一种PDS高频开关球阀的制作方法

一种pds高频开关球阀
技术领域
1.本发明属于控制阀技术领域，涉及一种pds高频开关球阀。


背景技术：

2.pds 高频开关球阀用于聚丙烯装置反应器产品出料系统的控制，装置有自动控制阀门139 台，其性能好坏直接影响装置是否长久稳定运行。pds 高频开关球阀作为聚丙烯装置中的关键设备，要求具有动作速度快，高频开关，使用寿命长，耐磨损、抗冲刷，密封性能好等特点。特别是聚丙烯卸料系统 pds高频开关球阀，是聚丙烯生产工艺中的核心部件，使用寿命要求达到 100 万次。按照相关专利商要求，pds高频开关球阀在正常使用情况下寿命大于20 年，阀门整体无故障状态下运行 5 年，确保其安全性、可靠性。目前国内聚丙烯装置上的关键 pds 高频开关球阀大部分是国外进口品牌，如argus、ktm、metso等。由于pds高频球阀的介质工况较为严苛，介质含气固双相，工况压差高并有高自聚性，同时阀门动作开关频繁，导致pds高频开关球阀易出现卡、冒、滴、漏等问题。传统的pds高频开关球阀采用单片碟形弹簧为阀座提供预紧力，碟簧压缩量不易控制，压缩量过大将导致阀门预紧扭矩偏大，长期高频动作后易出现卡顿现象，降低阀门使用寿命；压缩量过小将会引起密封比压不足，出现内漏情况。其次，传统pds高频开关球阀使用一段时间后，反应器中自聚性介质容易沉积在阀球表面，由于阀球、阀座密封面硬化层硬度不足，容易出现密封面拉伤情况，最终导致阀门内漏以及阀门卡顿。最后，由于阀杆密封填料缺乏补偿设计，高频动作后填料磨损，容易出现外漏问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种pds高频开关球阀，本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种低扭矩、高寿命、高性能的pds高频开关球阀，其结构巧妙、设计合理，适用于聚丙烯生产装置，能够明显改善阀门长时间高频动作后出现的卡、冒、滴、漏问题。
4.按照本发明提供的技术方案：一种pds高频开关球阀，包括中阀体，中阀体两侧安装侧阀体，中阀体上安装上盖，侧阀体与中阀体之间转动设有阀球，中阀体上部、上盖中转动安装阀杆，上盖与阀杆之间设有填料组件，阀杆下部与阀球上部通过花键结构连接，侧阀体与阀球之间设有阀座组件；阀座组件包括阀座，阀座套设在侧阀体内侧的阀座安装台上，阀座与侧阀体之间由外至内设有碟形弹簧组、阀座支撑环、密封件、石墨盘根；碟形弹簧组包括两个碟形弹簧，碟形弹簧之间设有隔板，两侧碟形弹簧分别抵住侧阀体与阀座支撑环。
5.作为本发明的进一步改进，碟形弹簧组、阀座支撑环、密封件套设在阀座外周，密封件可选用o形密封圈、平衡环及石墨密封环。
6.作为本发明的进一步改进，中阀体两侧为中道法兰，中阀体中道法兰与侧阀体通过螺栓连接；中阀体中贯穿设有阀球转动腔，侧阀体分别为左侧进口侧阀体和右侧出口侧阀体，左侧进口侧阀体中贯穿设有介质进通道，右侧出口侧阀体中贯穿设有介质出通道；介
质进通道、阀球转动腔、介质出通道依次连通；阀座分别安装在左侧进口侧阀体和右侧出口侧阀体的阀座安装台上。
7.作为本发明的进一步改进，阀球上下端分别套设阀球支撑板，2个阀球支撑板位于两边侧阀体之间；中阀体上通过螺钉安装上盖；阀杆下部为外花键结构，阀球上部设有适配的内花键结构。
8.作为本发明的进一步改进，侧阀体流道内腔安装防尘圈。
9.作为本发明的进一步改进，阀球与阀座设有适配的密封面，密封面均采用合金粉末熔覆硬化处理。
10.作为本发明的进一步改进，阀座密封面四周设有刮角。
11.作为本发明的进一步改进，填料组件套设于上盖中，填料组件包含由下至上设置的填料垫、填料组，填料组为上下双层填料，上下双层填料中间设有填料隔套，填料组上层为低泄漏填料，由4圈石墨环组成，其截面呈蝶形；填料组下层为2圈石墨环组成。
12.作为本发明的进一步改进，阀杆通过上衬套和下衬套形成双导向支撑，上衬套位于填料隔套内周，下衬套套设于中阀体中；下衬套底部安装防尘圈。
13.作为本发明的进一步改进，阀杆下部设有限位凸台，上盖下部抵住限位凸台，上盖下部安装平面轴承，平面轴承与阀杆下部的限位凸台接触。
14.本技术的积极进步效果在于：1、本发明中的阀座预紧弹簧设计为双碟簧结构，充分利用双碟簧的弹性载荷特性，灵活调整阀座密封比压，有效控制阀门操作扭矩，提高阀门使用寿命。
15.2、本发明中的阀座尾部及阀座大端设计防尘圈，兼具防火及防堵双重功效，避免反应器内粉料及颗粒性介质进入阀座背部，堵塞密封元件。
16.3、本发明中的阀球表面与阀座密封面采用ni65 wc合金粉末熔覆硬化处理，硬度＞hrc65，防止长期高频开关后，拉伤球、座密封面。
17.4、本发明中的阀杆通过peek衬套（＜250℃以下）或复合材料衬套（250-350℃）形成双导向支撑，分解工况压力形成的侧向不平衡力，确保阀杆回转运动的同轴度，保护填料系统。
附图说明
18.图1为本发明阀门的正视图。
19.图2为本发明阀门的剖视图。
20.图3-5为本发明密封件三种结构放大图。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
23.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，“包括”和“具有”等类似术语，是指除了已经在“包括”和“具有”中所罗列的那些内容以外，还可以“包括”和“具有”其它尚未罗列的内容；例如，可以包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于已经清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.图1-5中，包括侧阀体1、中阀体2、阀座组件3、阀球4、阀杆5、上盖6、填料组件7、支撑板8、防尘圈9、下衬套10、平面轴承11等。
25.如图1所示，本发明是一种pds高频开关球阀，包括中阀体2，中阀体2两侧安装侧阀体1，中阀体2上安装上盖6，侧阀体1与中阀体2之间转动设有阀球4，中阀体2上部、上盖6中转动安装阀杆5，上盖6与阀杆5之间设有填料组件7，阀杆5下部与阀球4上部通过花键结构连接，侧阀体1与阀球4之间设有阀座组件3。
26.如图2所示，中阀体2 两侧为中道法兰，中阀体2 中道法兰与侧阀体1通过螺栓连接，二者连接处设计为双重冗余密封结构。
27.中阀体2 中贯穿设有阀球转动腔，侧阀体1分别为左侧进口侧阀体1-1和右侧出口侧阀体1-2，左侧进口侧阀体1-1中贯穿设有介质进通道，右侧出口侧阀体1-2中贯穿设有介质出通道。介质进通道、阀球转动腔、介质出通道依次连通。阀座3d分别安装在左侧进口侧阀体1-1和右侧出口侧阀体1-2的阀座安装台上。
28.阀球4上下端分别套设阀球支撑板8，2个阀球支撑板8位于两边侧阀体1之间。阀球4在转动过程中，通过支撑板8的固定，阀球4轴线保持不动，形成一种固定球结构。
29.为了保持阀球4的转动顺滑，阀球4与阀球支撑板8之间设有润滑轴套。
30.中阀体2上通过螺钉安装上盖6。
31.阀杆5下部为外花键结构，阀球4上部设有适配的内花键结构。满足500万次工况条件下的开关动作要求。
32.阀座组件3包括阀座3d，阀座3d套设在侧阀体1内侧的阀座安装台上，阀座3d与侧阀体1之间由外至内设有碟形弹簧组3b、阀座支撑环3c、密封件、石墨盘根3f。碟形弹簧组3b、阀座支撑环3c、密封件套设在阀座3d外周，碟形弹簧组3b包括两个碟形弹簧，碟形弹簧之间设有隔板，两侧碟形弹簧分别抵住侧阀体1与阀座支撑环3c，碟形弹簧组3b通过阀座支撑环3c对阀座3d背后施加预紧力，使阀座3d紧贴阀球4。密封件选用o形密封圈3e、平衡环3g及石墨密封环3h，如图3-5所示，以满足多种工况条件要求。
33.阀座3d大端外周开设石墨盘根安装环槽，用于安装石墨盘根3f，石墨盘根3f兼具防火与防堵功能。
34.侧阀体1流道内孔开设防尘圈安装环槽，槽中安装防尘圈3a。防尘圈3a防止粉尘颗粒性介质进入阀座3d尾部，避免碟形弹簧组3b回弹空间被堵塞。
35.阀球4与阀座3d设有适配的密封面，密封面均采用合金粉末熔覆硬化处理，硬度＞hrc65。阀座3d密封面内外径边缘设有刮角，可将沾粘在阀球4上的杂质刮擦，避免杂质刮伤密封面。
36.填料组件7套设于上盖6中，填料组件7包含由下至上设置的填料垫7a、填料组7d，
填料组7d为上下双层填料，上下双层填料中间设有填料隔套7b，填料组7d上层为低泄漏填料，由4圈石墨环组成，其截面呈蝶形，自带弹性补偿功能，实现长期高频动作后阀门仍满足低泄漏要求；填料组7d下层由2圈石墨环组成。
37.阀杆5通过上衬套7c和下衬套10形成双导向支撑，确保阀杆回转运动的同轴度。上衬套7c位于填料隔套7b内周。下衬套10套设于中阀体2中，提供阀杆回转支撑作用，有效消除介质压力作用在阀杆5上的不平衡力，以保护填料系统。
38.下衬套10底部安装防尘圈9，防止粉尘颗粒性介质进入阀杆5旋转通道，造成介质在阀杆5和下衬套10之间堆积，引起阀门卡涩。
39.阀杆5下部设有限位凸台，上盖6下部抵住限位凸台，防止阀杆5窜出。
40.为了使阀杆5转动更顺滑，在上盖6下部安装平面轴承11，平面轴承11与阀杆5下部的限位凸台接触。
41.阀球4中设有介质通道。
42.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。