固定式硬密封鈦球閥

TA10固定式硬密封鈦球閥簡(jiǎn)介

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種硬密封鈦球閥，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的軟密封結(jié) 構(gòu)不能適應(yīng)較高溫度的使用環(huán)境，整個(gè)球閥使用壽命短的問(wèn)題，同時(shí)解決鈦材親和力的問(wèn)題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種硬密封鈦球閥，包括閥體及連接在閥體上 的閥體連接體，閥體中設(shè)置有閥芯室，該閥芯室的液體進(jìn)出口兩端設(shè)置有閥座，閥座中安裝 有柔性石墨墊和彈簧，該閥芯室中還設(shè)置有球形閥芯，球形閥芯通過(guò)閥桿與把手連接，閥桿 與閥體的接觸面設(shè)置有填料，填料的端頭與把手之間設(shè)置有填料壓蓋。本實(shí)用新型的硬密封鈦球閥，其特征還在于所述的閥座和球形閥芯均選用鈦材 料鑄件。本實(shí)用新型的裝置，采用鈦質(zhì)材料的硬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)球面面接觸，可在較高溫度 環(huán)境下使用，使用壽命大幅度提高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。

一種鈦材硬密封球閥,包括鈦制的閥體,閥座,球體和閥桿,閥桿的外壁處設(shè)置有填料,閥座和球體的表面均設(shè)置有硬化膜,且兩者硬密封配合,閥座活動(dòng)安裝在閥體內(nèi),在閥座上還加載有碟形彈簧,構(gòu)成密封磨損彈性補(bǔ)償機(jī)構(gòu).本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)合理,閥座和球體表面的硬化膜可以大大提高硬度和耐腐蝕性,兩者配合開(kāi)關(guān)靈活,不易磨損,并且蝶型彈簧能夠保證密封副有足夠的預(yù)緊力,即使出現(xiàn)密封面少量磨損,在彈性補(bǔ)償作用下閥門(mén)可以繼續(xù)保證有良好密封性能,可靠性高.是高溫高壓管路控制閥類(lèi)，采用球體及閥座硬化處理技術(shù)，使具球閥耐磨擦、耐沖擊及耐高溫等性能達(dá)到工況使用要求。為了確保閥門(mén)在各種溫度和壓力下的可靠密封，針對(duì)用戶(hù)的不同使用工況和要求，可以采用多種的球體和閥座的硬化技術(shù)，包括超音速?lài)娡?、鎳基噴焊、表面特殊硬化、硬質(zhì)合金噴焊以及采用高硬度陶瓷材料等，球體和閥座表面硬度一般可達(dá)到HRC60以上，可達(dá)HRC74以上。

摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種硬密封鈦球閥，包括閥體及連接在閥體上的閥體連接體，閥體中設(shè)置有閥芯室，該閥芯室的液體進(jìn)出口兩端設(shè)置有閥座，閥座中安裝有柔性石墨墊和彈簧，該閥芯室中還設(shè)置有球形閥芯，球形閥芯通過(guò)閥桿與把手連接，閥桿與閥體的接觸面設(shè)置有填料，填料的端頭與把手之間設(shè)置有填料壓蓋。本實(shí)用新型的鈦球閥，采用鈦質(zhì)材料的硬密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)球面接觸，可在較高溫度環(huán)境下使用，使用壽命大幅度提高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠。鈦以其良好的機(jī)械性能及優(yōu)異的耐蝕性，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥衛(wèi)生，制鹽、氯堿、等領(lǐng)城。在化工方面主要用作壓力容器，輸送管線及泵閥。其中鐵制固定式球閥，以其良好的密封性，優(yōu)異的耐蝕性能及適應(yīng)高的工作壓力等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工行業(yè)。

本文闡述固定式鈦球閥的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，主要研制工藝及其特點(diǎn)。鈦閥是一種具有高度化學(xué)活性的的金屬閥門(mén)，它對(duì)許多腐蝕介質(zhì)都呈現(xiàn)出特別優(yōu)異的耐腐蝕性。原因是鈦和氧有很好的親合力，極易與氧反應(yīng)而在其表面生成一層堅(jiān)固而致密的鈍性氧化薄膜。在許多苛刻腐蝕工況介質(zhì)中，鈦球閥的這層氧化薄膜十分穩(wěn)定，較難溶解，即使遭到破壞，只要有充足的氧，也能自行修復(fù)而很快重新生成。鈦具有比重輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐壓性好等突出優(yōu)點(diǎn)，鈦閥門(mén)被廣泛用于、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋工程、石油、化工、輕工、食品加工、冶金、電力、醫(yī)藥衛(wèi)生、儀器儀表等行業(yè)部門(mén)。

鈦球閥還具有優(yōu)良的耐海水腐蝕、耐海水沖刷的性能，因而成為艦船用耐海水腐蝕材料中的一顆“新星”，在艦船、濱海電站、海水淡化方面也得到廣泛的應(yīng)用。 鈦閥門(mén)由于它的性?xún)r(jià)比高，能抵抗多種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，在民用耐腐蝕工業(yè)輸送管線中，可解決不銹鋼、銅或合金鋼閥門(mén)難以解決的腐蝕問(wèn)題。具有安全、可靠，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。鈦閥門(mén)廣泛應(yīng)用于氯堿工業(yè)、純堿工業(yè)、制藥工業(yè)、化肥工業(yè)、精細(xì)化工業(yè)、紡織纖維合成和漂染工業(yè)，基本有機(jī)酸和無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)，硝酸工業(yè)等。

鈦合金球閥的耐蝕特點(diǎn)和應(yīng)用

鈦球閥在大氣、淡水、海水、高溫水蒸汽中，幾乎不腐蝕；

鈦球閥以及鈦閥門(mén)在堿性介質(zhì)中非常耐腐蝕；

鈦球閥在抗氯離子(CI)能力非常強(qiáng)，具有優(yōu)良的抗氯離子耐蝕能力；

鈦閥在王水、次氯酸鈉、氯水、濕等介質(zhì)中有很好的耐腐蝕性；

鈦球閥可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)距離控制，可配置電動(dòng)裝置、氣動(dòng)裝置、液動(dòng)裝置且均可實(shí)現(xiàn)4-20mA反饋信號(hào)的調(diào)節(jié)、PID控制、PLC控制，可控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)量及流量等參數(shù)；

適用介質(zhì)：氧化性腐蝕介質(zhì)。

鈦球閥技術(shù)規(guī)范

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T12237、API6D、ASME B16.34

結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度：GB/T12221、API6D、ASME B16.10

連接法蘭：HG、GB、JB、API、ANSI、ISO、BS、DIN、NF、JIS

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T9092、GB/T13927、API6D、API598  

鈦球閥主體材料

閥體、閥蓋：TA1、TA2、TA10、Gr2、Gr3

球體：TA1、TA2、TA10、Gr2、Gr3

閥桿：TA1、TA2、TA10、TC4、Gr2、Gr3、Gr5

密封圈：PTFE、RPTFE、PPL、PEEK..

1.1.2 材料選擇
根據(jù)使用溫度及醋酸的濃度，查知鈦的腐蝕率為 ＜0.127mm/a，和耐蝕不銹鋼及其它有色金屬相比，選擇 TA2即符合使用條件；根據(jù)使用的工作壓力，為了保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，選擇 TA2 鍛造件；根據(jù)使用溫度、工作壓力，選擇柔性石墨和浸銻石墨做密封材料。

1.1.3 本發(fā)明工作原理如下:
本發(fā)明采用高溫蒸汽沖洗結(jié)構(gòu)，利用右閥體上的高溫蒸汽沖洗口對(duì)球閥閥體內(nèi)腔進(jìn)行沖洗，防止介質(zhì)在內(nèi)壁堆積。本發(fā)明傳動(dòng)軸與閥球采用花鍵、平鍵的雙重傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，提高了傳動(dòng)軸與閥球的傳動(dòng)精度及可靠性。本發(fā)明傳動(dòng)軸與閥球軸孔采用定位環(huán)來(lái)徑向定位，消除花鍵加工收尾部分與閥球軸孔配合間隙，保證配合定位的可靠性。本發(fā)明右閥體底部安裝了頂桿裝置，通過(guò)此裝置支撐閥球，可很方便的調(diào)節(jié)閥球位置，同時(shí)減輕了閥球自重對(duì)閥座產(chǎn)生的擠壓。本發(fā)明閥球材質(zhì)選用TC11，具有較高的室溫、高溫拉伸和蠕變強(qiáng)度，具有良好的工藝性能，適合各種形式的機(jī)加工。本發(fā)明閥球與閥座表面采用PVD表層涂覆TIN處理工藝。

1.2 技術(shù)關(guān)鍵
由于使用壓力高達(dá) 9.8MPa，因此，密封及承壓是技術(shù)關(guān)鍵，在研制過(guò)程中，采用了 3 項(xiàng)措施，解決了這一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

① 保證球體與上下球桿的同軸度；

② 保證上下球桿與 Φ80mm 通孔的垂直度；

③ 保證球面粗糙度。

通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的工裝胎具及加工與密封工藝，達(dá)到了密封與承壓目標(biāo)，一次試較成功。

1.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鈦制固定式球閥與浮動(dòng)式球閥相比具有以下 3 個(gè)特點(diǎn)。

（1）在密封原理上，采用后密封。

（2）適用于高壓、粘稠液體。

普通的浮動(dòng)式鈦球閥在高壓時(shí)不可靠，在介質(zhì)為粘稠液體時(shí)，球與密封環(huán)之間微小的浮動(dòng)間隙易造成堵塞，從而使閥門(mén)啟閉困難或失去密封作用。而采用固定式鈦球閥，因使用了彈簧，使密封環(huán)與球體始終保持緊密接觸，利用高壓介質(zhì)達(dá)到良好密封的效果。

（3）采用線密封

普通浮動(dòng)式鈦球閥的球體與密封環(huán)之間為球面密封，其單位面積上的密封比壓小，且在高壓時(shí)，微觀面上的凸凹點(diǎn)易引起泄漏，達(dá)不到密封要求。而固定式鈦球閥其球體與密封環(huán)之間采用線密封，增加了單位面積的密封比壓，且壓力越高，密封的效果越好，從而保證了高壓工作的可靠性。

【Q47W 不銹鋼固定式硬密封球閥參數(shù)】

TA10固定式硬密封鈦球閥安裝尺寸連接

2 結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有固定式鈦球閥，只有浮動(dòng)式鈦球悶，在世界上只有美國(guó)、德國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家可以生產(chǎn)固定式鈦球閥，為了滿(mǎn)足石化行業(yè)使用工作壓力高、密封性好、具有良好的耐蝕性等要求，拓寬鈦材的使用范圍，進(jìn)行了固定式鈦球閥的設(shè)計(jì)與研制．研制出了 DN80，DN50，DN40，DN25，且使用壓力高達(dá) 9.8MPa 的固定式鈦球閥，，為批量生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，為大型石化企業(yè)耐腐蝕設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化改造提供了技術(shù)及物質(zhì)保證。
（1）設(shè)計(jì)研制的固定式高壓鈦球閥，滿(mǎn)足了石化工業(yè)的需要，使用情況良好。

（2）固定式高壓鈦球閥具有高壓使用可靠、密封良好等特點(diǎn)。

（3）設(shè)計(jì)研制的固定式高壓鈦球閥，在技術(shù)水平上屬?lài)?guó)內(nèi)，且達(dá)到了同類(lèi)產(chǎn)品水平。

操作使用

1、操作前須確認(rèn)管路和閥已被沖洗過(guò)。

2、閥的操作按執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入信號(hào)大小帶動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)完成：正向旋轉(zhuǎn)1/4圈（90°）時(shí)，閥關(guān)斷。反向旋轉(zhuǎn)1/4圈（90°）時(shí)，閥開(kāi)啟。

3、當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方向指示箭頭與管線平行時(shí)，閥門(mén)為開(kāi)啟狀態(tài)；指示箭頭與管線垂直時(shí)，閥門(mén)為關(guān)閉狀態(tài)。

法蘭硬密封球閥施工、安裝要點(diǎn)

1）、安裝位置、高度、進(jìn)出口方向必須符合設(shè)計(jì)要求，連接應(yīng)牢固緊密。

2）、安裝在保溫管道上的各類(lèi)手動(dòng)閥門(mén)，手柄均不得向下。

3）、閥門(mén)安裝前必須進(jìn)行外觀檢查，閥門(mén)的銘牌應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用閥門(mén)標(biāo)志》GB 12220的規(guī)定。對(duì)于工作壓力大于1.0 MPa 及在主干管上起到切斷作用的閥門(mén)，安裝前應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性能試驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用。強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為公稱(chēng)壓力的1.5倍，持續(xù)時(shí)間不少于5min，閥門(mén)殼體、填料應(yīng)無(wú)滲漏為合格。嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)壓力為公稱(chēng)壓力的1.1倍；試驗(yàn)壓力在試驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間應(yīng)符合GB 50243標(biāo)準(zhǔn)要求，以閥瓣密封面無(wú)滲漏為合格。

4）、閥法蘭與管線法蘭間按管路設(shè)計(jì)要求裝上密封墊。

5）、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球閥，按產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)的規(guī)定安裝。

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