1500℃超高温阀门的水冷阀座结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于阀门制造技术领域，涉及一种用于超过金属熔化温度的超高温工况下的阀门中与介质接触的阀座的结构，具体指一种能满足1500°c超高温介质的具有水冷结构的阀座结构。
【背景技术】
[0002]在800°C左右较低温度等级的高温阀门，国内外有完全采用非金属制作的阀门，但由于非金属材料的属性不能满足急冷急热及高压工况的要求;且非金属材料做阀座密封面时硬度较大，不能与阀瓣形成可靠的密封副。国内外还有采用水冷措施使阀门能正常工作的，但这样会使介质的热损失太大，会使阀门出口介质达不到试验的要求(水冷降温太快，高温介质温度被降得太多达不到实验要求)，因而不能被采用。根据目前国内外相关资料，在抗高温领域，没有能满足1500°C超高温高压高速工况下能安全工作的阀门。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种能在超过金属熔化温度的超高温工况下安全可靠运行的阀门的水冷阀座结构。
[0004]为此，所采用的技术方案为:
[0005]—种1500°C超高温阀门的水冷阀座结构，包括阀座和阀底座，所述阀座由正常流道区域和阀座密封面区域组成，该正常流道区域的外周面均匀设置直槽道，在阀座密封面区域的外周面设置渐变槽道，该渐变槽道头部圆滑过渡连接所述直槽道末端后向尾部渐变扩大;所述阀座安装于阀底座上而使阀座外表面上的槽道密封形成水冷流道;所述阀底座上设有水冷进出口流道，该水冷进出口流道分别和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通而形成阀座和阀底座之间独立的冷却水循环系统。
[0006]所述渐变槽道头部宽11.6mm，尾部宽17.2mm。
[0007]所述水冷进口流道、水冷出口流道分别通过进口缓冲区、出口缓冲区和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通。
[0008]所述阀底座底部外圆上均布若干进水口，而其上部外圆的同一侧设置和进水口等同数量的出水口。
[0009]本实用新型通过直槽道加渐变槽道结构，是一种能够满足超过金属熔化温度的超高温工况下阀座实现可靠密封的结构。在阀座密封面(即介质流速高，易形成缝隙流处)设计渐变槽道，该设计克服了密封面处过热面积大，密封面硬度降低等超高温工况的恶劣影响;使阀座密封面处形成了良好的散热效果，又使密封面的密封性能得到了可靠保障。当介质通过密封面进入到正常流道时，则采用槽道均布的直槽道结构，不仅保证了密封面的可靠密封，而且保证了超高温介质在流道内只有少量的热损。从而实现了热损失小、密封性能优越可靠的能满足1500°C超高温高压高速工况下能安全工作的阀门。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型阀座与阀底座整体水冷系统剖面图示；
[0011]图2-1为本实用新型阀底座结构剖面示意图；
[0012]图2-2为图2-1中的I部放大图；
[0013]图2-3为图2-1中的II部放大图；
[0014]图2-4为图2-1的俯视部分剖面示意图；
[0015]图3-1为本实用新型变阀座渐变槽道示意图；
[0016]图3-2为图3-1中的A-A剖视图；
[0017]图3-3为图3-2中的I部放大图。
[0018]图4为本实用新型立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0020]如图1、4，一种1500°C超高温阀门的水冷阀座结构，包括阀座I和阀底座6，所述阀座I由正常流道区域2和阀座密封面区域3组成，该正常流道区域2的外周面均匀设置直槽道4，在阀座密封面区域3的外周面设置渐变槽道5，该渐变槽道5头部圆滑过渡连接所述直槽道4末端后向尾部渐变扩大;所述阀座I安装于阀底座6上而使阀座I外表面上的槽道密封形成水冷流道;所述阀底座6上设有水冷进出口流道，该水冷进出口流道分别和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通而形成阀座和阀底座之间独立的冷却水循环系统。
[0021]如图3-1、3-2、3_3所示，本实用新型的阀座采用直槽道加渐变槽道结构，通过与阀底座结合形成水流分散装置。在阀门正常流道区域，阀座的水槽为直槽道，冷却水能够迅速均匀的流动，为该区域提供足够且适合的换热值。在阀座密封面区域，阀座的水槽为渐变槽道或者说锥形槽道。该渐变槽道与正常流道区域的直槽道形成一定锥度，扩大了水流量;从而实现了该区域的高换热值，最终保证了阀门的可靠密封，且不会因水冷装置而形成较大的热损失。为再次确认该阀座的可行性，我们通过传热热力对比计算:设渐变槽道头部宽大于13mm，尾部宽大于19mm时，此处错铜内衬最高温度690K，高于最大工作温度480K!渐变槽道头部宽小于10_，尾部宽小于16.5mm时，此处错铜内衬最高温度700K，高于最大工作温度480K!从而得出渐变槽道头部宽11.6mm，尾部宽17.2mm时阀座在1500°C超高温的工况下能够安全可靠运行。
[0022]如图2-1、2-2、2-3所示，所述水冷进口流道7、水冷出口流道8分别通过进口缓冲区
9、出口缓冲区10和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通。进、出口缓冲区9、10的设置可使进、出水口水压平稳，水流均匀的流入、出阀座槽道，确保了散热的均匀性与可靠性。
[0023]如图2-4所示，所述阀底座6底部外圆上均布四个进水口，而其上部外圆的同一侧设置和进水口等同数量的出水口。采用本实用新型的阀门在装置上水平放置，当冷却水通过阀座槽道时会存在少量的气化现象；出水口的布置在该圆周的同一侧上方位置上，使水蒸气第一时间随出水口排出；从而保证了阀座内部槽道的压力稳定，使水蒸汽不积攒于阀座内部。
[0024]本实用新型的工作过程:首先，冷却水通过水冷进口流道7流入阀底座6内，在阀底座6进口缓冲区域9迅速汇集，进入阀座I。由于阀座I的阀门正常流道区域均布有直槽道，使冷却水迅速均匀的通过阀门的正常流道区域。然后，当冷却水进入阀座密封面区域3时，由于阀座I外周面设计有渐变槽道，使冷却水均匀的按照槽道锥形角度分散，大范围的冷却水会迅速降低密封面温度，从而使密封面处冷却水的效能发挥到最大极限；保证了阀座密封面的密封性能，为阀门的密封提供了可靠保障。最后，冷却水进入阀底座出口缓冲区10，通过阀底座6流向出口端，实现整个水冷系统的循环效应，从而达到了阀座水冷的使用目的。
【主权项】
1.一种1500°C超高温阀门的水冷阀座结构，包括阀座和阀底座，其特征在于:所述阀座(I)由正常流道区域(2)和阀座密封面区域(3)组成，该正常流道区域(2)的外周面均匀设置直槽道(4 )，在阀座密封面区域(3 )的外周面设置渐变槽道(5 )，该渐变槽道(5 )头部圆滑过渡连接所述直槽道(4)末端后向尾部渐变扩大;所述阀座(I)安装于阀底座(6)上而使阀座(I)外表面上的槽道密封形成水冷流道;所述阀底座(6)上设有水冷进出口流道，该水冷进出口流道分别和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通而形成阀座和阀底座之间独立的冷却水循环系统。2.根据权利要求1所述的一种1500°C超高温阀门的水冷阀座结构，其特征在于:所述渐变槽道头部宽11.6mm,尾部宽17.2mm。3.根据权利要求1所述的一种1500°C超高温阀门的水冷阀座结构，其特征在于:所述水冷进口流道(7 )、水冷出口流道(8 )分别通过进口缓冲区(9 )、出口缓冲区(1 )和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通。4.根据权利要求1所述的一种1500°C超高温阀门的水冷阀座结构，其特征在于:所述阀底座(6)底部外圆上均布若干进水口，而其上部外圆的同一侧设置和进水口等同数量的出水口。
【专利摘要】一种1500℃超高温阀门的水冷阀座结构，包括阀座和阀底座，所述阀座由正常流道区域和阀座密封面区域组成，该正常流道区域的外周面均匀设置直槽道，在阀座密封面区域的外周面设置渐变槽道，该渐变槽道头部圆滑过渡连接所述直槽道末端后向尾部渐变扩大；所述阀座安装于阀底座上而使阀座外表面上的槽道密封形成水冷流道；所述阀底座上设有水冷进出口流道，该水冷进出口流道分别和水冷流道即直槽道头部和渐变槽道尾部贯通而形成阀座和阀底座之间独立的冷却水循环系统。本实用新型能够满足1500℃超高温介质，使阀座在该工况下有良好的强度和密封性能，克服了超过金属熔化温度无法密封的技术难题。
【IPC分类】F16K49/00, F16K51/00
【公开号】CN205244595
【申请号】CN201520990475
【发明人】马晓栋, 陈清流, 陈文鑫, 董霞, 乐精华, 杨效礼, 张娜, 郝宏达, 张建宝
【申请人】兰州高压阀门有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月3日