专利名称：超临界疏水截止阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种截止阀，尤其涉及一种用于大型电站超临界机组的超临界、超超临界疏水截止阀，具体可应用于电力企业汽轮机主蒸汽管道疏水、排汽、给水加热器关断、锅炉疏水阀、省煤器疏水阀、锅炉给水再循环旁路隔离阀、锅炉给水关断阀、汽包放水阀、锅炉定期排污阀等场合。
背景技术：
从20世纪80年代开始，国内主要的电站主机和辅机制造行业相继引进了国外先进的设计技术和制造工艺，以适应国内大型电站机组发展的需要。至目前为止，大型电站亚临界、超临界、超超临界机组的主、辅机设备已基本实现了国产化，其中包括1000丽超超临界机组的重要主、辅机设备。但阀门制造行业却没有跟上电站装备的快速发展，大部分国产高端阀门还处在技术较落后、可靠性较差、功能不强的水平，需要投入较大的调试人力和维修时间。目前，国内截止阀通常表现为精度和质量等级不高，其中有以下一些结构原因:密封面采用面接触，用于高压场合时密封不严；阀体为分体结构，漏点多；不易了解到阀瓣的实时位置；密封面易受冲蚀，影响阀门的寿命。
实用新型内容为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种超临界疏水截止阀，该阀门具有密封可靠、耐磨、抗冲蚀、结构简单、安装方便、使用寿命长等特点。本实用新型采用的主要技术方案:一种超临界疏水截止阀，包括模锻阀体、设置于所述阀体内的阀座、 与所述阀座构成密封副的阀瓣和带动阀瓣直线升降的阀杆，所述阀瓣为回转体结构，由下至上设有第一环形凸缘和第二环形凸缘，两环形凸缘的外侧面为圆柱面，所述阀瓣的位于第一环形凸缘下方的部分为上大下小的圆锥体端头，所述圆锥体端头的最大直径处的直径小于第一环形凸缘的直径，两环形凸缘的相距最远的两个端面间的轴向距离大于介质流出阀腔的出口的最大线性尺寸。所述阀杆与阀瓣优选以榫卯结构相连接，所述阀杆的下端为榫状的轴向外伸端，所述阀瓣内孔中设有与所述轴向外伸端形状匹配的U型槽，所述轴向外伸端与U型槽相互插接构成榫卯结构结点，且二者间留有足以使阀瓣相对阀杆偏转一定角度的间隙。所述阀杆的外径上可设有阀杆环形沟槽，所述阀瓣的内孔壁上则设有与阀杆环形沟槽相配对的阀瓣环形沟槽，所述阀瓣上还设有销孔，所述销孔与所述阀瓣环形沟槽相通，销孔的轴线与阀瓣环形沟槽的中心线位于阀瓣的同一横截面上且相切，销孔贯穿所述阀瓣的单侧壁，阀杆环形沟槽与阀瓣环形沟槽之间设有圆形销。所述模锻阀体可以包括位于上部的轴承室部分、位于下部的主阀体部分和用于连接轴承室部分和主阀体部分的支柱，所述支柱优选呈曲线形，所述轴承室部分设有轴承室，所述主阀体部分设有阀杆孔，所述轴承室与阀杆孔同轴且为一次装夹加工完成的。[0010]对于上述任意一种超临界疏水截止阀，所述阀杆孔分为上大下小的两段圆柱孔，两段圆柱孔交界处为环形台肩，以台肩的水平环形面为轴向定位面设有套在所述阀杆外侧的填料座圈，所述阀瓣的上表面优选设有环形凸起，所述填料座圈的下表面与所述环形凸起的弧面形成反密封的密封副，所述环形凸起是堆焊硬质合金后机加工而成的，进一步优选地，所述填料座圈的内孔下边缘加工成锥角为90°的锥面。所述阀杆的上端优选固定设有上下方向延伸的行程指针。本实用新型的有益效果:1、由于采用整体模锻件，节约材料，阀体质量好，并且因取消了传统的阀盖、填料室，减少了漏点；2、由于采用独创的第一环形凸缘和圆锥体端头相组合的减压结构，有效地减少了介质对密封面的冲刷；采用双环形凸缘结构，起到导向作用，有效保证了阀瓣的对中性；阀瓣与阀杆的榫卯连接处留出足够的间隙，使阀瓣随阀杆升降的同时还可以相对阀杆旋转一定角度；阀瓣与阀杆间由一圆形销浮动连接，阀瓣可相对阀杆有一定的摆动量，使阀瓣与阀座密封面接触时有一定的调整量；3、设置倒密封结构，在阀门的全开位置起密封作用，减小阀门盘根处的压力，延长填料寿命；4、设计有阀门行程指针，通过螺纹与阀杆连接，始终位于阀杆螺母的上方，通过指针的高度随时观察阀门的开度；5、密封副采用线密封，密封比压大，密封可靠，密封面采用钴基硬质合金堆焊，耐磨损、抗冲蚀。
·[0018]图1为本实用新型的一个实施例的整体结构示意图；图2为图1的阀瓣处局部放大图；图3为图2的E-E剖面图；图4为图2的F-F剖面图；图5为填料压盖的一个实施例的结构示意图；图6为图5的仰视图图7为压板的一个实施例的结构示意图；图8为图7的仰视图。
具体实施方式
参见图1-8，本实用新型提供了一种超临界疏水截止阀，主要应用于大型电站超临界机组，包括模锻阀体、设置于所述阀体内的阀座、与所述阀座构成密封副的阀瓣13和带动阀瓣直线升降的阀杆U。该模锻阀体将传统的阀体与阀盖合为一体，且没有传统的填料室设计，整体模锻成型，不仅节约材料，漏点少，而且质量好，主要表现在:模锻阀体壁厚均匀、表面质量高、加工余量小、重量轻，以及硬度、化学成分、力学性能等都能很好地保证阀体材料要求的各项性能。此外，由于阀体与阀盖锻成一体，阀体中腔和轴承室可以在一次装夹中完成加工，因此轴承室内孔、阀体中腔及密封面的同心度能控制在较高的精度。[0027]所述模锻阀体可以包括位于上部的轴承室部分1、位于下部的主阀体部分14和用于连接轴承室部分和主阀体部分的支柱5，两个所述支柱对称设置，均呈曲线形，能适应温度变化而引起的变形。所述轴承室部分设有轴承室，所述主阀体部分设有阀杆孔，所述轴承室与阀杆孔同轴且为一次装夹加工完成的，因此轴承室内孔、阀杆孔及密封面的同心度能控制在较高的精度。阀杆孔所围成的腔室称为阀体中腔，所述阀杆孔分为上大下小的两段圆柱孔，两段圆柱孔交界处为环形台肩，以台肩的水平环形面为轴向定位面设有套在所述阀杆外侧的填料座圈10。所述阀杆孔与阀杆之间还设有填料9，所述填料位于所述填料座圈的上面，所述填料的上方设有套在阀杆上的填料压盖8，所述填料压盖的外回转面上对称设有两段带锥面的凸台，两个凸台上的锥面位于与填料压盖同轴的同一圆锥面上，所述填料压盖上自上而下套设有压板6，所述压板的内孔的下部设有与所述凸台相配合的凹槽。利用带锥面的凸台的锥面B与压板锥面A的相互作用实现填料的压紧；利用填料压盖的凸台上的侧面D和压板的凹槽的侧面C来实现阀门启闭时扭矩的传递。这种结构设计可以给拆装带来便利，在阀瓣拆卸时，将填料螺栓松开后，将填料压盖相对于压板旋转90°即能将阀杆和阀瓣等件一并取出，拆装简单、方便。所 述压板通过螺纹联接件(如填料螺栓15、垫片16、螺母17)固定连接在所述主阀体部分包括的用于种植填料螺栓的凸台上，该凸台上设有螺纹孔，固定压板用的螺钉、螺栓或螺柱之类的件旋接在压板和凸台内。采用所述填料压盖与压板组成的分体式结构，相比传统的一体式填料压盖可以使填料受力更为均匀，密封力分布也更加均匀，密封更可靠，拆装更方便。所述填料压盖与所述阀杆通过平键7连接，结构简单，安装方便。所述阀瓣采用了诸多的特殊设计:(I)大体上，所述阀瓣为回转体结构，由下至上设有第一环形凸缘13-1和第二环形凸缘13-2，两环形凸缘的外侧面为圆柱面，起到双导向作用，通过在设计和加工中控制两环形凸缘与阀杆孔的间隙，可使阀瓣在启闭过程中保持与阀门轴线的同心度，有效保证阀瓣的对中性。(2)两环形凸缘的相距最远的两个端面间的轴向距离大于介质流出阀腔的出口的最大线性尺寸，所述阀瓣的位于第一环形凸缘下方的部分为上大下小的圆锥体端头13-3，第一环形凸缘与圆锥体端头之间清根处理，与阀腔壁围成膨胀区，所述圆锥体端头的最大直径处的直径小于第一环形凸缘的直径，所述圆锥体端头的锥面构成阀瓣的密封面，第一环形凸缘与圆锥体端头共同构成阀瓣的减压结构，可有效减少介质对密封面的冲刷，具体过程是:当阀瓣微启时，介质通过阀瓣密封面与阀腔壁之间的流道I进入膨胀区，初步减压；阀瓣继续提升，当第一环形凸缘开度超越介质流进阀腔的入口的下边缘时，第一环形凸缘与阀腔壁之间的流道II开启，介质进入下游。由于流道II的面积永远小于流道I的面积，因此可有效地将介质冲蚀区由密封面转移至第一环形凸缘，从而改善了阀门密封面的工作环境，保证了阀门的严密和延长了密封面的使用寿命。(3)所述阀杆与阀瓣以榫卯结构相连接，所述阀杆的下端为榫状的轴向外伸端，所述阀瓣内孔中设有与所述轴向外伸端形状匹配的U型槽13-4，所述轴向外伸端与U型槽相互插接构成榫卯结构结点，且二者间留有足以使阀瓣相对阀杆偏转一定角度的间隙，使得阀瓣动作中保持足够的调整量。[0035](4)所述阀杆的外径上可设有阀杆环形沟槽，所述阀瓣的内孔壁上则设有与阀杆环形沟槽相配对的阀瓣环形沟槽，所述阀瓣上还设有销孔，所述销孔与所述阀瓣环形沟槽相通，销孔的轴线与阀瓣环形沟槽的中心线位于阀瓣的同一横截面上且相切，销孔贯穿所述阀瓣的单侧壁，阀杆环形沟槽与阀瓣环形沟槽之间设有圆形销12，阀瓣与阀杆通过所述圆形销浮动连接，阀瓣可相对阀杆具有一定的摆动量，在与阀座密封面接触时有一定的调整量。(5)所述阀瓣的上表面设有环形凸起，其横截面呈近似1/4圆，所述填料座圈的下表面与所述环形凸起的弧面形成反密封的密封副，所述环形凸起是堆焊硬质合金后机加工而成的，本实施例中，所述填料座圈的内孔下边缘加工成锥角为90°的锥面，该锥面与环形凸起的圆弧面构成反密封副，当阀门处于全开位置时，中腔压力升高，环形凸起被压向填料座圈，反密封起作用，填料承受的介质压力几乎为零，确保了阀门填料位置的密封，减小了阀门盘根处的压力，延长了填料寿命。密封与反密封的密封面都是经堆焊硬质合金后加工而成，优选堆焊钴基硬质合金，钴基硬质合金适宜作高温高压下工作的阀门的密封面，可使用EDCoCr-B-03 (D802)焊条，采用手工电弧焊，其堆焊密封面硬度达40HRC以上，可使用在PN彡60Mpa、t ( 670°C的工作环境；而使用Col04 (丝112)进行堆焊，采用手工氩弧焊或手工氧乙炔焊，其密封面堆焊硬度达45 50HRC，可使用在PN彡80Mpa、t ( 670°C的工作环境中。实践证明，采用钴基硬质合金作密封面，耐磨损、抗冲蚀、使用寿命长。所述阀座的密封面的夹角大于所述阀瓣的密封面的夹角，本实施例中，所述阀座的密封面的夹角为60°，所述阀瓣的密封面的夹角为55°，密封时形成一定宽度的密封线，在相同的密封力下，产生更大的密封比压，更容易密封。所述阀杆的上端固定设有上下方向延伸的行程指针18，通过螺纹与阀杆连接，始终位于阀杆螺母的上方，通过指针的高度可随时观察阀门的开度。所述主阀体部分还包括介质进口支管和介质出口支管，其内分别设有进介质通道和出介质通道，两介质通道均与阀杆孔相通，出介质通道与阀杆孔相贯通的位置高于进介质通道与阀杆孔相贯通的位置，出介质通道的出口和进介质通道的进口的截面中心的连线位于同一水平面内，两介质通道的中心轴线与阀杆孔的中心轴线共面，且两介质通道的中心轴线相互平行，并沿着介质流向相对水平向下倾斜15°，最大限度减小阀门的流通阻力。所述第一环形凸缘与阀瓣上环形凸起的上表面之间的距离不大于所述出介质通道与阀杆孔相贯通的位置的最高点与台肩之间的距离，使得截止阀开启时，阀瓣从第一环形凸缘往上的部分全部高于出介质通道与阀杆孔相贯通的位置，阀瓣不影响介质流通，又可保证截止阀全开状态下阀门填料位置处的密封效果。所述轴承室部分为上下贯通结构，其内孔由下至上依次为阀杆螺母安装孔、轴承座孔、锁紧螺母安装孔(螺纹孔)，分别安装阀杆螺母4、滚针轴承3和锁紧螺母2，阀杆螺母设有中心螺纹孔，并通过该中心螺纹孔与阀杆螺纹联接，滚针轴承套设在阀杆螺母的外径上并与之相配合，阀杆螺母的上端从锁紧螺母中心通孔穿出的部分键连接一手轮19或自动执行器。锁紧螺母用于防止阀杆螺母和滚针轴承向上窜动。在阀杆螺母的下方，锁紧螺母的内径和外螺纹处，分别设置了 O形橡胶圈，用于轴承的润滑和防尘密封。阀杆螺母下部使用 附有石墨的不锈钢衬垫，另一侧使用GB 4605ASK型推力滚针和保持架组件，并加装两件同种规格的AS型垫圈。该型轴承仅承受单向轴向载荷，但由于该 型轴承具有摩擦比为1.3、转速比为0.6以及A级刚度等特性，摩擦力小，可在轴承室内长期可靠工作。采用滚针轴承，阀门所需的启闭力量小，手动和电动方便切换。所述阀座可采用实心整体的6号司太立阀座直接镶焊，该种阀座可多次加工，方便在线修复。所述阀杆和阀瓣的表面可以经过硬化处理，所述阀杆和阀瓣的选材可以根据介质和参数的不同而有所区别，可以选用2 Crl3、25Cr2MoV、25Cr2MolV、2Crl2NiMolWlV、INC718等材质。所述阀杆与填料相接触的密封部位可以进行抛光处理，增强所述阀杆的耐磨损、抗擦伤和抗腐蚀的性能。本实用新型的工作原理:关阀时，顺时针方向旋转手轮，扭矩通过平键传递至阀杆螺母，带动阀杆进行运动；由于阀杆平键的作用使阀杆受到一个向下的作用力，在克服填料摩擦力、平键摩擦力、介质作用力后，阀杆向下运动；当密封面接触后，阀门关闭。手轮所施加的力要足够，以保证在密封面上始终保持足够的密封力。由于阀门设计为正流流向，即由阀座下方进入阀体，因此最大的作用力出现在关闭阀门的瞬间。基硬质合金的密封面是经过研磨的，表面粗糙度可达到Ra0.1 μ m，在密封力作用下始终保持严密，不存在内漏，则此时填料部位仅承受阀后介质压力的作用，依靠填料压盖的压力使填料保持密封。开阀时，手轮通过阀杆螺母的梯形螺纹的作用使阀杆产生一个向上的力，方向与介质作用力的方向一致，这两个力克服摩擦力后阀门开启，当阀杆的反密封锥面与填料座圈接触后阀丨]达到完全开启。关阀时，手轮(手动执行器)向下的作用力克服介质向上的作用力、填料的摩擦力、平键的摩擦力，并最终在密封面上产生密封力；由于阀杆与阀瓣的连接时具有一定的调整量，在两个环形凸缘导向下极易到达与阀座密封的位置。当阀瓣密封面与阀座接触后，由于密封面存在角度差，形成一条很窄的密封线，较窄的密封线增强了阀门密封的可靠性。采用本实用新型的新结构阀门，阀门的公称压力由以前的PN32Mpa提高到CL2500(相当于PN42Mpa) CL4500(相当于PN76Mpa)，使用温度由原来的540°C以下提高至600°C以上，产品的制造和检验标准由国内标准转向借鉴和执行国外先进的制造与验收标准。本说明书中所称的“上”、“下”是相对附图1而言的，仅仅是为了便于表达各零件的相对位置关系，并不作为对本实用新型的具体结构的限定。
权利要求1.一种超临界疏水截止阀，包括模锻阀体、设置于所述阀体内的阀座、与所述阀座构成密封副的阀瓣和带动阀瓣直线升降的阀杆，其特征在于所述阀瓣为回转体结构，由下至上设有第一环形凸缘和第二环形凸缘，两环形凸缘的外侧面为圆柱面，所述阀瓣的位于第一环形凸缘下方的部分为上大下小的圆锥体端头，所述圆锥体端头的最大直径处的直径小于第一环形凸缘的直径，两环形凸缘的相距最远的两个端面间的轴向距离大于介质流出阀腔的出口的最大线性尺寸。
2.如权利要求1所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀杆与阀瓣以榫卯结构相连接，所述阀杆的下端为榫状的轴向外伸端，所述阀瓣内孔中设有与所述轴向外伸端形状匹配的U型槽，所述轴向外伸端与U型槽相互插接构成榫卯结构结点，且二者间留有足以使阀瓣相对阀杆偏转一定角度的间隙。
3.如权利要求2所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀杆的外径上设有阀杆环形沟槽，所述阀瓣的内孔壁上设有与阀杆环形沟槽相配对的阀瓣环形沟槽，所述阀瓣上还设有销孔，所述销孔与所述阀瓣环形沟槽相通，销孔的轴线与阀瓣环形沟槽的中心线位于阀瓣的同一横截面上且相切，销孔贯穿所述阀瓣的单侧壁，阀杆环形沟槽与阀瓣环形沟槽之间设有圆形销。
4.如权利要求3所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述模锻阀体包括位于上部的轴承室部分、位于下部的主阀体部分和用于连接轴承室部分和主阀体部分的支柱，所述支柱呈曲线形，所述轴承室部分设有轴承室，所述主阀体部分设有阀杆孔，所述轴承室与阀杆孔同轴且为一次装夹加工完成的。
5.如权利要求1、2、3或4所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀杆孔分为上大下小的两段圆柱孔，两段圆柱孔交界处为环形台肩，以台肩的水平环形面为轴向定位面设有套在所述阀杆外侧的填料座圈，所述阀瓣的上表面设有环形凸起，所述填料座圈的下表面与所述环形凸起的弧面形成反密封的密封副，所述环形凸起是堆焊硬质合金后机加工而成的，优选地，所述填料座圈的内孔下边缘加工成锥角为90°的锥面。
6.如权利要求5所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀座和阀瓣的密封面均为堆焊硬质合金材料后机加工而成`，优选为堆焊钴基硬质合金后机加工而成。
7.如权利要求6所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀座的密封面的夹角大于所述阀瓣的密封面的夹角，优选地，所述阀座的密封面的夹角为60° ,所述阀瓣的密封面的夹角为55°。
8.如权利要求7所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀杆孔与阀杆之间设有填料，所述填料位于所述填料座圈的上面，所述填料的上方设有套在阀杆上的填料压盖，所述填料压盖的外回转面上对称设有两段带锥面的凸台，两个凸台上的锥面位于与填料压盖同轴的同一圆锥面上，所述填料压盖上自上而下套设有压板，所述压板的内孔的下部设有与所述凸台相配合的凹槽，所述压板通过螺纹联接件固定连接在所述主阀体部分上，所述填料压盖与所述阀杆通过平键连接。
9.如权利要求8所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述阀杆的上端固定设有上下方向延伸的行程指针。
10.如权利要求9所述的超临界疏水截止阀，其特征在于所述主阀体部分还包括介质进口支管和介质出口支管，其内分别设有进介质通道和出介质通道，两介质通道均与阀杆孔相通，出介质通道与阀杆孔相贯通的位置高于进介质通道与阀杆孔相贯通的位置，出介质通道的出口和进介质通道的进口的截面中心的连线位于同一水平面内，两介质通道的中心轴线与阀杆孔的中心轴线共面，且两介质通道的中心轴线相互平行，并沿着介质流向相对水平向下倾 斜15°。
专利摘要本实用新型涉及一种超临界疏水截止阀，包括模锻阀体、设置于所述阀体内的阀座、与所述阀座构成密封副的阀瓣和带动阀瓣直线升降的阀杆，其特征在于所述阀瓣为回转体结构，由下至上设有第一环形凸缘和第二环形凸缘，两环形凸缘的外侧面为圆柱面，所述阀瓣的位于第一环形凸缘下方的部分为上大下小的圆锥体端头，所述圆锥体端头的最大直径处的直径小于第一环形凸缘的直径，两环形凸缘的相距最远的两个端面间的轴向距离大于介质流出阀腔的出口的最大线性尺寸。本实用新型具有密封可靠、耐磨、抗冲蚀、结构简单、安装方便、使用寿命长等特点，适用于大型电站的超临界、超超临界机组。
文档编号F16K1/42GK203146856SQ20132011185
公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者边久海, 许文波 申请人:哈尔滨松林电站设备有限公司