命，極大地延長(zhǎng)了檢維修周期，提高了生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求1.一種煤化工用雙向硬密封固定式球閥，包括上裝式閥體、閥蓋、閥座、球體，所述上裝式閥體(1)內(nèi)腔的左、右通道口分別設(shè)置閥座(3)，兩個(gè)閥座(3)之間設(shè)置球體，閥蓋(10)固定在閥體上端，其特征在于所述球體(2)與上閥桿(2a)和下定位軸(2b)為一體結(jié)構(gòu)，上閥桿(2a)和下定位軸(2b)為同一軸心線，所述上裝式閥體(1)的內(nèi)腔底部設(shè)有球體下定位軸(2b)的定位盲槽(la)，球體(2)的下定位軸(2b)插入閥體的定位盲槽(Ia)中通過(guò)滑動(dòng)軸承(4)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥體配合，球體(2)的上閥桿(2a)穿過(guò)閥蓋(10)外伸，且通過(guò)滑動(dòng)軸承(4)可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥蓋(10)配合，閥蓋(10)上部與上閥桿(2a)之間的間隙設(shè)置密封填料 (5)，一壓蓋(6)與閥蓋(10)固定連接壓住密封填料(5)，所述閥座(3)設(shè)有與球體(2)球面貼合的凹弧密封面(3a)，該凹弧密封面(3a)半徑與球體(2)半徑相同，凹弧密封面(3a) 的弧長(zhǎng)為閥座(3)半徑的15% 20%，球體半徑為球體上所設(shè)流體通道(2c)半徑的1. 5 1. 75倍，所述凹弧密封面(3a)噴涂有厚度> 1. 5mm的硬質(zhì)合金層(7)，所述球體(2)球面噴涂有1 1.5mm厚的硬質(zhì)合金層(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工用雙向硬密封固定式球閥，其特征在于所述閥座的凹弧密封面(3a)的硬質(zhì)合金層(7)和球體(2)球面的硬質(zhì)合金層(8)的表面粗糙度為 0. 2 0. lum。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工用雙向硬密封固定式球閥，其特征在于所述球體(2) 的不圓度< 0. 01mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤化工用雙向硬密封固定式球閥，其特征在于所述閥座(3)的凹弧密封面(3a)的硬質(zhì)合金層(7)硬度為HRC61 64，所述球體(2)球面的硬質(zhì)合金層(8)硬度為HRC63-65。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工用雙向硬密封固定式球閥，其特征在于所述球體上的流體通道(2c)內(nèi)壁噴涂有硬質(zhì)合金層(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤化工用雙向硬密封固定式球閥，其特征在于所述閥體(1) 左、右通道內(nèi)分別設(shè)有彈簧座(12)，各彈簧座(12)上安裝的壓縮彈簧(11)抵住所對(duì)應(yīng)的閥座(3)，各通道內(nèi)分別螺紋配合空心螺塞(13)對(duì)彈簧座(12)定位。
專利摘要一種煤化工用雙向硬密封固定式球閥，包括上裝式閥體、閥蓋、閥座、球體，球體與上閥桿和下定位軸為一體結(jié)構(gòu)，球體的下定位軸插入閥體的定位盲槽中通過(guò)滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥體配合，球體的上閥桿穿過(guò)閥蓋外伸，且通過(guò)滑動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地與閥蓋配合，閥蓋上部與上閥桿之間的間隙設(shè)置密封填料，一壓蓋與閥蓋固定連接壓住密封填料，閥座設(shè)有與球體球面貼合的凹弧密封面，該凹弧密封面半徑與球體半徑相同，凹弧密封面的弧長(zhǎng)為閥座半徑的15%～20%，球體半徑為球體上所設(shè)流體通道半徑的1.5～1.3a5倍，凹弧密封面噴涂有厚度≥1.5mm的硬質(zhì)合金層，球體球面噴涂有1～1.5mm厚的硬質(zhì)合金層。本球閥具有良好的密封性能和耐磨性能，使用壽命長(zhǎng)，極大地延長(zhǎng)了檢維修周期，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)F16K5/06GK202188153SQ20112028896
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者毛鑄鋒, 黃興富 申請(qǐng)人:重慶川儀特種閥門修造有限公司