耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门的制作方法

专利名称：耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三通阀门，尤其涉及一种三通盘切阀门。
背景技术：
目前，在固体粉尘、多晶硅、煤粉、矿浆等工况下，三通不同介质的切换工艺，其中，有两种介质需要自动切换使用， 一种是含有颗粒的浆液，而且容易结晶，另外一种是含有酸性的水。假设，单纯是水的介质，使用现有技术中的简单结构三通阀门足以能达到技术要求。由于，现有技术的简单结构三通阀门在切换的过程中阀盘和两个阀座不可能同时接触，因此，对于含有浆液类的介质，而且使用中又需要进行互相切换，若在此情况下使用现有技术的简单结构三通阀门不但不能满足上述技术要求，而且很容易造成没有接触的那个阀座表面上堆积大量的浆液颗粒，另外，由于简单结构三通阀门的阀盘和阀座的密封是压上去密封的，而不是平行切过去密封的，所以一旦阀盘与该阀座密封时，不可能把堆积在阀座表面的含颗粒介质清除干净，因此，会造成的阀门关闭不严的现象，颗粒介质也会越积越多，直至阀门失效。由于，现有技术简单结构三通阀门的阀座表面没有硬化处理，介质颗粒对阀座冲刷严重，使阀门的使用寿命极短，基本上在使用2个月之后就要更换一台阀门。而且使用过程中，该简单三通阀门很难达到耐高温、耐颗粒的冲刷和腐蚀，易造成密封面的介质堆积和严重破坏以及在高温膨胀时由于没有补偿很容易出现阀门卡死的现象，给现场的连续生产造成了很大的困难。因此，目前，基于固体粉尘、多晶硅、煤粉、矿浆等恶劣工况，急需开发出一种能够耐磨损、抗颗粒的三通阀门，以满足现场施工中连续生产的需要。

发明内容
针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门，通过独特的结构设计，使阀盘和阀座达到无缝紧密配合，阀盘内部利用多片碟性弹簧的压紧，产生很好的弹性变形，能够适应高温下带颗粒的介质的腐蚀和磨损。利用本发明三通盘切阀门可以从根本解决在固体粉尘、多晶硅、煤粉、矿浆等恶劣工况中，延长阀门的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门予以实现的技术方案
是包括在上阀体和阀座之间形成的一个密闭的阀腔、上阀体上的进口和阀座上的第一出口和第二出口；所述上阀体上通过一连接件与执行器固定；所述上阀体上铰接有转轴，所述转轴与上阀体之间的铰接处设置有密封填料；所述转轴的内端插入阀腔内，所述转轴的外端通过一曲柄连杆机构与执行器连接轴连接；所述转轴的内端与处于阀腔内的阀芯曲柄的一端固定，所述阀芯曲柄的另一端插接有阀盘，所述阀芯曲柄带动所述阀盘在所述第一出口和第二出口之间切换；所述阀盘侧面与底面交界处形成尖角形状，所述阀盘底面与所述阀座上表面为相互配合的密封面，所述阀芯曲柄与所述阀盘之间设置有第一弹性支撑装置；所述转轴的内端部插接在阀座的上表面，所述转轴与阀座之间设置有第二弹性支撑装置。
本发明三通盘切阀门，其中，所述第一弹性支撑装置包括设置在所述阀芯曲柄与所述阀盘插接处的压縮的第一碟形弹簧，所述第一碟形弹簧通过阀盘顶针抵在阀盘的上端面上。所述第二弹性支撑装置包括设置在所述转轴与所述阀座插接处的压缩的第二碟形弹簧，所述第二碟形弹簧通过转轴顶针抵在阀座的上端面上。所述上阀体上设置有与所述阀腔贯通的吹扫组件。所述密封填料采用动态密封结构；所述动态密封结构包括依次套在转轴上的填料衬垫、填料、填料压套和填料压盖，所述填料压盖与所述上阀体之间通过螺栓、碟形弹簧和螺母连接。所述阀盘和阀座表面设置有喷涂层，所述喷涂层采用碳化钨，所述阀盘和阀座表面的粗糙度为RaO.l，所述阀盘和阀座硬度在HRC70或HRC70以上。
与现有技术相比，本发明耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门所具有的有益效果是
(1) 由于本发明三通盘切阀门中阀盘密封面和阀座在运动过程中严密接触，阀盘和阀座密封面光洁度达到RaO. 1，使阀盘和阀座之间几乎为镜面密封，可以保证阀盘在运动过程中始终没有脱离阀座，另外，在阀盘内部放置有碟性弹簧以产生很大的预紧力，可以迸一步将阀座严密密封，从而达到阀盘和阔座之间为无缝紧密配合，避免了颗粒物质进入阀盘和阀座中间的可能，从根本上延长了阀门的使用寿命，使用寿命可达到5年以上。
(2) 本发明三通盘切阀门中使用多层碟性弹簧，可以给阀盘的高温膨胀留有足够的膨胀补偿间隙，以使阀门能够耐高温。
(3) 在阀盘和阀座表面喷涂碳化钨等处理，以使阀门耐高硬度颗粒的磨损。
(4) 对于阀盘尖形阀盘设计可切除阀座面堆积颗粒物；筒体上设计温水吹扫孔以在适当时机进行吹扫和软化结晶物；阀盘和阀座在动作过程中的自研磨性，使密封效果越来越好。


图1是本发明耐磨损、抗颗粒的三通盘切阔门结构主视图；图2是图1所示阔门的俯视图3是图1中所述阀盘在阀座上两个出口之间切换位置示意图；图4是图2中所示传动机构的主视图；图5-1是图1中C部所示阀盘与阀座之间的局部结构放大图；图5-2是图1中E部所示转轴与上阀体铰接处的局部结构放大图；图5-3是图1中D部所示转轴端部与阀座之间的局部结构放大具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。
本发明耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门中主要零部件和细节说明l.上阀体，61，阀
座，62.阀腔，63.进口， 64.第一出口， 65.第二出口， 2.阀盘，3.阀盘顶针，4.阀芯曲柄，5.垫片，6.轴座，7.垫片，8.转轴顶针，9.轴承，IO.转轴，12.执行器连接轴，13.执行器连接板，14.销，15.执行器连接块，16.传动轴，17.A传动曲柄，18.吹扫组件，19.B传动曲柄，31.第一碟性弹簧，32.第二碟性弹簧，33.第三碟性弹簧，34.填料衬垫，35.填料，36.填料压套，37.填料压盖，38.双头螺柱，39.六角螺母，51.缠绕垫圈，52.双头螺柱，53.六角螺母，55.六角头螺栓，56.弹簧垫圈，57.六角薄螺母，60.无油轴承。
如图1和图2所示，本发明耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门的结构是包括在上阀体1和阀座61之间形成的一个密闭的阀腔62、上阀体1上的进口 63和阀座61上的第一出口64和第二出口65，所述上阀体1上通过一连接件与执行器固定，结合图1和图2可以看出，本实施例中该连接件采用的是扇形的执行器连接板13，通过执行器连接板13上的螺栓连接件55， 56将阀门与执行器固定连接；所述上阀体1上通过轴承9铰接有转轴10，所述转轴10与上阀体1之间的铰接处设置有密封填料；所述转轴10的内端插入阀腔62内，所述转轴10的外端通过一曲柄连杆机构与执行器连接轴12连接，如图2和图3所示；所述转轴10的内端与处于阀腔62内的阀芯曲柄4的一端固定，所述阀芯曲柄4的另一端插接有阀盘2，所述阀芯曲柄4带动所述阀盘2在所述第一出口 64和第二出口 65之间切换；如图1所示，所述阀盘2的侧面与底面交界处形成尖角形状，在所述阀盘2的底面与所述阀座61的上表面之间形成相互配合的密封面，从而改变了现有技术中所采用的三通结构不耐磨损和不耐颗粒冲刷等问题，现有技术结构的阀盘在阀门两个出口之间切换时，阀盘会脱离另外一口的阀座，所以会由于介质的堆积，造成阀门关闭不严或阀门卡死的现象。如图1和图3所示，本发明三通盘切阀门中两个出口所在的阀座为一体式阀座结构，阀盘2在两个出口 (第一出口 64和第二出口 65)之间切换过程中始终与阀座61形成无缝接触，从而可以有效地避免颗粒物质进入阀盘2和阀座61的接触面之间，另外，阀盘2的尖角结构，具有对固体颗粒清扫的功能，在阀盘2动作的同时，将阀盘2所扫过的区域内的固体颗粒清除干净，即可以保证阀盘2在运动过程中，通过阀盘2的尖角迅速地铲掉堆积在阀座61表面上的介质颗粒。由此可见，本发明三通盘切阀门中，阀盘2与阀座61的无缝接触和阀盘2的尖角设计从根本上延长了阀门的使用寿命。本发明三通盘切阀门的阀盘2和阀座61在使用过程中不断自研磨，使密封效果更佳。
所述阀芯曲柄4与所述阀盘2之间设置有第一弹性支撑装置，如图1和图5-1所示， 所述第一弹性支撑装置包括设置在所述阀芯曲柄4与所述阀盘2插接处的压縮的第一碟形 弹簧31，所述第一碟形弹簧31通过阀盘顶针3抵在阀座61上端面的一凹坑中，安装时 依靠第一碟性弹簧31的预紧力，使阀盘61非常紧密地密封阀座61，从而可以保证阀门 在工作状态下能够可靠地抵抗流体所产生的压力。通常可以按照碟形弹簧具有30%的压縮 量来进行计算，根据实际压力的大小可设计成不同的压縮量来进行抵消流体产生的压力， 从而保证阀门的严密关死。由图1和图5-1可以清楚地显示阀芯曲柄4、第一碟形弹簧31 和阀座之间的装配关系。在阀盘2中间可以加载多片上述第一碟性弹簧31，为在高温下 阀盘2的膨胀留有足够的膨胀空间，避免阀盘2的卡死。g卩阀盘2中间可以放置多片第 一碟性弹簧31，碟性弹簧安装时有一定的预紧力，第一碟性弹簧31的数量可以根据阀盘 2的膨胀量来确定，阀盘2的膨胀量可以根据实际温度的大小来计算，从而依靠碟形弹簧 进行阔盘2膨胀量的弹性补偿。
所述转轴10的内端部通过阀座61上的一凹坑插接在阀座61上，所述转轴与阀座之 间设置有第二弹性支撑装置，如图l和图5-3所示，所述第二弹性支撑装置包括设置在所 述转轴10与所述阀座61插接处的压縮的第二碟形弹簧32，所述第二碟形弹簧32通过转 轴顶针8抵在阀座61上端面的一凹坑中，转轴10端部的支撑结构是在转轴轴肩与凹坑台 阶面之间设置有轴座6，轴座6上设置有轴承，在阀座61上凹坑底面与转轴端部之间及 转轴轴肩与轴承之间分别设置有垫片5和垫片7，图5-3示出了该处第二弹性支撑装置的 局部结构，图5-3除了可以清楚地显示出转轴顶针8处的第二碟形弹簧32的装配关系之 外，还可以显示出所述转轴顶针8采用的是点接触的圆头结构，该圆头结构使转轴10上 固定的阔芯曲柄4更容易地在阀腔62内实现运动。
本发明三通盘切阀门中，上述第一和第二碟性弹簧由于与介质接触，因此其材料最好 选择HG-1耐高温材料，经过严格的弹性处理和应力试验，使碟性弹簧的使用性能优良， 从而保证了阀门的长期使用性。
所述上阀体1上设置有与所述阔腔62贯通的吹扫组件18，如图1和图2所示，吹扫 组件的具体实施方式
可以采用在上阀体1上开具温水吹扫孔，以用来定期吹扫或停车时吹 扫滞留在阀腔62内及阀盘2周围的固体颗粒，从而避免固体颗粒进入任何缝隙的可能。 另外，该温水吹扫孔结构的吹扫效果非常容易实现，克服了以前必须拆卸阀门才能完成的 工作，而且维护起来也更加方便。
本发明三通盘切阀门中的所述密封填料采用动态密封结构，如图1所示，所述动态密 封结构包括依次套在转轴上的填料衬垫34、填料35、填料压套36和填料压盖37，所述 填料压盖37与所述上阀体1之间通过双头螺柱38、第三碟形弹簧33和六角螺母39连接，由此可以清楚的显示出填料压盖37的动态密封。如图5-2所示，本发明中的填料密封装 置采用填料函动态密封设计，在螺母39下面设置多片第三碟性弹簧33，这种动态密封补 偿了由于压力变化或螺母39松动所带来的填料松动的问题，其密封效果更加稳定。
本发明三通盘切阀门中的下阀体充当阀座，所述阀盘2和阀座61的表面设置有喷涂 层，所述喷涂层采用碳化钨，通常，阀座61的上表面上按照阀盘2的运动轨迹进行喷涂 碳化钨处理，在整个运动过程中，阀盘2—直在阀座61上动作，始终没有脱离，阀盘2 依靠执行器来限位。阀座61和阀盘2的密封面在喷涂碳化钨后还要进行高精度研磨，表 面光洁度达到RaO. 1，硬度最好达到HRC70或HRC70以上，增加耐磨性和耐腐蚀性，可 以耐很高硬度的颗粒物质的冲刷，延长了密封面的使用寿命，使阀座61和阀盘2没有任 何密封间隙，从而保证了密封的可靠性和防止任何颗粒的进入。
本发明三通盘切阀门中，介质从上端流入，可利用介质的压力压縮阀盘，使阀盘与下 阀体密封更加严密，从而使密封更加可靠。
本发明三通盘切阀门中，上阀体法兰、上阀体(阀座)法兰与阀腔62的筒体接触部 分采用柔性石墨缠绕垫圈51密封结构，其耐压强度可以达到ANSI 2500#的压力等级的要 求，温度可达到600度的高温。
图2和图4示出了的本发明中传动机构采用的是由曲柄和连杆构成的四连杆传动机 构，包括与执行器连接轴12依次连接的A传动曲柄17、执行器连接块15、传动轴16、 执行器连接块15、 B传动曲柄19，本实施例中，每个执行器连接块15与两端的被连接件 之间分别设置有六角薄螺母57，每个传动曲柄与两端的被连接件之间采用销轴连接，如 阀芯曲柄4与转轴10之间的固定方式采用方形轴孔定位，而曲柄与执行器连接块之间采 用销14铰接，A传动曲柄和B传动曲柄与执行器连接块的铰接处采用无油轴承60，使传 动更加通畅，不会出现卡涉现象。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
， 上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技
权利要求
1.一种耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门，包括在上阀体和阀座之间形成的一个密闭的阀腔、上阀体上的进口和阀座上的第一出口和第二出口；其特征在于所述上阀体上通过一连接件与执行器固定；所述上阀体上铰接有转轴，所述转轴与上阀体之间的铰接处设置有密封填料；所述转轴的内端插入阀腔内，所述转轴的外端通过一曲柄连杆机构与执行器连接轴连接；所述转轴的内端与处于阀腔内的阀芯曲柄的一端固定，所述阀芯曲柄的另一端插接有阀盘，所述阀盘底面与所述阀座上表面为相互配合的密封面，所述阀盘侧面与底面交界处形成尖角形状，所述阀芯曲柄与所述阀盘之间设置有第一弹性支撑装置，所述阀芯曲柄带动所述阀盘在所述第一出口和第二出口之间切换；所述转轴的内端部插接在阀座的上表面上，所述转轴与阀座之间设置有第二弹性支撑装置。
2. 根据权利要求l所述的三通盘切阀门，其特征在于所述第一弹性支撑装置包括 设置在所述阀芯曲柄与所述阔盘插接处的被压縮的至少一个第一碟形弹簧，所述第一碟形 弹簧通过阀盘顶针抵在阀盘上端面的一凹坑中。
3. 根据权利要求l所述的三通盘切阀门，其特征在于所述第二弹性支撑装置包括 设置在所述转轴与所述阀座插接处的被压縮的至少一个第二碟形弹簧，所述第二碟形弹簧 通过转轴顶针抵在阀座上端面的一凹坑中。
4. 根据权利要求2或3所述的三通盘切阀门，其特征在于所述第一碟形弹簧和第二碟形弹簧采用HG-1高温弹簧合金材质制作。
5. 根据权利要求l所述的三通盘切阀门，其特征在于所述上阀体上设置有与所述 阀腔贯通的吹扫组件。
6. 根据权利要求l所述的三通盘切阔门，其特征在于所述密封填料采用动态密封 结构；所述动态密封结构包括依次套在转轴上的填料衬垫、填料、填料压套和填料压盖， 所述填料压盖与所述上阀体之间通过螺栓、至少一个被压縮的碟形弹簧和螺母连接。
7. 根据权利要求l所述的三通盘切阀门，其特征在于所述阀盘和阀座表面设置有喷涂层，所述喷涂层采用碳化钨，所述阀盘和阀座表面的粗糙度为RaO.l，所述阀盘和阀 座硬度在HRC70或HRC70以上。
8. 根据权利要求l所述的三通盘切阀门，其特征在于所述上阀体与所述阀腔的筒 体之间设置有密封垫圈，所述密封垫圈釆用柔性石墨缠绕垫圈。
全文摘要
本发明公开了一种耐磨损、抗颗粒的三通盘切阀门，包括在上阀体和阀座之间形成的一个密闭的阀腔、上阀体上的进口和阀座上的两个出口；上阀体上铰接有转轴，转轴与上阀体之间的铰接处设置有密封填料；转轴外端与执行器连接轴连接；转轴内端与阀腔内的阀芯曲柄固定，阀芯曲柄的另一端插接有阀盘，阀芯曲柄带动阀盘在第一出口和第二出口之间切换；阀盘侧面与底面交界处形成尖角形状，阀盘底面与阀座上表面为相互配合的密封面，阀芯曲柄与阀盘之间设置有第一弹性支撑装置；转轴的内端部插接在阀座的上表面，并设置有第二弹性支撑装置。利用本发明三通阀门可以延长阀门在固体粉尘、多晶硅、煤粉、矿浆等恶劣工况中的使用寿命。
文档编号F16K11/10GK101514755SQ20091006824
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者浩 汪, 苗同立, 柱 赵, 郭贵和, 源 黄 申请人:中国天辰工程有限公司;无锡市亚迪流体控制技术有限公司