【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及閘閥，特別是涉及一種高溫高壓自密封閘閥。
技術(shù)介紹
1、閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制裝置，是用來控制管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)、具有可動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械產(chǎn)品的總體。它具有導(dǎo)流、截流、調(diào)節(jié)、控制流向、分流或調(diào)壓、卸壓等功能。閥門廣泛應(yīng)用于需要進(jìn)行流體(液體、氣體、氣固、液固)控制的國計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域，如石油、天然氣、石油化工、煉油及煤炭深加工和管道輸送系統(tǒng)；海洋工程及海洋油氣系統(tǒng)；化工、醫(yī)藥和食品生產(chǎn)系統(tǒng)；水電、火電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)；氫能生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)應(yīng)用、光熱、地?zé)帷⑻柲軕?yīng)用等新能源系統(tǒng)；城市和工業(yè)應(yīng)用的給排水、供熱及燃?xì)庀到y(tǒng)；冶金生產(chǎn)系統(tǒng)；航空、船舶、車輛以及各種運(yùn)動(dòng)機(jī)械的流體系統(tǒng)；水利工程、森林、糧油種植排灌系統(tǒng)。在核燃料與核技術(shù)、航天、航空、艦船等軍工領(lǐng)域中也會(huì)用到各種特殊性能的閥門。
2、由于閥門運(yùn)行的系統(tǒng)、流體和環(huán)境類型多種多樣，因此，閥門具有多種設(shè)計(jì)和類型。閥門按用途和作用可分為截?cái)嚅y類、止回閥類、分流閥類、安全閥類、調(diào)節(jié)閥類等；按壓力可分為真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥和超高壓閥；按工作溫度可分為高溫閥、中溫閥、常溫閥、低溫閥和超低溫閥；按閥體材料可分為非金屬閥門、金屬閥門。目前，最常見的閥門類型包括閘閥、截止閥、球閥、蝶閥、隔膜閥、旋塞閥、止回閥、安全閥、減壓閥、疏水閥等。
3、在各種類型的閥門中，閘閥在實(shí)際工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中最為常見。閘閥的原理是閘板在動(dòng)力源的帶動(dòng)下沿著閥體內(nèi)腔軸線垂直移動(dòng)，在輸送管線中用于切斷介質(zhì)，即全開或全關(guān)使用。閘閥主體結(jié)構(gòu)由閥桿、閥蓋、閥座、閘板、閥體等幾部分組成。它可以適用
4、閘閥通常有單閘板、雙閘板、楔式、平行式等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中楔式雙閘板(z42、z62系列)及楔式彈性閘板(z40、z60系列)應(yīng)用最為廣泛，前者關(guān)閉時(shí)閘板自動(dòng)吻合兩側(cè)閥座，自動(dòng)補(bǔ)償楔角的加工位置誤差；后者則依靠閘板中部的彈性槽，靠閥桿的軸向推力補(bǔ)償楔角的加工位置誤差，兩者均能夠達(dá)到較好的密封效果。
5、在加熱密閉容器中的水時(shí)，水的體積增大而不能擴(kuò)散，引起壓力上升。由于水在汽化時(shí)的體積膨脹量比閥體用材料的膨脹量大得多，因而產(chǎn)生異常的升壓，導(dǎo)致閥體被破壞。在閥體內(nèi)不僅有水，而且有水和蒸汽的混合。在輸油管線用和液化天然氣用的閥門中，由于流體沒有擴(kuò)散余地，閥門在密閉狀態(tài)下加熱(包括日光加熱)，都會(huì)引起異常的升壓現(xiàn)象。如圖1所示，以橫坐標(biāo)代表水被加熱到的溫度(℃)，以縱坐標(biāo)代表水被加熱后引起的壓力升值(bar)，以坐標(biāo)圖中黑色曲線代表截留在閥門中腔的水的體積百分比，當(dāng)充水量100％時(shí)，溫度上升至60℃-70℃，壓力上升至50mpa；當(dāng)充水量30％時(shí)，加熱至500℃，內(nèi)壓達(dá)到50mpa。
6、引起閥門異常升壓現(xiàn)象以楔式閘閥和平行式雙向密封閘閥為主。因?yàn)檫@類閥門完全關(guān)閉時(shí)，閥門密封，體腔內(nèi)充滿流體。加熱后，體腔內(nèi)流體蒸發(fā)，體積膨脹，產(chǎn)生異常升壓現(xiàn)象。特別是火力發(fā)電廠等的鍋爐給水加熱器的旁通閥，常閉閥門內(nèi)充滿著水。在啟動(dòng)時(shí)，閥門的出入口側(cè)流動(dòng)高溫流體，閥門受熱引起異常升壓。
7、正是由于楔式閘閥和平行式雙閘板閘閥雙側(cè)的優(yōu)良密封，在某些場(chǎng)合會(huì)產(chǎn)生中腔壓力異常升高現(xiàn)象，即當(dāng)高溫高壓流體(液體或氣體)被封堵于閥門中腔時(shí)，若上游側(cè)流體溫度升高，中腔流體會(huì)被熱傳遞溫度同步升高，由于中腔體積無法擴(kuò)大，封堵中腔流體由冷態(tài)變?yōu)闊釕B(tài)時(shí)，液體可能迅速汽化，導(dǎo)致壓力急劇升高，增高的壓力常常是幾何級(jí)數(shù)。
8、閥門超壓工作的后果是十分嚴(yán)重的。閥門中腔異常升壓時(shí)，其承壓件及啟閉件的工作應(yīng)力(如閥桿及閘板架的使用應(yīng)力)均會(huì)急劇增加，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力會(huì)不堪重負(fù)，甚至無法啟動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)閥桿拉斷、閘板架斷裂、電機(jī)燒壞，這些現(xiàn)象在許多高壓大口徑閘閥中屢見不鮮，不少用戶常常抱怨這是閘板“咬死”，其實(shí)“咬死”的真實(shí)原因常常是中腔的異常升壓這一“隱形殺手”。
9、典型的案例，如z962y系列楔式雙閘板閘閥運(yùn)用于火電廠給水系統(tǒng)及其旁路時(shí)，這類閥門一般先在冷態(tài)作水壓試驗(yàn)后關(guān)閉，當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)，系統(tǒng)溫度升高至250℃-300℃時(shí)，由于溫度急劇升高，封閉閥體中腔的冷態(tài)水溫會(huì)同步急劇升高汽化，使流體體積增大，壓力升高，壓力作用在閥蓋上并推動(dòng)閥蓋上升，導(dǎo)致閥蓋與閥體之間的非金屬自密封環(huán)被過度壓縮，由于閥蓋上升高度已經(jīng)超過非金屬自密封環(huán)其許用壓縮量，此時(shí)，若要開啟閥門將會(huì)導(dǎo)致中腔汽化的蒸汽噴出而造成安全事故。
10、異常升壓的形成在許多閘閥的應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)驚人相似地發(fā)生，因?yàn)槠浒l(fā)生的兩大要素在許多工業(yè)系統(tǒng)是相似的，即系統(tǒng)介質(zhì)在開機(jī)后，由冷態(tài)變熱態(tài)；閘板在冷態(tài)關(guān)閉，熱態(tài)時(shí)開啟。因而若不對(duì)系統(tǒng)采取措施，異常升壓對(duì)系統(tǒng)的破壞幾乎是無法避免的，其主要有如下三方面危害：
11、(1)對(duì)閥門本身的破壞
12、閥門殼體、閥蓋及閥桿零件的強(qiáng)度一般以閥門的公稱壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，異常升壓時(shí)，其開啟壓力會(huì)成倍提高，導(dǎo)致相關(guān)零件的使用應(yīng)力成倍升高，當(dāng)材料實(shí)際應(yīng)力超過許用應(yīng)力時(shí)，高應(yīng)力部位會(huì)產(chǎn)生斷裂破壞，導(dǎo)致閥門無法開啟，閥門整機(jī)將損壞或報(bào)廢。
13、(2)對(duì)系統(tǒng)安全的破壞
14、顯而易見，殼體、閥蓋等承壓件超壓時(shí)是非常危險(xiǎn)的，一旦超壓其薄弱部位或許會(huì)先發(fā)生穿孔，引起介質(zhì)外漏；其填料及自密封圈部位往往會(huì)被高壓流體沖出，引起介質(zhì)大量外漏。當(dāng)介質(zhì)是高溫氣體、有毒氣體、有害氣體時(shí)會(huì)更加嚴(yán)重，甚至?xí)斐稍O(shè)備與人員的傷害。
15、(3)對(duì)生產(chǎn)控制流程造成巨大損失
16、閥門的正常啟閉是各類工業(yè)流程控制的關(guān)鍵，一旦這種控制無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)癱瘓須停機(jī)檢修，這將會(huì)造成巨大的直接或間接損失。
17、目前，高溫高壓自密封閘閥的自密封環(huán)普遍采用非金屬自密封環(huán)，該非金屬自密封環(huán)采用金屬包角的結(jié)構(gòu)，但自密封閥蓋沒有設(shè)置防止自密封環(huán)超過壓縮極限的限位結(jié)構(gòu)。如圖2所示，現(xiàn)有的高溫高壓自密封閘閥的閥體01的上部固定有牽制環(huán)02，自密封閥蓋03通過牽制螺栓04和牽制螺母05與牽制環(huán)02連接，閥體01靠近內(nèi)牽制環(huán)02與自密封閥蓋03之間的位置處由上至下依次設(shè)置有四開環(huán)06、壓板07以及非金屬自密封環(huán)08。
18、然而，此種結(jié)構(gòu)的弊端是，自密封閥蓋03采用常規(guī)通用結(jié)構(gòu)，即自密封閥蓋03上沒有設(shè)置防止非金屬自密封環(huán)08無限壓縮的限位結(jié)構(gòu)。而非金屬自密封環(huán)08由于其材質(zhì)通常為柔性石墨，石墨為可壓縮材料，但是要保證其密封，不能被過度壓縮，即非金屬自密封環(huán)08的壓縮量不能超過其保證密封的壓縮裕量。目前柔性石墨材質(zhì)的非金屬自密封環(huán)08推薦的壓縮量為(12±5)％，也就是說，非金屬自密封環(huán)08的最大許用壓縮量為17％，一旦非金屬自密封環(huán)08的壓縮量超過該數(shù)值，非金屬自密封環(huán)08就會(huì)被壓潰而失去密封作用。
19、可見，如何提供一種防止非金屬自密封環(huán)壓潰的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高溫高壓自密封閘閥，包括閥體和自密封閥蓋，所述閥體的上部固定有牽制環(huán)，所述自密封閥蓋設(shè)置于所述閥體內(nèi)，并位于所述牽制環(huán)的下方，且所述自密封閥蓋通過牽制螺栓和牽制螺母與所述牽制環(huán)連接，所述閥體內(nèi)靠近所述牽制環(huán)與所述自密封閥蓋之間的位置處由上至下依次設(shè)置有四開環(huán)、壓板以及非金屬自密封環(huán)；其特征在于：所述閥體的內(nèi)壁上設(shè)置有卡固槽，所述卡固槽用于安裝所述四開環(huán)，所述四開環(huán)的外圓面能夠嵌設(shè)于所述卡固槽內(nèi)，并通過緊固組件與所述閥體固定連接；所述四開環(huán)的內(nèi)圓面下部設(shè)置有限位槽，當(dāng)所述閥體的閥門中腔異常升壓時(shí)，所述限位槽能夠與所述自密封閥蓋抵接，以限制所述自密封閥蓋向上的位移，從而使得所述非金屬自密封環(huán)的壓縮量小于其許用壓縮量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓自密封閘閥，其特征在于：所述緊固組件包括多個(gè)工藝螺釘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫高壓自密封閘閥，其特征在于：所述四開環(huán)上沿周向均布有多個(gè)工藝螺孔，所述工藝螺孔沿所述四開環(huán)的徑向延伸；所述閥體的側(cè)壁上沿周向均布有多個(gè)工藝孔，所述工藝孔貫穿所述卡固槽，并沿所述卡固槽的徑向延伸；所述工藝螺釘與所述工藝螺孔以及
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫高壓自密封閘閥，其特征在于：所述工藝螺孔設(shè)置有四個(gè)，四個(gè)所述工藝螺孔分別位于所述四開環(huán)的四個(gè)分環(huán)的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的高溫高壓自密封閘閥，其特征在于：所述非金屬自密封環(huán)為柔性石墨非金屬自密封環(huán)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高溫高壓自密封閘閥，包括閥體和自密封閥蓋，所述閥體的上部固定有牽制環(huán)，所述自密封閥蓋設(shè)置于所述閥體內(nèi)，并位于所述牽制環(huán)的下方，且所述自密封閥蓋通過牽制螺栓和牽制螺母與所述牽制環(huán)連接，所述閥體內(nèi)靠近所述牽制環(huán)與所述自密封閥蓋之間的位置處由上至下依次設(shè)置有四開環(huán)、壓板以及非金屬自密封環(huán)；其特征在于：所述閥體的內(nèi)壁上設(shè)置有卡固槽，所述卡固槽用于安裝所述四開環(huán)，所述四開環(huán)的外圓面能夠嵌設(shè)于所述卡固槽內(nèi)，并通過緊固組件與所述閥體固定連接；所述四開環(huán)的內(nèi)圓面下部設(shè)置有限位槽，當(dāng)所述閥體的閥門中腔異常升壓時(shí)，所述限位槽能夠與所述自密封閥蓋抵接，以限制所述自密封閥蓋向上的位移，從而使得所述非金屬自密封環(huán)的壓縮量小于其許用壓縮量。
2....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張清雙，陳錦標(biāo)，景正，楊佳奇，孟凡祥，李銘軒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京市閥門總廠股份有限公司，
類型：新型
國別省市：
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