一种非对称结构双向密封盘阀的制作方法

本实用新型属于管道工程技术领域，具体涉及一种非对称结构双向密封盘阀。

背景技术：

干煤粉气化技术是将原料煤转变为合成气的方法之一。其基本过程是通过煤锁斗循环的充压、泄压过程，将超细干燥煤粉从常压煤仓经由煤锁斗输送到高压煤给料罐，给料罐持续向气化炉给料，在氧气、水等氧化剂的作用下，实现煤向合成气(co+h2)的转变。煤仓、煤锁斗和煤给料罐这些大型容器在框架上从上而下布置，煤粉靠重力作用从煤仓落入煤锁斗后，煤锁斗入口阀关闭，并开始充压，充压完毕平衡阀打开，出口阀打开，煤粉靠重力落入给料罐。

通常情况下，煤仓的工作压力为常压，给料罐维持在高压状态，煤锁斗的压力在常压和高压之间交变，其压力在联锁控制下不会超过给料罐的压力，煤锁斗出口阀的密封要求为单向密封，为了增加装置的可靠性，煤锁斗入口阀和煤锁斗出口阀均设置为双阀串联。

另外，在粉煤加压输送工段开关阀选型方面，盘阀作为金属密封球阀的替代阀门已经得到了广泛的应用。根据单向密封的工艺要求，煤锁斗出口阀一般设置为单盘阀，阀腔内只有一个阀盘，密封面朝上，在锁斗泄压时可以将高压给料罐和锁斗完全隔离。

但是，在某些可能的非正常工况下，例如人工操作不当、煤锁斗压力调节阀失效、煤锁斗超压联锁失效等情况下，锁斗的压力可能会超过给料罐而向给料罐串压，两者无法实现绝对的隔离，但超压一般情况不会超过0.3mpa。很多工艺要么对这些极端工况不予考虑，要么对阀门提的要求过高，甚至要求阀门在全压差下双向密封，这些要求都是不甚合理或者是不太符合实际操作工况的。

宁煤炉作为一种吸收国内外各种气化技术而开发出来的气化技术，对煤锁斗和给料罐之间的压差，提出了更为科学和合理的要求。要求煤锁斗至给料罐的正/反向压差按0.3/6.2mpa考虑，这一要求即考虑了非正常工况，也结合了装置的运行实际。如果全部选用单盘阀，要满足0.3mpa的正向压差，只能大幅提高碟簧力，但会带来磨损加剧、执行机构庞大、能耗高、可靠性低等问题。如果全部选用常规的对称结构的双盘阀，可能会因为煤粉在阀腔内的聚集，导致阀门开关不能到位。另外，两个双向密封的阀门串联也会带来憋压卡涩的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对宁煤炉的特殊工艺要求，在常规双盘阀的基础上，设计了一种非对称结构的盘阀，其最大的特点是两个阀盘的厚度设置为不一致，期望达到既满足工艺要求，又保证开关顺畅的目的。

为了实现这一目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种非对称结构双向密封盘阀，包括上阀体1、下阀体2、中阀体3、阀杆4、上阀座5、下阀座6、上阀盘7、下阀盘8、上碟簧组9、下碟簧组10、上挡灰环11、下挡灰环12、上轴承13、下轴承14；

上阀体1和下阀体2上设置沿圆周均布的螺栓孔；

中阀体3为圆筒结构，安装在上阀体1和上阀体2中间，由一组螺柱和螺母将上阀体1、下阀体2和中阀体3连接到一起；

上阀体1上开有通孔,下阀体2上开有盲孔，阀杆4穿过上阀体1上的通孔插入到下阀体2的盲孔上，通过上轴承13将阀杆4和上阀体1固定，通过下轴承14将阀杆4和下阀体2固定；

上阀座5、下阀座6均为具有台阶的结构，底部设置有焊接坡口，用于阀门压入上阀体1、下阀体2后的密封；

阀杆4由三部分拼焊而成：插入阀体1的为轴、插入上阀盘1的为柱型套筒，连接轴和套筒的为连接板；柱型套筒两侧分别加工有盲孔，盲孔内设置有碟簧导向柱；

上碟簧组9和下碟簧组10分别安装在阀杆4中柱型套筒的两侧盲孔内；

上阀盘7和下阀盘8分别插入阀杆4中柱型套筒内；

上碟簧组9和下碟簧组10分别为上阀盘7和下阀盘8提供初始密封预紧力；

上挡灰环11、下挡灰环12设置在柱型套筒上的沟槽内，防止煤粉进入上碟簧组9和下碟簧组10；

执行机构驱动阀杆4在上轴承13、下轴承14内转动，在转动的同时带动上阀盘7和下阀盘8分别在上阀体1、上阀座5和下阀体2、下阀座6上自由滑动，实现阀门的开关。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，执行机构的驱动方式为以下三种之一：气动、液动、电动。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，上阀盘7的厚度为50～60mm，密封面的宽度为20～30mm。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，下阀盘8的厚度在20～30mm，密封面宽度在10～12mm。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，上碟簧组9提供的碟簧力为10000～20000n。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，下碟簧组10提供的碟簧力为3000～5000n。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，上阀座5的密封面宽度为18～28mm。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，下阀座6的密封面宽度为8～10mm。

进一步的，如上所述的一种非对称结构双向密封盘阀，上阀盘7和下阀盘8与阀杆4中柱型套筒之间均设置间隙，以保证阀门开关时，阀盘在上阀体1、上阀座5和下阀体2、下阀座6上自由滑动。

本实用新型技术方案的有益效果在于：可以完全满足宁煤炉的特殊工艺要求，即实现了给定压差条件的可靠双向密封，也避免了物料堆积对阀门可能的影响，可以应用在其他类似粉煤加压输送装置上。

附图说明

图1为宁煤炉粉煤加压输送装置阀门设置示意图；

图2为非对称结构盘阀结构示意图。

图中，1-上阀体，2-下阀体，3-中阀体，4-阀杆，5-上阀座，6-下阀座，7-上阀盘，8-下阀盘，9-上碟簧组，10-下碟簧组，11-上挡灰环，12-下挡灰环13-上轴承14-下轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细说明。

宁煤炉一般采用的是单盘阀、双盘阀组合安装的方式，在煤锁斗入口设置了两个单盘阀(1#阀，2#阀)，在煤锁斗出口设置为一个单盘阀(3#)、一个双盘阀(4#阀)，且单盘阀在上，本实用新型是关于4#阀的特殊设计。具体的，本实用新型根据宁煤炉煤锁斗与煤给料罐0.3/6.2mpa的压差要求，对常规对称结构盘阀进行改变，将入口一侧阀盘设计为厚盘，出口一侧阀设计为薄盘，其强度、刚度要保证在上述压差下不得影响密封。预紧碟簧力及密封面尺寸也设计为不同。

如图1所示，是一种常见的粉煤输送装置上阀门设置方案，为了提高容器之间严密隔离的可靠性，容器之间均按两道严密关断阀串联设置，煤锁斗入口阀(1#，2#)锁斗出口阀(3#，4#)。除4#阀的结构选用本实用新型给出的特殊结构外，其他阀门的结构均可选用单盘阀。

如图2所示，是本实用新型提供的一种特殊结构的双向密封盘阀，为了适应宁煤炉特殊的工艺要求，其内件设计为非对称结构。非对称性主要体现在：不同厚度和不同密封面尺寸的上阀盘7和下阀盘8，提供不同碟簧力的上碟簧组9和下碟簧组10，具有不同密封面尺寸的上阀座5和下阀座6。

具体的，本实用新型一种非对称结构双向密封盘阀，包括上阀体1、下阀体2、中阀体3、阀杆4、上阀座5、下阀座6、上阀盘7、下阀盘8、上碟簧组9、下碟簧组10、上挡灰环11、下挡灰环12、上轴承13、下轴承14；

上阀体1和下阀体2上设置沿圆周均布的螺栓孔；

中阀体3为圆筒结构，安装在上阀体1和上阀体2中间，由一组螺柱和螺母将上阀体1、下阀体2和中阀体3连接到一起；

上阀体1上开有通孔,下阀体2上开有盲孔，阀杆4穿过上阀体1上的通孔插入到下阀体2的盲孔上，通过上轴承13将阀杆4和上阀体1固定，通过下轴承14将阀杆4和下阀体2固定；

上阀座5、下阀座6均为具有台阶的结构，底部设置有焊接坡口，用于阀门压入上阀体1、下阀体2后的密封；

阀杆4由三部分拼焊而成：插入阀体1的为轴、插入上阀盘1的为柱型套筒，连接轴和套筒的为连接板；柱型套筒两侧分别加工有盲孔，盲孔内设置有碟簧导向柱；

上碟簧组9和下碟簧组10分别安装在阀杆4中柱型套筒的两侧盲孔内；

上阀盘7和下阀盘8分别插入阀杆4中柱型套筒内；

上阀盘7和下阀盘8与阀杆4中柱型套筒之间均设置间隙，以保证阀门开关时，阀盘在上阀体1、上阀座5和下阀体2、下阀座6上自由滑动。

上碟簧组9和下碟簧组10分别为上阀盘7和下阀盘8提供初始密封预紧力；

上挡灰环11、下挡灰环12设置在柱型套筒上的沟槽内，防止煤粉进入上碟簧组9和下碟簧组10；

执行机构驱动阀杆4在上轴承13、下轴承14内转动，在转动的同时带动上阀盘7和下阀盘8分别在上阀体1、上阀座5和下阀体2、下阀座6上自由滑动，实现阀门的开关。在本实施例中，执行机构的驱动方式为以下三种之一：气动、液动、电动。

在图2所示的实施例中，阀门垂直安装，阀门打开时，介质从上到下流动。阀门关闭后，阀门入口侧压力p1为锁斗压力，出口侧压力p2为给料罐压力，最高为6.2mpa。当p1大于p2时上阀盘被顶开，阀腔内压力为p1，上阀盘不承受压力，下阀盘承受压差δp＝p1－p2,一般情况下δp<0.3mpa.下阀盘承受的压差很小，阀盘的厚度很小，下阀盘8的密封面尺寸和下阀座6的密封面尺寸较小，下碟簧组10的碟簧数目较少。在锁斗泄压时，p1逐渐由6.2mpa降为常压，上阀盘7承受的压差越来越大，最高为p1的最大值6.2+0.3＝6.5mpa。上阀盘7承受巨大压差，需要更大的强度和刚度以及密封面宽度以及初始预紧力。因此，上阀盘7的厚度较厚，为50～60mm；上阀座5密封面较宽，为18～28mm；上碟簧组9所包括的碟簧数目较多，提供的碟簧力为10000～20000n。其他的具体参数包括上阀盘7的密封面的宽度为20～30mm；下阀盘8的厚度在20～30mm，密封面宽度在10～12mm；下碟簧组10提供的碟簧力为3000～5000n；下阀座6的密封面宽度为8～10mm。

在图2所示的实施例中，下阀盘8被设计的尽可能薄，这样即便超细煤粉在下料的过程中进入阀腔，并有一定程度的聚集，尖锐的阀盘仍然可以在聚集的煤粉之间隔运动自如，对煤粉块切割、清扫，使得阀腔内的残留煤粉维持在一个较低的，不至于影响阀门的开关动作。