1500℃超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】
[0001]本發(fā)明屬于閥門制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于超過金屬熔化溫度的超高溫工況下的閥門中與介質(zhì)接觸的閥座的結(jié)構(gòu)，具體指一種能滿足1500 °C超高溫介質(zhì)的具有水冷結(jié)構(gòu)的閥座結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在800°C左右較低溫度等級的高溫閥門，國內(nèi)外有完全采用非金屬制作的閥門，但由于非金屬材料的屬性不能滿足急冷急熱及高壓工況的要求；且非金屬材料做閥座密封面時硬度較大，不能與閥瓣形成可靠的密封副。國內(nèi)外還有采用水冷措施使閥門能正常工作的，但這樣會使介質(zhì)的熱損失太大，會使閥門出口介質(zhì)達(dá)不到試驗的要求(水冷降溫太快，高溫介質(zhì)溫度被降得太多達(dá)不到實驗要求)，因而不能被采用。根據(jù)目前國內(nèi)外相關(guān)資料，在抗高溫領(lǐng)域，沒有能滿足1500°C超高溫高壓高速工況下能安全工作的閥門。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種能在超過金屬熔化溫度的超高溫工況下安全可靠運行的閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)。
[0004]為此，所采用的技術(shù)方案為:
一種1500 °C超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，包括閥座和閥底座，所述閥座由正常流道區(qū)域和閥座密封面區(qū)域組成，該正常流道區(qū)域的外周面均勻設(shè)置直槽道，在閥座密封面區(qū)域的外周面設(shè)置漸變槽道，該漸變槽道頭部圓滑過渡連接所述直槽道末端后向尾部漸變擴(kuò)大；所述閥座安裝于閥底座上而使閥座外表面上的槽道密封形成水冷流道；所述閥底座上設(shè)有水冷進(jìn)出口流道，該水冷進(jìn)出口流道分別和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通而形成閥座和閥底座之間獨立的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
[0005]所述漸變槽道頭部寬11.6mm，尾部寬17.2mm。
[0006]所述水冷進(jìn)口流道、水冷出口流道分別通過進(jìn)口緩沖區(qū)、出口緩沖區(qū)和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通。
[0007]所述閥底座底部外圓上均布若干進(jìn)水口，而其上部外圓的同一側(cè)設(shè)置和進(jìn)水口等同數(shù)量的出水口。
[0008]本發(fā)明通過直槽道加漸變槽道結(jié)構(gòu)，是一種能夠滿足超過金屬熔化溫度的超高溫工況下閥座實現(xiàn)可靠密封的結(jié)構(gòu)。在閥座密封面(即介質(zhì)流速高，易形成縫隙流處)設(shè)計漸變槽道，該設(shè)計克服了密封面處過熱面積大，密封面硬度降低等超高溫工況的惡劣影響；使閥座密封面處形成了良好的散熱效果，又使密封面的密封性能得到了可靠保障。當(dāng)介質(zhì)通過密封面進(jìn)入到正常流道時，則采用槽道均布的直槽道結(jié)構(gòu)，不僅保證了密封面的可靠密封，而且保證了超高溫介質(zhì)在流道內(nèi)只有少量的熱損。從而實現(xiàn)了熱損失小、密封性能優(yōu)越可靠的能滿足1500°C超高溫高壓高速工況下能安全工作的閥門。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明閥座與閥底座整體水冷系統(tǒng)剖面圖示；
圖2-1為本發(fā)明閥底座結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
圖2-2為圖2-1中的I部放大圖；
圖2-3為圖2-1中的II部放大圖；
圖2-4為圖2-1的俯視部分剖面示意圖；
圖3-1為本發(fā)明變閥座漸變槽道示意圖；
圖3-2為圖3-1中的A-A剖視圖；
圖3-3為圖3-2中的I部放大圖。
[0010]圖4為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]如圖1、4，一種1500°C超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，包括閥座1和閥底座6，所述閥座1由正常流道區(qū)域2和閥座密封面區(qū)域3組成，該正常流道區(qū)域2的外周面均勻設(shè)置直槽道4，在閥座密封面區(qū)域3的外周面設(shè)置漸變槽道5，該漸變槽道5頭部圓滑過渡連接所述直槽道4末端后向尾部漸變擴(kuò)大；所述閥座1安裝于閥底座6上而使閥座1外表面上的槽道密封形成水冷流道；所述閥底座6上設(shè)有水冷進(jìn)出口流道，該水冷進(jìn)出口流道分別和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通而形成閥座和閥底座之間獨立的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
[0013]如圖3-1、3-2、3-3所示，本發(fā)明的閥座采用直槽道加漸變槽道結(jié)構(gòu)，通過與閥底座結(jié)合形成水流分散裝置。在閥門正常流道區(qū)域，閥座的水槽為直槽道，冷卻水能夠迅速均勻的流動，為該區(qū)域提供足夠且適合的換熱值。在閥座密封面區(qū)域，閥座的水槽為漸變槽道或者說錐形槽道。該漸變槽道與正常流道區(qū)域的直槽道形成一定錐度，擴(kuò)大了水流量；從而實現(xiàn)了該區(qū)域的高換熱值，最終保證了閥門的可靠密封，且不會因水冷裝置而形成較大的熱損失。為再次確認(rèn)該閥座的可行性，我們通過傳熱熱力對比計算:設(shè)漸變槽道頭部寬大于13mm，尾部寬大于19mm時，此處鋯銅內(nèi)襯最高溫度690K，高于最大工作溫度480K !漸變槽道頭部寬小于10mm，尾部寬小于16.5mm時，此處錯銅內(nèi)襯最高溫度700K，高于最大工作溫度480K !從而得出漸變槽道頭部寬11.6mm，尾部寬17.2mm時閥座在1500°C超高溫的工況下能夠安全可靠運行。
[0014]如圖2-1、2-2、2-3所示，所述水冷進(jìn)口流道7、水冷出口流道8分別通過進(jìn)口緩沖區(qū)9、出口緩沖區(qū)10和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通。進(jìn)、出口緩沖區(qū)9、10的設(shè)置可使進(jìn)、出水口水壓平穩(wěn)，水流均勻的流入、出閥座槽道，確保了散熱的均勻性與可靠性。
[0015]如圖2-4所示，所述閥底座6底部外圓上均布四個進(jìn)水口，而其上部外圓的同一側(cè)設(shè)置和進(jìn)水口等同數(shù)量的出水口。采用本發(fā)明的閥門在裝置上水平放置，當(dāng)冷卻水通過閥座槽道時會存在少量的氣化現(xiàn)象；出水口的布置在該圓周的同一側(cè)上方位置上，使水蒸氣第一時間隨出水口排出；從而保證了閥座內(nèi)部槽道的壓力穩(wěn)定，使水蒸汽不積攢于閥座內(nèi)部。
[0016]本發(fā)明的工作過程:首先，冷卻水通過水冷進(jìn)口流道7流入閥底座6內(nèi)，在閥底座6進(jìn)口緩沖區(qū)域9迅速匯集，進(jìn)入閥座1。由于閥座1的閥門正常流道區(qū)域均布有直槽道，使冷卻水迅速均勻的通過閥門的正常流道區(qū)域。然后，當(dāng)冷卻水進(jìn)入閥座密封面區(qū)域3時，由于閥座1外周面設(shè)計有漸變槽道，使冷卻水均勻的按照槽道錐形角度分散，大范圍的冷卻水會迅速降低密封面溫度，從而使密封面處冷卻水的效能發(fā)揮到最大極限；保證了閥座密封面的密封性能，為閥門的密封提供了可靠保障。最后，冷卻水進(jìn)入閥底座出口緩沖區(qū)10，通過閥底座6流向出口端，實現(xiàn)整個水冷系統(tǒng)的循環(huán)效應(yīng)，從而達(dá)到了閥座水冷的使用目的。
【主權(quán)項】
1.一種1500°C超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，包括閥座和閥底座，其特征在于:所述閥座(1)由正常流道區(qū)域(2)和閥座密封面區(qū)域(3)組成，該正常流道區(qū)域(2)的外周面均勻設(shè)置直槽道(4)，在閥座密封面區(qū)域(3)的外周面設(shè)置漸變槽道(5)，該漸變槽道(5)頭部圓滑過渡連接所述直槽道(4)末端后向尾部漸變擴(kuò)大；所述閥座(1)安裝于閥底座(6)上而使閥座(1)外表面上的槽道密封形成水冷流道；所述閥底座(6)上設(shè)有水冷進(jìn)出口流道，該水冷進(jìn)出口流道分別和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通而形成閥座和閥底座之間獨立的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1500°C超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述漸變槽道頭部寬11.6mm，尾部寬17.2mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1500°C超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述水冷進(jìn)口流道(7 )、水冷出口流道(8 )分別通過進(jìn)口緩沖區(qū)(9 )、出口緩沖區(qū)(10 )和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種1500°C超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述閥底座(6)底部外圓上均布若干進(jìn)水口，而其上部外圓的同一側(cè)設(shè)置和進(jìn)水口等同數(shù)量的出水口。
【專利摘要】一種1500℃超高溫閥門的水冷閥座結(jié)構(gòu)，包括閥座和閥底座，所述閥座由正常流道區(qū)域和閥座密封面區(qū)域組成，該正常流道區(qū)域的外周面均勻設(shè)置直槽道，在閥座密封面區(qū)域的外周面設(shè)置漸變槽道，該漸變槽道頭部圓滑過渡連接所述直槽道末端后向尾部漸變擴(kuò)大；所述閥座安裝于閥底座上而使閥座外表面上的槽道密封形成水冷流道；所述閥底座上設(shè)有水冷進(jìn)出口流道，該水冷進(jìn)出口流道分別和水冷流道即直槽道頭部和漸變槽道尾部貫通而形成閥座和閥底座之間獨立的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明能夠滿足1500℃超高溫介質(zhì)，使閥座在該工況下有良好的強度和密封性能，克服了超過金屬熔化溫度無法密封的技術(shù)難題。
【IPC分類】F16K49/00, F16K51/00
【公開號】CN105351620
【申請?zhí)枴緾N201510876601
【發(fā)明人】馬曉棟, 陳清流, 陳文鑫, 董霞, 樂精華, 楊效禮, 張娜, 郝宏達(dá), 張建寶
【申請人】蘭州高壓閥門有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月3日