专利名称：超大口径物料开关角阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超大口径物料开关角阀，本实用新型属于流体控制阀技术领域。
背景技术：
角阀流路简单，死区和涡流区较小，借助于介质自身的冲刷作用，可有效的防止介质堵塞，有很好的自洁性。其流阻小，流量系数大。适用于高粘度，含悬浮物和颗粒状流体的场合。物料角阀在工业过程控制系统中用于控制介质流量、压力等工艺参数，因其进出口流道为角形结构而得名，广泛应用于PTA化工、食品发酵等行业，适用范围较广。随着PTA装置产能不断扩大，装置用阀门除满足可靠性、安全性、经济性及杜绝跑、冒、滴、漏的基本要求以外，还须配合装置大型化的需求。否则需使用两个甚至多个阀门才能提高生产效率，且要控制各阀门动作的同步性，从而提高控制系统的设计和制造成本，管道连接及阀门使用成本也将大大提高。物料开关角阀一般安装在反应釜底部，控制物料的进出。安装方向为侧装、斜装或倒装。反应釜内装有搅拌器，搅拌器由大功率电机带动，搅匀物料。工作时，安装在反应釜上的角阀振动较大，且介质处于高温高压状态，因此零部件容易产生变形及连接处的松动，甚至阀芯卡阻或连接松脱后阀芯落入反应釜内，不但影响密封性能，严重时导致灾难性后果。目前，国内外使用的角阀口径最大到DN600。物料开关角阀，属单座结构，非平衡式阀芯，口径增大会导致不平衡力大幅提高，阀芯组件重量增大，影响动作灵活性，且密封难度更大。结合其使用工况，对其结构提出新的考验。例如:口径为DN750，进出口压差为IMpa工况下，阀芯组件及阀杆承受的不平衡力为六十万牛以上，阀芯组件重量接近六百公斤。因此超大口径角阀各部件的结构、强度及刚度必须满足工况要求，振动时不产生变形、松动；高温高压时不发生卡阻或性能降低。安装方向改变时，性能不降低。当前，阀芯组件通常采用螺纹铰接式。止推螺母通过螺纹与阀盘连接，压紧阀杆，组成阀芯组件。阀芯组件由执行机构带动远离或靠近阀座上的密封面，实现介质的流通和切断。该结构在小口径角阀中应用效果明显。通常发生的故障为:止推螺母处螺纹松动或阀杆拉断，导致阀芯组件脱开，掉入釜底，造成灾难性后果；或阀杆产生弯曲变形，造成泄漏，乃至阀杆组件的卡阻、失效。因此连接螺纹的强度有限，且不能实现止推螺母与阀杆的径向间隙的调整。阀杆的端部台肩的上下两面则采用上端面或两端均为平面，容易卡阻，不易调整配合间隙。超大开关角阀的阀杆较长，加之阀芯组件的重量，在阀门装配调试及使用过程中，阀杆易发生弯曲变形。尤其阀门侧装时，阀芯重量较大，会偏向一侧。流体的侧向推力会将阀芯压到导向衬套的一边。增加了阀芯的摩擦力和执行机构的“死区”，这可能引起阀芯定位的不平稳，阀芯导向由于妨碍了流体本身的流动形状而增加其侧向推力，当阀芯是水平的在导向衬套的间隙中移动时，由于流体脉冲及流体形状的改变，可能发生阀芯组件的固有频率振动，在高压降和大口径下造成影响。一方面会造成上端翘起，不易密封；另一方面可能导致阀芯组件动作不平稳、阀杆弯曲变形甚至不动作。结合其外展式结构，阀芯组件与阀座之间不加附加的导向结构，或者导向不得当，必然导致动作性能及密封性能大大降低。阀芯组件中的阀盘，在目前的应用中，一直采用实心结构。超大口径阀门若仍然采用实心结构，阀盘重量会大大增加。阀芯组件较为笨重，影响阀芯组件动作的灵活性，可靠性，继而导致阀杆的变形。既影响密封性能又增加材料成本。总之，现有的结构无法满足超大口径角阀的工况使用要求。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种阀杆导向平稳、动作灵活、不易产生阀杆的卡阻及变形现象的超大口径物料开关角阀。按照本实用新型提供的技术方案，所述超大口径物料开关角阀包括阀体，所述阀体上加工有填料函，在填料函内安装有导向衬套，阀杆与所述导向衬套滑动连接，在阀杆的底端部安装有止推螺母，与阀盘通过紧固螺钉连接；所述阀杆、止推螺母及阀盘组成阀芯组件；阀座由阀芯组件压紧在阀体上；阀座与阀盘之间锥面配合密封；在阀盘的顶端面外圆位置固定有导向叶片，导向叶片的外侧壁与阀座的内圆侧壁配合。作为本实用新型的进一步改进，所述阀盘的顶端面上均匀分布有减重槽。作为本实用新型的进一步改进，所述阀盘的减重槽之间固定有多个所述的导向叶片。作为本实用新型的进一步改进，所述阀杆的底端部一体连接有端部台肩，端部台肩的外圆直径大于阀杆的外圆直径，端部台肩与阀杆呈同轴设置，端部台肩的底端面为凸起的下部球面，在阀杆底端部外侧的端部台肩的顶端面为凸起的上部球面。作为本实用新型的进一步改进，所述止推螺母的底端面为调心圆锥面，调心圆锥面所在的圆锥与止推螺母呈同轴设置。作为本实用新型的进一步改进，所述阀盘上开设有安装槽，安装槽为圆柱形的凹腔，安装槽直径与阀杆端部台肩的外圆直径配合，安装槽的底面为平面，且安装槽与阀盘呈同轴设置。作为本实用新型的进一步改进，所述止推螺母穿过阀杆，其锥面与阀杆下端部的台肩的上球面配合，与阀盘通过紧固螺钉连接，紧固螺钉端部用耐腐蚀不锈钢丝连接。作为本实用新型的进一步改进，所述止推螺母与阀盘外圆面通过唇焊紧固。作为本实用新型的进一步改进，所述导向叶片的上段从下往上呈宽度逐渐缩小形状，导向叶片的上段内侧壁从下往上逐渐斜向导向叶片的上段外侧壁，且导向叶片的上段为楔形。本实用新型的阀芯组件连接牢固，不易松动；阀芯组件的重量可减小30%左右，有效提高了动作的灵活性、可靠性，本实用新型的阀杆导向平稳，动作灵活，不易产生阀杆的卡阻及变形现象，阀门的密封性能及各项动作指标均较好的符合使用要求。
图1是本实用新型处于关闭状态的结构示意图。图2是本实用新型处于打开状态的结构示意图。图3是本实用新型中阀盘的立体图。图4是本实用新型中导向叶片的主视图。图5是本实用新型中导向叶片的左视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。如图所示，该超大口径物料开关角阀，在阀体I上加工有填料函2，在填料函2内安装有导向衬套3，且安装有填料滑动密封阀杆4，阀杆4与所述导向衬套3滑动连接，在阀杆4的底端部安装有止推螺母6，与阀盘7通过紧固螺钉连接，阀杆4、止推螺母6、阀盘7组成阀芯组件，止推螺母6与阀盘7外圆面通过唇焊紧固，紧固螺钉端部通过耐腐蚀不锈钢丝八字形连接紧固。阀座5由阀芯组件压紧在阀体I上。阀座5与阀盘7之间锥面配合密封。在阀盘7的顶端面外圆位置固定有导向叶片8，导向叶片8的外侧壁与阀座的内圆侧壁配合，实现阀芯组件的运动导向。在阀盘7的顶端面上均匀分布有减重槽9，相邻两个减重槽9之间固定有所述的导向叶片8。在阀杆4的底端部为一端部台肩10，端部台肩10的外圆直径大于阀杆4的外圆直径，端部台肩10与阀杆4呈同轴设置，端部台肩10的底端面为凸起的下部球面11，在阀杆4底端部外侧的端部台肩10的顶端面为凸起的上部球面12。所述止推螺母6的底端面为调心圆锥面13，调心圆锥面13所在的圆锥与止推螺母6呈同轴设置。在阀盘7上开设有安装槽14，安装槽14为圆柱形的凹腔，安装槽14直径与端部台肩10的外圆直径配合，安装槽14的底面为平面，且安装槽14与阀盘7呈同轴设置。在阀盘7的减重槽9之间固定有多个所述的导向叶片8。所述导向叶片8的上段从下往上呈宽度逐渐缩小形状，导向叶片8的上段内侧壁从下往上逐渐斜向导向叶片8的上段外侧壁，且导向叶片8的上段为楔形。这种形状的导向叶片8有利于流体沿阀芯均匀分流，减小侧向推力，增加阀芯动作的稳定性。在填料函2内安装填料系统，填料系统包括数片镍丝石墨盘根填料及石墨复合填料、填料隔套、填料压盖以及填料压板。填料压板通过紧固螺杆和锁紧螺母将镍丝石墨盘根填料及石墨复合填料压紧，填料压缩产生足够与阀杆4、阀体I的填料函内孔间的径向载荷，实现密封，防止流体泄露。填料系统采用上下两组填料结构，每组均由上下两片镍丝石墨盘根填料，及夹在中间的三片石墨复合填料组成。阀体I与阀座5之间、阀座5与设备之间均安装一片缠绕垫片，实现密封功能。阀杆4的端部台肩10，端部台肩10的上端面和下端面均做成球状，止推螺母6的底端面采用内圆锥面，便于和阀杆4的端部台肩10实现自定心。止推螺母6通过高强度螺栓将阀杆4固定至阀盘7，端部台肩10安装到阀盘7的安装凹陷14中，止推螺母6的内孔与阀杆4之间留有恰当的间隙值。阀杆4能自动调心，易于密封且减少阀杆4卡阻。导向叶片8的外径尺寸与阀座5的内径尺寸形成配合，是阀芯组件运动的第一个导向。导向衬套3的内径与阀杆4的外圆面，形成阀芯运动的第二个导向，导向衬套3的材料选用inconel，经固溶处理，其线膨胀系数小，弹性模量大，耐磨性及耐腐蚀性能好，不会因高温或阀杆4侧偏产生较大的变形，而引起阀杆4的卡阻。这两个导向使得阀芯组件运动平稳。不易产生阀杆4的卡阻及变形。阀盘7满足阀门的强度和刚度要求前提下，设有多个成一定角度间隔分布的减重槽9，阀盘7各处壁厚基本均匀。既满足导向叶片8的安装空间，又减轻了重量，易于铸造。为实现良好的密封性能，阀盘7的密封面以及阀座5的密封面堆焊司太来合金，防止密封面的磨损。
权利要求1.一种超大口径物料开关角阀，其特征是:在阀体(I)上加工有填料函(2)，在填料函(2)内安装有导向衬套(3)，阀杆(4)与所述导向衬套(3)滑动连接，在阀杆(4)的底端部安装有止推螺母(6)，与阀盘(7)通过紧固螺钉连接；所述阀杆(4)、止推螺母(6)及阀盘(7)组成阀芯组件；阀座(5)由阀芯组件压紧在阀体(I)上；阀座(5)与阀盘(7)之间锥面配合密封；在阀盘(7)的顶端面外圆位置固定有导向叶片(8)，导向叶片(8)的外侧壁与阀座的内圆侧壁配合。
2.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:在阀盘(7)的顶端面上均匀分布有减重槽(9)。
3.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:在阀盘(7)的减重槽(9)之间固定有多个所述的导向叶片(8)。
4.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:在阀杆(4)的底端部一体连接有端部台肩(10),端部台肩(10)的外圆直径大于阀杆(4)的外圆直径,端部台肩(10)与阀杆(4)呈同轴设置，端部台肩(10)的底端面为凸起的下部球面(11)，在阀杆(4)底端部外侧的端部台肩(10)的顶端面为凸起的上部球面(12)。
5.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:所述止推螺母(6)的底端面为调心圆锥面(13)，调心圆锥面(13)所在的圆锥与止推螺母(6)呈同轴设置。
6.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:在阀盘(7)上开设有安装槽(14),安装槽(14)为圆柱形的凹腔,安装槽(14)直径与阀杆端部台肩(10)的外圆直径配合，安装槽(14)的底面为平面，且安装槽(14)与阀盘(7)呈同轴设置。
7.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:所述止推螺母(6)穿过阀杆(4)，其锥面与阀杆(4)下端部的台肩(10)的上球面配合，与阀盘(7)通过紧固螺钉连接，紧固螺钉端部用耐腐蚀不锈钢丝连接。
8.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:所述止推螺母(6)与阀盘(7)外圆面通过唇焊紧固。
9.如权利要求1所述的超大口径物料开关角阀，其特征是:所述导向叶片(8)的上段从下往上呈宽度逐渐缩小形状，导向叶片(8)的上段内侧壁从下往上逐渐斜向导向叶片(8)的上段外侧壁，且导向叶片(8)的上段为楔形。
专利摘要本实用新型涉及一种超大口径物料开关角阀包括阀体，所述阀体上加工有填料函，在填料函内安装有导向衬套，阀杆与所述导向衬套滑动连接，在阀杆的底端部安装有止推螺母，与阀盘连接；阀座由阀芯组件压紧在阀体上；阀座与阀盘之间锥面配合密封；在阀盘的顶端面外圆位置固定有导向叶片，导向叶片的外侧壁与阀座的内圆侧壁配合。本实用新型的阀芯组件连接牢固，不易松动；阀芯组件的重量可减小30%左右，有效提高了动作的灵活性、可靠性，本实用新型的阀杆导向平稳，动作灵活，不易产生阀杆的卡阻及变形现象，阀门的密封性能及各项动作指标均较好的符合使用要求。
文档编号F16K1/32GK202992185SQ20122060956
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者杨生东, 沈剑标, 刘玉萍, 陈彦 申请人:无锡智能自控工程股份有限公司