高温金属硬密封蝶阀的制作方法

1.本实用新型涉及一种阀，尤其是一种高温金属硬密封蝶阀。


背景技术：

2.近年来，我国电力工业、航空航天、石油、化工行业发展迅速，并保持着持续发展的势头。目前，设备的高参数已是大势所趋。以催化裂化装置为例，需要用到高温金属硬密封蝶阀，介质为气、固两项，气体为氮气、co、氧气等，固体主要为粉尘，少于80ppm，颗粒≤10μm。正常工况下温度长期处于650℃～670℃，最高可达800℃，时间不超过15分钟，每年6次左右。
3.无论是加氢装置、催化裂化装置还是超临界的火力发电，高温阀门的用量一直非常巨大，对于专门针对催化裂化装置烟气系统等高温工况进行设计开发的产品，高温金属硬密封蝶阀的主要功能是高温工况实现管路介质的通断及调节。如何长久维持高温金属硬密封蝶阀的功能，是该领域面对的一大挑战。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种能够在高温下维持蝶阀功能并能长期运行使用的高温金属硬密封蝶阀。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的高温金属硬密封蝶阀，包括阀体单元、安装在所述阀体单元内的阀板单元，及能够使所述阀板单元转动的阀轴单元；以所述阀体单元的轴向为x方向，以所述阀轴单元的延伸方向为y方向，以所述阀体单元的一径向且垂直于x方向和y方向的方向为z方向；所述阀体单元具有呈中空且供所述阀板单元能够转动地安装的阀体、由所述阀体向内延伸的阀座，及由所述阀体沿y方向向外延伸的安装部；所述阀板单元能够相对所述阀体单元位于一密封位置，所述阀板单元具有与所述阀座密封连接的阀板、与该阀轴单元连接的连杆部，及连接所述阀板与所述连杆部的连接部；在与y方向垂直的xz面上，所述阀座的延伸方向与该z方向夹一第一夹角；所述阀板单元位于所述密封位置时，在所述xz面上，所述阀板单元的延伸方向与该z方向夹一与第一夹角相同的第二夹角。
6.本实用新型的高温金属硬密封蝶阀进一步设置为：所述阀座内表面堆焊有第一金属层，所述阀板临近所述阀座的侧面上具有与所述阀座密封连接的阀板密封面；所述阀板密封面投影在所述xz面上的两条线的延伸方向之间的夹角为18～40度；所述阀板密封面由堆焊的与第一金属层有硬度差的第二金属层构成；所述阀座具有一与所述阀板单元密封连接的密封面；在所述xz面上，所述密封面为一斜线，其与所述x方向的夹角为0～5度；所述阀座与所述阀板密封面的硬度差≥hrc5。
7.本实用新型的高温金属硬密封蝶阀进一步设置为：所述阀体内表面堆焊的第一金属层为stl12硬质合金，所述阀板的阀板密封面堆焊的第二金属层为stl6硬质合金。
8.本实用新型的高温金属硬密封蝶阀进一步设置为：所述阀板密封面投影在所述xz
面上的每一条线的延伸方向与该阀板单元的轴向之间的夹角为9～20度。
9.本实用新型的高温金属硬密封蝶阀进一步设置为：所述阀轴单元具有穿入所述连杆部及所述安装部中的阀轴，及连接执行机构并传动所述阀轴的传动部，所述阀轴与所述安装部之间设有填料；所述阀轴能转动地安装于所述连杆部及所述安装部内。
10.本实用新型的高温金属硬密封蝶阀进一步设置为：所述阀轴与所述阀板采用平键连接传动。
11.本实用新型的有益效果在于：借由所述阀板单元位于所述密封位置时，所述阀座的延伸方向与该z方向夹一第一夹角；所述阀板单元的延伸方向与该z方向夹一第二夹角，能够有效减小阀门开度行程范围，减小密封磨损情况，延长使用寿命，斜置结构使得介质密封力更有利于辅助密封。
附图说明
12.图1为一个示意图，示意说明本实用新型高温金属硬密封蝶阀的阀体单元、阀板单元的结构和相对位置关系。
13.图2为一个示意图，示意说明本实用新型高温金属硬密封蝶阀的主要元件和相对位置关系。
14.图3为一个放大示意图，示意说明图2中圆圈内的本实用新型高温金属硬密封蝶阀的阀板单元的阀板的结构。
15.图4为一个示意图，示意说明本实用新型高温金属硬密封蝶阀的加工方法中的得到阀体单元的加工方法。
16.图5为一个示意图，示意说明本实用新型高温金属硬密封蝶阀的加工方法中的得到阀板单元的加工方法。
具体实施方式
17.在以下的描述中，类似的元件以相同的标号表示，且对于方向用语，例如“x方向”、“y方向”、“z方向”等，仅为示意说明元件间的相对位置关系，并不能以此限定本实用新型的技术范围。
18.如图1、2所示，本实用新型高温金属硬密封蝶阀，包括阀体单元1、安装在所述阀体单元1内的阀板单元2，及能够使所述阀板单元2转动的阀轴单元3。
19.以所述阀体单元1的轴向为x方向，以所述阀轴单元3的延伸方向为y方向，以所述阀体单元1的一径向且垂直于x方向和y方向的方向为z方向。
20.所述阀体单元1具有呈中空且供所述阀板单元2能够转动地安装的阀体11、由所述阀体11向内一体延伸的阀座12，及由所述阀体11沿y方向向外延伸的安装部13。所述阀座12内表面堆焊有第一金属层。在与y方向垂直的xz面上，所述阀座12的延伸方向与该z方向夹一第一夹角。如图3所示，所述阀座12具有一临近所述阀板单元2的阀座侧面121及凸出于所述阀座侧面121并与所述阀板单元2密封连接的密封面122。在所述xz面上，所述密封面122为一斜线，其与所述x方向的夹角为0～5度。所述阀板单元2能够相对所述阀体单元1位于一密封位置。所述阀板单元2位于所述密封位置时，在所述xz面上，所述阀板单元2的延伸方向与该z方向夹一与第一夹角相等第二夹角。对于高温工况下的阀门，使用寿命短是一个通
病，因此将所述阀板单元2改为斜置结构，有效减小阀门开度行程范围(小于90度启闭)，减小密封磨损情况，延长使用寿命，斜置结构使得介质密封力更有利于辅助密封。对于使所述阀板单元2能够转动地安装在所述阀体11内，是本领域技术人员所熟知的技术，且并非本实用新型改进的重点，故在此不再赘述。
21.如图2、3所示，所述阀板单元2具有与所述阀座12密封连接的阀板21、与该阀轴单元3连接的连杆部22，及连接所述阀板21与所述连杆部22的连接部。所述阀板21具有一上表面、一下表面及连接所述上表面与下表面的侧面，所述侧面临近所述阀座12并具有与所述阀座12相对的基面211及凸出所述基面211并与所述阀座12密封连接的阀板密封面212。所述阀板密封面212由堆焊的与第一金属层有硬度差的第二金属层构成，所述阀板密封面212投影在所述xz面上的两条线的延伸方向之间的夹角为18～40度。在一可被替换的实施态样中，所述阀板密封面212投影在所述xz面上的每一条线的延伸方向与该阀板单元2的轴向之间的夹角为9～20度。所述每一个连杆部22供所述阀轴单元3穿设。
22.所述阀板单元2采用三维偏心斜置锥形阀座的结构，与通用密封蝶阀不同的是，其阀板相对阀体斜置；所述高温金属硬密封蝶阀启闭时，开启密封即脱离，关闭接触即密封，完全消除了阀门90
°
全旋转行程范围内阀板与阀座之间的相对摩擦，无需靠金属密封圈的弹性变形即可获得满意的密封效果。
23.由于没有弹性金属密封圈、密封圈压板和螺栓，完全靠阀板与阀座的金属硬密封结构密封，消除了紧固件脱落进入气轮机的安全隐患，使用更安全可靠。
24.为了保证好的密封效果，需要比软密封或软硬密封结合结构更大的密封比压，即所述阀板单元2在即将达到关闭位置时，执行机构需要施加很大力矩将所述阀板单元2的阀板21挤入阀座，要保证长期运行下还具备好的密封性能，阀板21的硬度是必须要保证的。在一个可替换的实施态样中，所述阀体11内表面堆焊的第一金属层为stl12硬质合金，所述阀板21的阀板密封面212堆焊的第二金属层为stl6硬质合金，不仅具备了较强的硬度，而且两者具有硬度差，且司太立材质在高温下具有很好的热强性，使用寿命更长。
25.为了提高抗冲刷性能，密封面硬化处理，堆焊硬质合金，阀座与阀板密封面硬度差≥hrc5，确保了密封的耐磨性、可靠性，抗冲刷性能好。
26.所述阀轴单元3具有穿入所述连杆部22及所述安装部13中的阀轴31，及连接执行机构并传动所述阀轴31的传动部32，所述阀轴31与所述安装部13之间设有填料、填料压盖。所述阀轴31能转动地安装于所述连杆部22及所述安装部13内。为了提高阀门高温情况下的可靠性，所述阀轴13与所述阀板21采用平键连接传动，有效防止高温工况阀轴伸长影响阀门的密封性能。所述阀轴单元3的结构是本领域技术人员所熟知的技术，且并非本实用新型改进的重点，故在此不再赘述。
27.本实用新型高温金属硬密封蝶阀，阀板相对阀体斜置，蝶阀在启闭时可以做到，开启密封即脱离，关闭接触即密封。密封副采用金属硬密封结构，无金属密封圈，两者保持合理的硬度差，可获得满意的密封效果。整体密封性能可靠，能够实现密封零泄漏，还能够耐高温，最高使用温度可达700℃。
28.下面就本实用新型高温金属硬密封蝶阀的加工方法进行说明。
29.所述加工方法包括得到阀体单元的加工和得到阀板单元的加工，及将阀体单元与阀板单元进行合镗轴孔加工工步。
30.如图4所示，得到阀体单元1的加工包括以下步骤：
31.步骤1
‑
1：将第一斜度板03安装在第一车床回转盘04上，利用自定心定位后锁紧。所述第一斜度板03围绕一第一旋转中心线旋转。在一可替换的实施态样中，所述第一斜度板03的斜度盘与水平方向夹一9度的夹角。
32.步骤1
‑
2：将一阀体单元初胚按照已计算合格的偏心距进行偏移校准后压紧，。在一可替换的实施态样中，所述第一旋转中心线与所述x方向夹一9度的夹角。
33.步骤1
‑
3：分多道小吃刀量进行该阀体单元初胚进行车削加工以使该阀体单元初胚具有一阀座胚体。在一可替换的实施态样中，所述阀座胚体的阀座侧面与所述x方向夹一5度的夹角，与所述第一旋转中心线夹一14度的夹角。
34.步骤1
‑
4：利用电动磨头对所述阀座胚体进行磨削工作，以形成所述阀座胚体的密封面。
35.步骤1
‑
5：对所述阀座进行pt检测。
36.如图5所示，得到阀板单元2的加工包括以下步骤：
37.步骤2
‑
1：将第二斜度板03’安装在第二车床回转盘04’上，利用自定心定位后锁紧；所述第二斜度板03’围绕一第二旋转中心线旋转。在一可替换的实施态样中，所述第二斜度板03’的斜度盘与水平方向夹一9度的夹角。
38.步骤2
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2：将阀板止口盘02按照已计算合格的偏心距进行偏移校准后压紧。在一可替换的实施态样中，所述第二旋转中心线与所述x方向夹一9度的夹角。
39.步骤2
‑
3：将一阀板单元初胚利用止口定位装入所述阀板止口盘02并拉紧。
40.步骤2
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4：粗车所述阀板单元初胚以使所述阀板单元初胚具有一阀板胚体。在一可替换的实施态样中，所述阀板胚体的侧面在xz面上的每一条投影线与所述第二旋转中心线夹一14度的夹角。
41.步骤2
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5：将所述阀板胚体进行堆焊处理。
42.步骤2
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6：按照步骤2
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3装夹定位后分多道小吃刀量进行所述阀板胚体的车削加工，以使所述阀板胚体能够初步形成与所述阀座胚体锥对锥的密封连接。
43.步骤2
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7：利用电动磨头对所述阀板胚体进行磨削工作，以形成所述阀板的基面与阀板密封面，以使所述阀板与所述阀座形成锥对锥的密封连接。
44.步骤2
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8：对所述阀板进行pt检测。
45.在具体实施过程中，所述第一斜度板03、第二斜度板03’可以为同一个或不同的斜度板，所述第一车床回转盘04、第二车床回转盘04’亦可以为同一个或不同的车床回转盘。
46.本实用新型高温金属硬密封蝶阀的加工方法能够保证所加工的高温金属硬密封蝶阀结构合理，特别是保证高温下的密封性能及长期运行下的寿命要求。
47.以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型的技术范围，但凡依照本实用新型的权利要求书和说明书所做的简单等效变化，皆属于本实用新型的范围。