本发明涉及煤化工用高端控制阀门技术领域，尤其涉及一种装备具有扰流及灰渣收集功能流阻的高参数黑水角阀。
背景技术：
黑水角阀是煤化工行业的煤气化工段中对黑水介质的压力、流量进行精确调节的高端控制阀，黑水角阀的性能与可靠性对整个煤气化装置的安全性和稳定性由重要影响。由于工作介质具有杂质、腐蚀性、温度高、调节压差大等工况特点，并且黑水角阀为非平衡式阀芯结构，在高压差作用下黑水角阀阀芯处会产生强烈的振动及闪蒸现象，黑水角阀的阀内件易发生冲蚀与气蚀磨损，阀门寿命较短。
合理设计流阻，以降低阀芯组件与阀座组件的节流部位的流速，是增加阀门寿命的有效手段。目前，黑水角阀常采用多级阀芯或多级孔板结构进行流阻设计，但现有的多级减压结构较为复杂，制造成本高，且工作中阀芯或多级孔板结构也易受冲蚀磨损，节流作用减弱甚至失效。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种可有效提高阀芯下部背压，降低阀芯组件与阀座组件的节流部位的流速，具有结构简单，易于检修和维护等特点，且易于根据应用工况调整节流作用的强弱，提高控制精度的一种装备具有扰流及灰渣收集功能流阻的高参数黑水角阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种装备具有扰流及灰渣收集功能流阻的高参数黑水角阀，包括阀门主体组件、设置在阀门主体组件下的阀座组件，阀门主体组件内设有阀芯组件，所述的阀门主体组件包括阀体、固定在阀体上端的上端盖和固定在阀体下端的接管，所述的阀座组件包括从内向外依次固定的阀座芯、阀座套筒和阀座压板，所述阀体下端具有开口，阀座压板固定在阀体下端开口内，所述阀体侧方开口具有入口腔，接管处具有出口腔，所述的阀芯组件包括阀芯和推杆，所述推杆贯穿设于上端盖内且推杆下端伸出上端盖下端面连接有阀芯，所述阀芯沿出口腔轴线在推杆作用下上下运动，所述阀座芯上端面设置在阀芯下方并对应阀芯具有通孔，所述接管内固定有上顶面与阀座组件相接且内部具有减压流道的衬套组件，所述的衬套组件内部具有通孔且通孔内固定有固体介质收集器，所述固体介质收集器内设有扰流棒，入口腔、阀座芯通孔、衬套组件通孔和出口腔构成供黑水介质通过的阀门流体通道。
衬套组件包括衬套固定管、顶部衬套和底部衬套，所述顶部衬套和底部衬套上下同轴连接并固定在衬套固定管内，衬套固定管外周面与接管内壁固定，所述固体介质收集器固定在顶部衬套内，并与顶部衬套之间具有减压缝隙，所述顶部衬套和底部衬套之间具有减压通孔，所述减压缝隙和减压通孔构成减压流道。
所述的推杆下端固定有具有内螺纹的螺纹套筒，所述阀芯与螺纹套筒螺纹紧固。阀芯通过螺纹套筒旋紧连接在推杆下端，而螺纹套筒与推杆之间可采用点焊连接。阀芯组件，特别是推杆与上端盖之间可设置防转键，使阀芯组件不能相对与阀体转动，在驱动器带动推杆作用下，阀芯组件沿自身轴线上下运动。
所述的顶部衬套上具有螺纹，所述固体介质收集器底部配合螺纹旋紧于底部衬套上。固体介质收集器可优选为灰渣收集器，具有扰流和煤渣收集功能，可根据不同的工况选择装配不同数量和大小的扰流棒。
所述的上端盖与推杆之间具有填料函，所述填料函内从下至上依次装填有填料组一、导向套、支撑环和填料组二，所述填料组二上则具有填料压环和顶部压板，所述填料压环和顶部压板将填料函内填料压紧并固定密封。填料组一、导向套、支撑环和填料组二构成了推杆处的主要密封副。
所述阀座组件与下方接管及衬套组件的连接端面之间设有缠绕垫。
在本方案中，在工作时，黑水介质从入口腔流入阀体后，经过阀芯和阀座芯构成的节流面，完成一级减压；之后经过具有扰流及灰渣收集功能的固体介质收集器产生湍流耗散，并从固体介质收集器与顶部衬套之间的减压缝隙中流出，完成二级减压；最后黑水介质从顶部衬套与底部衬套的通孔中流出至出口腔，完成三级减压。相对于传统的黑水角阀，无需另外设计多级阀芯或者多级孔板进行流阻设计，通过阀芯阀座芯、固体介质收集器和衬套组件，即可有效降低阀芯组件与阀座组件的节流部位的流速，可根据工况调整节流作用的强弱，提高控制精度。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种装备具有扰流及灰渣收集功能流阻的高参数黑水角阀，具有结构简单，易于检修和维护等特点，且易于根据应用工况调整节流作用的强弱，提高控制精度，可有效提高阀芯下部背压，降低阀芯组件与阀座组件的节流部位的流速。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明最优实施例的结构示意图。
图2是本发明最优实施例中固体介质收集器的结构示意图。
图3是本发明最优实施例中固体介质收集器的俯视图。
图中1、接管2、衬套固定管3、底部衬套4、顶部衬套5、固体介质收集器6、扰流棒7、阀体8、阀座芯9、阀座套筒10、阀座压板11、阀芯12、螺纹套筒13、推杆14、上端盖15、填料压环16、顶部压板17、出口腔18、缠绕垫19、填料组一20、导向套21、支撑环22、填料组二23、入口腔。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1至图3所示的一种装备具有扰流及灰渣收集功能流阻的高参数黑水角阀，是本发明最优实施例，包括阀门主体组件、设置在阀门主体组件下的阀座组件阀门主体组件内设有阀芯11组件。
阀门主体组件包括阀体7、固定在阀体7上端的上端盖14和固定在阀体7下端的接管1。所述的阀座组件包括从内向外依次固定的阀座芯8、阀座套筒9和阀座压板10。阀座芯8和阀座套筒9采用过盈配合，根据相关标准选择适合工况需求的过盈量，装配时先加热阀座套筒9至指定温度后，然后再将阀座芯8插入套筒内，而后对上下端面进行机加工，并做消除残余应力处理，用以提高硬质合金阀座芯8的预应力，减小装配形位误差，提高阀座组件的机械性能。
所述的阀芯11组件包括阀芯11和推杆13。上端盖14与推杆13之间具有填料函，所述填料函内从下至上依次装填有填料组一19、导向套20、支撑环21和填料组二22，所述填料组二22上则具有填料压环15和顶部压板16，所述填料压环15和顶部压板16将填料函内填料压紧并固定密封。填料组一19、导向套20、支撑环21和填料组二22构成了推杆13处的主要密封副。
推杆13贯穿设于上端盖14内且推杆13下端伸出上端盖14下端面连接有阀芯11。在实际设计中，推杆13下端固定有具有内螺纹的螺纹套筒12，所述阀芯11与螺纹套筒12螺纹紧固。阀芯11通过螺纹套筒12旋紧连接在推杆13下端，而螺纹套筒12与推杆13之间可采用点焊连接。阀芯11组件，特别是推杆13与上端盖14之间可设置防转键，使阀芯11组件不能相对与阀体7转动，在驱动器带动推杆13作用下，阀芯11组件沿自身轴线上下运动。
阀芯11沿出口腔17轴线在推杆13作用下上下运动，所述阀座芯8上端面设置在阀芯11下方并对应阀芯11具有通孔。接管1内固定有上顶面与阀座组件相接且内部具有减压流道的衬套组件。所述的衬套组件内部具有通孔且通孔内固定有固体介质收集器5，所述固体介质收集器5内设有扰流棒6。
衬套组件包括衬套固定管2、顶部衬套4和底部衬套3，所述顶部衬套4和底部衬套3上下同轴连接并固定在衬套固定管2内，衬套固定管2外周面与接管1内壁固定，所述固体介质收集器5固定在顶部衬套4内。顶部衬套4上具有螺纹，所述固体介质收集器5底部配合螺纹旋紧于底部衬套3上。固体介质收集器5与顶部衬套4之间具有减压缝隙，所述顶部衬套4和底部衬套3之间具有减压通孔，所述减压缝隙和减压通孔构成减压流道。阀座组件与下方接管1及衬套组件的连接端面之间设有缠绕垫18。
优选的，固体介质收集器5可优选为灰渣收集器。扰流棒6与灰渣收集器采用间隙配合，装配时先在灰渣收集器的安装孔内涂抹润滑脂，然后逐次插入扰流棒6，接着将装配体用螺钉固定于顶部衬套4的安装位处。扰流棒6用于增加介质流体的湍流耗散，灰渣收集器用于使动能较低的灰渣沉积，产生固体沉积层，吸收介质的冲击能量。
具体的，扰流棒6的数目及长度可根据具体应用工况进行选择，扰流棒6的数目越多，长度越长，流阻作用越明显。灰渣收集器的直径和深度可根据具体应用工况进行选择，直径和深度不宜选择过大，以免与衬套间隙过小、过长，引发固体颗粒堆积，造成阀门卡塞。
阀体7下端具有开口，阀座压板10固定在阀体7下端开口内，所述阀体7侧方开口具有入口腔23，接管1处具有出口腔17。入口腔23、阀座芯8通孔、衬套组件通孔和出口腔17构成供黑水介质通过的阀门流体通道。
在工作时，黑水介质从入口腔23流入阀体7后，经过阀芯11和阀座芯8构成的节流面，完成一级减压；之后经过具有扰流及灰渣收集功能的固体介质收集器5产生湍流耗散，并从固体介质收集器5与顶部衬套4之间的减压缝隙中流出，完成二级减压；最后黑水介质从顶部衬套4与底部衬套3的通孔中流出至出口腔17，完成三级减压。相对于传统的黑水角阀，无需另外设计多级阀芯11或者多级孔板进行流阻设计，通过阀芯11阀座芯8、固体介质收集器5和衬套组件，即可有效降低阀芯11组件与阀座组件的节流部位的流速，可根据工况调整节流作用的强弱，提高控制精度。
如此设计的一种装备具有扰流及灰渣收集功能流阻的高参数黑水角阀，阀芯11组件、阀座组件、顶部衬套4和底部衬套3之间采用直压式设计，阀芯11组件、阀座组件、顶部衬套4和底部衬套3压紧构成阀门安装尺寸链，结构紧凑，易于检修、更换阀内件，具有结构简单，易于检修和维护等特点；可以有效降低降低阀芯11组件与阀座组件的节流部位的流速，在阀内实现多级减压，且不易变形，能延长阀芯11使用寿命；在阀门设计和选购时，可根据不同的工况要求选择不同数目及大小的扰流棒6，也可选择不同的灰渣收集器，可适用于不同工业生产对调节性能的要求。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。