固體顆粒介質(zhì)球閥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

摘 要：重點(diǎn)介紹了在煤化工行業(yè)中的固體顆粒介質(zhì)中常規(guī)的硬密封球閥由于結(jié)構(gòu)的不足會(huì)導(dǎo)致閥門使用出現(xiàn)異常情況影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過對(duì)球閥結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可以有效地提高以上工況下球閥的使用功效和周期。從而，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：固體顆粒 球閥 結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TH134 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0067-01

當(dāng)代，采用德士古，殼牌等系統(tǒng)對(duì)煤炭進(jìn)行深加工已成為主流。然而，無論哪一種系統(tǒng)的運(yùn)行都離不開硬密封球閥的使用。系統(tǒng)中對(duì)工作固體顆粒（煤粉，煤漿，煤灰及煤渣）位置處的球閥有很高的要求，也是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中最容易出現(xiàn)問題的地方。閥門使用性能的好壞及使用周期的長(zhǎng)短直接影響到系統(tǒng)的安全長(zhǎng)周期開車。

1 常規(guī)球閥的結(jié)構(gòu)

應(yīng)用在煤粉，煤漿，煤灰及煤渣系統(tǒng)中的常規(guī)閥門大多采用螺旋碟簧預(yù)緊補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，也有少數(shù)閥門采用碟簧預(yù)緊補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

對(duì)于大多數(shù)閥門使用的螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，雖有防塵圈能阻擋大顆粒介質(zhì)，然而一些細(xì)小顆粒，隨著閥門的使用還是會(huì)慢慢進(jìn)入彈簧部位，一旦進(jìn)入彈簧內(nèi)部則無法自動(dòng)清潔，直至填滿彈簧中腔造成彈簧無法壓縮而導(dǎo)致彈簧失效。直接導(dǎo)致閥門發(fā)生泄漏卡澀或開關(guān)不動(dòng)等狀況。

雖然少數(shù)閥門采用的碟簧結(jié)構(gòu)較螺旋碟簧結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)勢(shì)：碟簧的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，進(jìn)入到碟簧位置的物料相對(duì)螺旋碟簧較易排除，所以在上述工況中碟簧結(jié)構(gòu)更適用，但物料同樣會(huì)進(jìn)入碟簧部位，并在碟簧與閥體或閥帽之間形成的三角區(qū)域內(nèi)形成堆積。隨著壓力的變化，閥座組件會(huì)產(chǎn)生少量的位移，這時(shí)由于閥座移動(dòng)，碟簧變形而產(chǎn)生的空隙就會(huì)被固體顆粒介質(zhì)填滿，使碟簧無法復(fù)位，失去其固有的彈性補(bǔ)償功能而處于卡死狀態(tài)，從而造成閥球與閥座之間的摩擦力只增不減，越來越大，最終導(dǎo)致閥門開始出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，直至執(zhí)行器無法驅(qū)動(dòng)閥門，即閥門故障。

2 改進(jìn)球閥的結(jié)構(gòu)

為了解決上述現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，新結(jié)構(gòu)有效避免因物料堆積而造成閥門卡死的現(xiàn)象。

附圖說明。

圖1是改進(jìn)后金屬硬密封球閥的局部結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2是襯管的結(jié)構(gòu)示意圖（如圖1圖2）。

請(qǐng)參閱圖1～圖2，改進(jìn)型球閥結(jié)構(gòu)中包括球體1、閥座2、密封環(huán)3、壓環(huán)4、碟簧5、襯管6、閥體7。

改進(jìn)型結(jié)構(gòu)如下所示。

碟簧5與襯管6的一端面接觸，并壓在壓環(huán)4上；襯管6的與碟簧5接觸的端面上間隔地設(shè)有多個(gè)相互間隔的卸灰槽8；每個(gè)卸灰槽8包括兩個(gè)相交的球面8-1，且每個(gè)球面8-1分別與襯管6的內(nèi)壁面6-1以及外壁面6-2相交；每?jī)蓚€(gè)相鄰的卸灰槽8以一平臺(tái)隔開并通過一斜面8-2連通，斜面8-2分別與平臺(tái)所處的端面8-3及襯管6的外壁面6-2相交，且斜面8-2由兩個(gè)球面8-1分界。

本改進(jìn)球閥應(yīng)用時(shí)，由于碟簧5兩側(cè)是開放的，直接與閥門中的流通介質(zhì)相接觸，閥門中流動(dòng)的介質(zhì)在通過閥門時(shí)，進(jìn)入到碟簧5和襯管6間的空隙部位；由于碟簧5的內(nèi)周面高于卸灰槽7的最低面，所以進(jìn)入碟簧5部位的物料在堆積到一定量的情況下，會(huì)在重力的作用下向著相對(duì)較低的地方流動(dòng)，從而使物料通過與襯管6的內(nèi)壁面6-1、外壁面6-2以及端面連通的球面8-1和斜面8-2排出，在閥門進(jìn)行開關(guān)的過程中再排出閥門，從而避免碟簧5部位的物料堆積，保證閥座2的靈活性，使該處的扭矩很好地控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

3 兩種結(jié)構(gòu)的性能對(duì)比

本改進(jìn)型球閥結(jié)構(gòu)，它包括閥體、置于該閥體中的閥座和襯管，以及置于所述閥座中的球體。其中，所述閥座與襯管之間設(shè)有碟簧，所述襯管與碟簧接觸的端面上間隔地設(shè)有多個(gè)相互連通的卸灰槽。

在襯管結(jié)構(gòu)中，所述每?jī)蓚€(gè)相鄰的卸灰槽以一平臺(tái)隔開并通過一斜面連通，所述斜面分別與所述平臺(tái)所處的端面及所述襯管的外壁面相交。

在上述的閥門中，所述每個(gè)卸灰槽包括兩個(gè)相交的球面，且每個(gè)球面分別與所述襯管的內(nèi)壁面以及外壁面相交。

由于采用了上述的技術(shù)解決方案，球閥通過在襯管上增設(shè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的卸灰槽，使物料進(jìn)入碟簧部位后通過卸灰槽排出，而不會(huì)造成碟簧卡死，良好地保證了閥座的靈活性，從而防止了因物料堆積而造成的閥門卡澀或扭矩增大問題，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、成本較低、不易卡澀、運(yùn)行可靠、使用壽命大大延長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

通過對(duì)常規(guī)球閥結(jié)構(gòu)和改進(jìn)球閥結(jié)構(gòu)對(duì)比可知，碟簧加泄灰槽的組合結(jié)構(gòu)在煤粉，煤漿，煤灰及煤渣介質(zhì)中具有防物料堆積結(jié)而使彈性元件失效的特點(diǎn)，有效地延長(zhǎng)了惡劣工況下球閥的使用周期，為整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)行提供了保證。是固體顆粒介質(zhì)中理想的球閥結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊源泉.閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.