专利名称：可更换阀座和阀瓣的截止阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业用的截止阀，特别是高温高压火力发电厂使用的易磨损、需要经常更换的截止阀。
高温高压火力发电厂是我国能源主要供应部门，国民经济的生命线，发电厂发生事故不仅影响发电厂的生产，而且直接使整个国民经济受到巨大的损失。大型高温高压火力发电厂内所装的截止阀数以千计，由于高温高压火力发电厂的工质是高温高压蒸汽和水，工质流速大，流经截止阀的阀座和阀瓣时，使其磨损极快，一些截止阀不到6个月就得更换，对于劣质阀门，阀门事故率更高，阀门的更换，直接影响到发电厂的生产和安全运行。据统计，更换一只高温高压焊接截止阀所需要的时间，最快也得10小时，即阀门从管道上切割下来需2小时，将新阀门焊上需3小时，焊缝热处理5小时。如果，因为此阀门的事故而停电10小时，给其它国民经济行业带来的损失则是巨大的。若能采用一种阀门，只需更换易于磨损的阀座、阀瓣，而不需将阀门切割下来检修或更换，检修阀门的时间将大为缩短，发电厂因阀门故障而停机的时间就大为缩短，就能为生产做出巨大贡献。对现有技术截止阀(见
图11和
图12)结构和制造工艺的分析，截止阀的阀座是与阀体连成一体的，为增大阀座的耐磨性，通常是在阀体的阀座上堆焊耐磨合金，如阀座损坏，必需将阀门整个切割下来才能更换或修复。另外，截止阀的阀瓣也是与阀杆连成一体的，如果阀瓣损坏，也需将整个阀杆拆下才能修复。分析现有技术的截止阀结构可看出，阀门的部件可分为两部分1.不易磨损的耐用件阀体、阀盖和手轮等，2.易磨损部件阀座、阀盖和填料，填料为消耗材料。由于阀体与阀座是一整体，为使阀座不易磨损，通常是在其上堆焊耐磨合金，在狭小的阀体内腔中进行堆焊工作，难度之大可想而知，只有较高级别的电焊工才能完成此项工作，稍有不注意，即出废品，采用此种工艺制造，产品的废品率极高，从而增加了产品的成本。本实用新型针对现有技术截止阀结构上和制造工艺上的缺点，采用可更换阀座，用螺纹与阀体连成一体，为提高阀座的耐磨性，用工厂化大批量生产的耐磨合金衬环镶嵌在阀座上，这样既保证了产品质量，又免除了繁杂的焊接工艺。为实现在狭小的阀体内腔内安装阀座，本实用新型采用了专用工具(见
图10)，利用此工具可以很方便地将阀座装入阀体内或将阀座从阀体内取出。另外，为使阀瓣也便于制造、装卸和检修，在阀瓣上部套有螺纹，用扳手即可将阀瓣与具有内螺纹的阀杆下部连接成一整体。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的一种可更换阀座和阀瓣的截止阀，阀门公称通径为DN，主要由阀体、阀阀瓣、阀杆、阀盖和手轮等部件组成，镶嵌有耐磨合金衬环(4)的阀座(2)，下部圆筒体具有外螺纹，装在具有内螺纹的阀体(1)上；可更换的阀瓣(3)上部为圆柱形，具有外螺纹，中部为方形体，下部为半球形体，半球体外层为耐高温、高压和耐冲刷的耐磨合金，此阀瓣装在具有内螺纹的阀杆(6)下部。阀座(2)为一上部带法兰的筒体，筒体上部具有一个供装耐磨合金衬环(4)的凹槽，槽深为g，外径为b，筒体的内径为a，筒体的外部具有公制外螺纹Md1，供装于具有内螺纹Md2的阀体(1)上之用，筒体上的法兰，是供将阀座借助于专用工具(见
图10)装于阀体上用的，方法是将工具上的两个插头，插入法兰上的两个孔内，扳动工具上的把手，就可将阀座装入或卸出阀体，法兰厚度为d，法兰外径为c，法兰具有2个对称的圆孔，孔径为i，法兰节圆直径为h，阀座的筒体高度为e，阀座相关尺寸的关系为a＝1～1.2DN，b＝1.1～1.4a，Md1＝1.25～1.5a，h＝1.25～1.5b，c＝1.25～1.5h，e＝15～90mm，d＝5～30mm，f＝e+d，i＝5～25mm。阀座(2)的耐磨合金衬环(4)的基体为具有坚强性质的耐磨合金，其内径为j，外径为k，厚度为l，j＝a，k＝b，l＝g。阀瓣(3)上部为圆柱体，套有公制外螺纹Md3，供与具有内螺纹Md4的阀杆下部相连接。中部为方形体，供用扳手将其装于阀杆上之用，尺寸为p，下部为半球体，是阀门的启闭件，供开启和关闭阀门之用，半球体的外层具有坚强性质的耐磨合金材料，使阀门在运行中能经久耐用，半球体的半径为r，直径为q，定位螺栓孔的直径为d1，相关尺寸的关系如下q＝1.25～1.5a，r＝0.5q，p＝0.7～0.9q，Md3＝0.7～0.9p，d1＝2～20mm。阀体(1)上具有供连接外部管道的焊接法兰(102)或与阀体自成一体的自身法兰(103)。
本实用新型具有以下优点和效果1.结构新颖合理，操作方便，安全可靠，流体阻力小。本实用新型将易磨损件与不易磨损件分别组成不同工件，大大改善了加工条件。采用工质由流道下面向上流动的方式，流体流经呈半球形的阀瓣(3)，流体阻力小。呈半球形的阀瓣，与具有直角形阀座衬环(4)的接触为线接触，与现有技术的面接触相比，阀门的密封性能更好。本实用新型的阀瓣与阀座的密封面均为耐磨合金，耐磨性能好，延长了阀门的使用寿命。
2.加工工艺合理，减少不合理的加工工序，减少了加工费用，从而降低了产品成本。将现有技术阀座的堆焊工艺改为镶嵌耐磨合金衬环，取消了堆焊工艺，大大提高产品质量和产量，降低产品成本。以公称通径为32mm的高温高压焊接截止阀为例，作如下技术经济比较，本实用新型材料费为220元(阀体体积增加10％)，加工费为120元(机加工费、装配费等)，合计为340元；现有技术材料费为200元，加工费为250元(堆焊费、焊缝的焊后热处理费、机加工费和装配费等)合计450元，二者比较，本实用新型降低成本24.5％。
3.实用性强，安装和拆卸方便，大大缩短阀门检修和事故时的抢修时间。本实用新型的磨损件阀座(2)、阀瓣(3)是与阀杆和阀体分离的，大大便于安装、拆卸和更换损坏部件，损坏部件的更换所耗时间，以公称通经DN32mm的截止阀为例，本实用新型与现有技术的比较如下，本实用新型所耗时间为1小时，即打开阀盖，取出阀瓣和阀座，更换新件即完成检修工作；现有技术更换损坏部件所需时间为10小时，即将损坏的阀门从管道上切割下来需2小时，焊上新的或修好的阀门需3小时，对焊后的焊口进行消除热应力的热处理需5小时，这样，阀门安装和拆卸时间，现有技术比本实用新型大十倍。
4.阀门结构便于产品易磨损部件的维修和更换，有利于实行产品三包承诺。目前国内阀门市场，还没有一家阀门厂商能向全国阀门用户公开做出售后三包(包退、包换和包修)承诺，这一状况，是不符合中国成为WTO成员后对WTO运行规则要求的。本实用新型由于具有新颖性和独创性，使其制造的产品达到优良品质，产品可在门市维修部进行维修和更换磨损件，这样就给阀门厂商对产品三包(包退、包换和包修)承诺创造有利的条件。过去阀门厂商不能对阀门产品实行三包承诺的原因是，作为阀门易损件的阀座和阀瓣紧紧与体积较大、较重的阀体结合在一起，是不可拆卸的，在门市维修部是没有条件进行维修和修理的，要修理或更换部件就得返厂，这就是中国阀门界不能做出阀门三包承诺的原因。如果阀门的结构像电视机一样，由无数个集成件组成，只要更换其中损坏的集成块，就能将电视机修好，本实用新型的结构，就是按此思路设计的，易磨损件是可更换的，在门市维修部就可维修和更换易磨损部件，这就有条件做出三包承诺。
5.新型的供货方式，保证了本实用新型的使用寿命为现有技术截止阀的一倍以上，二者在材质和价格相同的情况下，本实用新型提出了国内首创的供货方式，即供货除主体阀门外，尚提供作为备用件的易磨损的阀座(2)和阀瓣(3)各一件，同时尚提供阀门的装卸工具一件，以利阀座的更换。提供阀门易磨损件的备用件，就能使阀门的使用寿命延长一倍以上。从上述技术经济分析可以看出，本实用新型的成本比现有技术的低24.5％，提供以上三个部件，价格也将与其齐平，也就是说，相同的价格，取得双倍的收益。
6.本实用新型技术上是成熟的和可靠的，利用现有的设备和加工条件，就可完成产品的制造，实施起来极为容易。阀瓣与阀杆是采用螺纹连接的，为使二者在手轮(9)正时针或反时针旋转时阀瓣不致脱落，在二者连接处钻上孔眼，穿插上定位螺栓(5)加以固定。阀座(2)与阀体(1)也是采用螺纹连接的，工质是从下往上流动，采用螺纹连接足以保证连接牢固。采用专用装卸工具(见
图10)，可以很方便地将阀座装入阀体内，或将其从阀体中拆除。阀座上的耐磨合金衬环(4)是用紧配合方式压入阀座凹槽内的，为防止其松动，在耐磨合金衬环与阀座上面的接触处用点焊焊牢。
7.本实用新型改革了传统阀座的加工工艺，实现了高温高压火力发电厂用的电站阀门的大批量生产。过去阀座的加工工艺是采用手工作坊式操作方法，需有高级电焊工人、优良的焊接设备、消除焊后热应力的热处理设备和良好的焊接操作环境，才能完成堆焊这一高难度工作。因此，国内高质量的电站阀门的生产仅有少数阀门厂才能完成，生产量受到极大限制。本实用新型对现有技术的生产工艺，作了重大改革，采用在阀座上模压耐磨合金衬环的先进工艺，简化制造工艺，免除了上述繁难的堆焊工艺，从而大大提高了产品的质量和产量，本实用新型中三个关部件阀座、耐磨合金衬环和阀瓣，在形成批量生产时均采用模压成型批量生产方式制造，每个具有机加工能力的工厂，均能生产过去加工难度很大的高温高压电站阀，消除了仅有少数阀门厂生产电站阀的垄断局面，为繁荣我国阀门市场，使我国的电站阀大量进入国际市场创造良好条件。
附图的图面说明如下
图1为可更换阀座和阀瓣的截止阀图图2为阀座图图3为阀座耐磨合金衬环图图4为阀体上的阀座位置图图5为阀瓣图图6为阀杆上的阀瓣位置图图7为带焊接法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图图8为阀体上带法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图图9为阀瓣定位螺栓图
图11为现有技术带法兰的截止阀图
图12为现有技术焊接截止阀图
图1为可更换阀座和阀瓣的截止阀图，图中DN为代表阀门主要技术参数的公称通径，(1)为阀体，(2)为阀座，(3)为阀瓣，(4)为耐磨合金衬环，(5)为阀瓣定位螺栓，(6)为阀杆，(7)为阀盖，(8)为填料，(9)为手轮，(101)为阀座在阀体上的安装位置，(601)为阀瓣在阀杆下的安装位置。工质的流向是从下向上(见图的流向标志)，这种流动方向，流体在流道阀座入口首先接触的是光滑的球形阀瓣，流体阻力小，比流体从上部向下动，阻力会大为减少。
图2为阀座图，图中的代表符号及有关说明见上述阀座(2)的有关说明。
图3为阀座耐磨合金衬环图，图中的代表符号及有关说明见上述耐磨合金衬环(4)的有关说明。
图4为阀体上的阀座位置图，该图表明了可更换的阀座(2)在阀体(1)内的安装位置，阀座安装在这个带公制内螺纹Md2的圆筒形凹槽内。图中o为槽深，m为阀体下部流道的直径，n为阀体上部流道的直径，阀座与阀体相关尺寸关系如下Md2＝Md1，n＝c+2mm，m＝a，o＝e。
图5为阀瓣图，图中的代表符号及有关说明见上述阀瓣(3)的有关说明。
图6为阀杆上的阀瓣位置图，该图表明了可更换的阀瓣(3)在阀杆(6)的安装位置，其特征是一个带公制内螺纹Md4的圆筒形凹槽，阀瓣就装于此槽内。图中v和s为槽深，d2为阀瓣的定位螺栓孔，d3阀杆的外径，相关尺寸关系如下Md4＝Md3，d2＝d1+2mm，v＝t。
图7、图8、
图11和
图12图中的代表符号如下DN为公称通径，(1)为阀体，(2)为阀座，(3)为阀瓣，(4)为耐磨合金衬环，(5)为阀瓣定位螺栓，(6)为阀杆，(7)为阀盖，(8)为填料，(9)为手轮。
图7为带焊接法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图，在阀体上焊有法兰(102)。
图8为阀体上带法兰的可更换阀座和阀瓣的截止阀图，在阀体上带有法兰(103)。
图9为阀瓣定位螺栓图，此定位螺栓供固定阀瓣与阀杆之用。w为螺栓长度，Md5为螺纹直径，相关尺寸的关系如下w＝1.05～1.3d3，Md5＝d2-0.5～2mm。
图10为装配阀座的专用工具图，本工具供装卸阀座之用，x为扳手长，y为扳手高，h为下插头的臂长，与阀座(2)上的h(见图2)尺寸相同，d4为插头直径，d3为扳手圆钢的直径，z为插头高，z1为插头头部高，相关尺寸的关系如下x＝1.5～3h，y＝2～6h，d4＝i-0.5～3mm，d3＝2～3d4，z＝4～6d，z1＝d(d见图2)。
图11为现有技术带法兰的截止阀图，
图12为现有技术焊接截止阀图，从图中可以看出，阀瓣(301)与阀杆紧紧连接在一起，拆卸极为困难，阀座(201)也是与阀体形成一体，在阀体的阀座部位上堆焊耐磨合金，就形成了阀座，因此，以上易磨损件更换和修复极为困难，只有在条件好的工厂中，利用机床和专用设备才能完成修复工作，与本实用新型相比，这是一个很大的缺陷。
权利要求1.一种可更换阀座和阀瓣的截止阀，主要由阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖和手轮等组成，其特征在于镶嵌有耐磨合金衬环(4)的阀座(2)，下部圆筒体具有外螺纹，装在具有内螺纹的阀体(1)上；可更换的阀瓣(3)上部为圆柱形，具有外螺纹，中部为方形体，下部为半球形体，半球体外层为耐高温、高压和耐冲刷的耐磨合金，它装在具有内螺纹的阀杆(6)下部。
2.根据权利要求1所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于阀门公称通径为DN，阀座(2)为一上部带法兰的筒体，筒体上部具有一个供装耐磨合金衬环(4)的凹槽，槽深为g，外径为b，筒体的内径为a，筒体的外部具有公制外螺纹Md1，法兰厚度为d，外径为c，上有2孔，孔径为i，法兰孔节圆直径为h，阀座的筒体高度为e，阀座相关尺寸的特征为a＝1～1.2DN，b＝1.1～1.4a，Md1＝1.25～1.5a，h＝1.25～1.5b，c＝1.25～1.5h，e＝15～90mm，d＝5～30mm，f＝e+d，i＝5～25mm。
3.根据权利要求1或2所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于阀座(2)的耐磨合金衬环(4)的基体为具有坚强性质的耐磨合金，其内径为j，外径为k，厚度为l，j＝a，k＝b，l＝g。
4.根据权利要求1所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于阀瓣(3)上部为圆柱体，套有公制外螺纹Md3，中部为方形体，尺寸为p，下部为半球体，半球体的外层具有坚强性质的耐磨合金材料，半球体的半径为r，直径为q，定位螺栓孔径为d1，相关尺寸的特征如下q＝1.25～1.5a，r＝0.5q，p＝0.7～0.9q，Md3＝0.7～0.9p，d1＝2～20mm。
5.根据权利要求1所述的可更换阀座和阀瓣的截止阀，其特征在于阀体(1)上具有供连接的焊接法兰(102)或与阀体自成一体的法兰(103)。
专利摘要一种可更换阀座和阀瓣的截止阀,由阀体、可更换的阀座及阀瓣、阀杆、阀盖和手轮等组成,是创新产品,适用于高温高压火力发电厂。本阀门对传统的截止阀结构和加工工艺作了重大改革,使阀门的严密性大为提高,寿命提高一倍以上,降低成本24.5%。阀座和阀瓣的可换性,使阀门的检修时间缩短为现有阀门检修时间的十分之一,是一种真正节能、耐磨和长寿的阀门,可在门市部维修和更换阀门部件,是中国首例可实行三包(包修、包换、包退)的阀门,为中国阀门产品按WTO规则运作创造了条件。将传统的阀座堆焊工艺改为模压耐磨合金环工艺,大幅度提高了阀门产量,产品质量也大为提高。制造工艺的创新,普通阀门厂也能生产高质量的高温高压电站阀门。
文档编号F16K1/00GK2516760SQ0127873
公开日2002年10月16日 申请日期2001年12月18日 优先权日2001年12月18日
发明者黄日新 申请人:黄日新