一种应用于高温气冷堆的电动球阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及阀门【技术领域】，特别涉及一种应用于球床高温堆的电动球阀。该电动球阀包括：阀体、左阀座组件、阀球、右阀座组件、磁力传动器和电动装置；所述阀体为整体加工件，所述阀球由阀体内腔上部装入，所述左阀座组件和右阀座组件由阀体通孔两侧装入，阀门开启状态时，阀体左流道、左阀座组件通孔、球体通孔、右阀座组件通孔和阀体左流道同轴且等径；采用本阀发明技术方案的电动球阀能够满足热态放射性氦气氛的长期可靠密封，并且装配和维修方便。
【专利说明】—种应用于高温气冷堆的电动球阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种球阀，具体地说是一种磁力驱动的电动球阀。本发明适用于高温气冷堆管路系统中热态含粉尘氦气的接通与截断控制。
【背景技术】
[0002]球床高温气冷堆采用球形燃料元件多次通过堆芯的方式实现不停堆连续运行，球形元件利用有利的几何形状依靠重力在堆内流动，在燃料装卸系统内，球形元件的循环、卸料、装载等定向输送涉及下行和上行两种球流管路，前者依靠重力流动，后者依靠气力输送。无论在堆内，还是在燃料装卸系统内，球形元件之间以及球形元件与金属之间发生接触、碰撞和摩擦，都可能产生粉尘，甚至碎屑或碎片，由于携带了具有放射性的粉尘和碎屑，作为载带气体的氦气因而具有一定的放射性；同时由于氦气昂贵且具有极强的流动性，必须严格限制管路系统及设备中氦气的泄漏量，因此球床高温堆中有氦气流动的管路中主要采用了波纹管截止阀控制气流的接通和截断。
[0003]相对于截止阀而言，球阀具有最低的流阻、可快速启闭、能实现双座双向密封、可用于含粉尘及颗粒流体控制等优点，因而在燃料装卸系统中主要球阀作为切断阀。中国发明专利CN102606760A “核一级电动球阀”公开了一种应用于球床高温堆的固定上装式核一级电动球阀，其套筒式阀座采用了国外进口的杂萘联苯聚醚砜酮密封材料，阀杆则采用了多重密封方式，满足260°C氦气内泄漏率和外泄漏率的密封要求，但是由于动密封磨损、填料热老化和干枯等原因，难以满足燃料装卸系统中气力提升、气氛切换和脉冲气流等管路阀门反复启闭下氦气密封的长期运行要求。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是:提供一种应用于球床高温堆的电动球阀，满足氦气外泄漏的要求，并能在低于180°C的热态环境下反复启闭和长期运行。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于球床高温堆的电动球阀，所述球阀包括:阀体、左阀座组件、阀球、右阀座组件、磁力传动器和电动装置；所述阀球由下阀杆、球体和上阀杆组成；
[0008]以所述球体为中心，所述左阀座组件和右阀座组件在所述阀体的流道及内腔对称分布，
[0009]所述阀体为整体加工件，其内腔的底部设置有一个盲孔，所述阀球通过内腔上空装入所述阀体并由所述盲孔支承，所述左阀座组件和右阀座组件通过所述阀体通孔两侧装入，所述磁力传动器的内转子组件通过连接体与所述阀球的上阀杆相连，其外转子组件与所述电动装置相连；所述磁力传动器的隔离罩与所述阀体共同构成阀门承压边界。
[0010]优选地，所述左阀座组件与所述右阀座组件均包括弹簧盖板、压紧螺块、弹簧、弹簧座、密封套和O型圈；
[0011]所述弹簧置于所述弹簧座内，所述O型圈置于所述密封套的密封槽内，所述密封套内嵌套软密封环；所述密封套、弹簧座、弹簧盖板和压紧螺块依次线性同轴装配分别构成所述左阀座组件与右阀座组件。
[0012]优选地，阀门处于开启时，所述阀体的左流道、所述左阀座组件的通孔、所述球体的通孔、所述右阀座组件的通孔和所述阀体的右流道同轴且等径，且在所述弹簧盖板和所述弹簧座之间存在移动间隙；
[0013]所述左阀座组件与所述右阀座组件通过所述O型圈与所述阀体密封，在所述电动阀门关闭时，所述左阀座组件与所述右阀座组件通过各自的软密封环与所述球体密封。
[0014]优选地，所述阀体的上空和所述磁力传动器的隔离罩之间设置了一个的内密封组件，所述内密封组件包括填料压套、填料、填料压板和端盖；
[0015]所述端盖通过第二组紧固件和密封件与所述阀体内的分隔环连接；在所述端盖内还设有一个位于所述填料下部的上导向套，用于支承所述上阀杆。
[0016]优选地，所述填料压板和所述填料压套通过第一组紧固件压紧填料。
[0017]优选地，所述内密封组件的填料压板上设置一个限位槽，在所述上阀杆上装配有一个限位板，所述限位板置于所述填料压板的限位槽内；所述限位槽与所述限位板的特征尺寸相等；所述限位板的第一限位板边与所述限位槽的第一限位槽边重合时，所述阀球达到第一限位点，当所述限位板的第二限位板边与所述限位槽的第二限位槽边重合时，所述阀球达到第二限位点，所述两个限位点，分别对应于所述球体开、关到位位置；
[0018]优选地，所述限位槽为一正方形槽口，所述限位板为一梭形板。
[0019]优选地，所述阀体的两端各有一个凸缘，分别通过O型圈及第一卡套和第二卡套与第一凸缘短头和第二凸缘短头连接。
[0020]优选地，所述阀体的凸缘、磁力传动器的隔离罩和凸缘短头均设置有密封焊唇边。
[0021](三)有益效果
[0022]本发明实施例提供的一种应用于球床高温堆的电动球阀，采用磁力传动器将阀杆动密封转化为隔离罩对阀体的静密封，避免了填料型密封形式下氦气从阀杆表面的泄露，以及填料磨损、热老化及干枯导致的泄漏问题；与波纹管外密封相比，磁力传动器密封无刚度影响且不会发生疲劳破坏。因此本发明所述的电动球阀能够满足热态放射性氦气氛的长期可靠的外密封。内密封采用软密封阀座组件，密封效果好，利用弹簧的弹性，可以在阀座密封磨损是实现自补偿，且由于移动间隙的存在，在热态下不会发生卡死。阀座组件采用侧装式，并利用压紧螺块，便于阀座安装、调整和拆卸维修。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明技术方案所涉及的球床高温堆电动球阀的一个实施例；
[0024]图2是该实施例的局部放大图；
[0025]图3是实施例的阀球结构图；
[0026]图4是该实施例的填料压板结构图；
[0027]图5是该实施例限位板的结构图。
[0028]附图标记:[0029]I:电动装置；2:法兰；3:磁力传动器；
[0030]4:拉杆组件；5:填料；6:阀体；7:左阀座组件；
[0031]8:第一凸缘短头；9:第一卡套；10:第二卡套；
[0032]11:第二凸缘短头；12:右阀座组件；13:阀球；
[0033]14:内密封组件；15:连接体；16:填料压板；
[0034]17:第一组紧固件；18:第二组紧固件；19:密封垫；
[0035]20:弹簧压板；21:压紧螺套；22:弹簧；23:弹簧座；
[0036]24:密封套；25:下导向套；26:下阀杆；27:球体；
[0037]28:软密封环；29:0型圈；30:凸缘短头密封件；
[0038]31:密封焊唇边；32:端盖；33:上导向套；
[0039]34:填料压套；35:限位板；36:上阀杆；37:移动间隙;
[0040]38:第二凸缘；39:分隔环；40:第一凸缘；
[0041]41:限位槽；42:第一限位槽边；43:第二限位槽边；
[0042]44:第一限位板边；45:第二限位板边。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0044]图1示出了本发明涉及的球床高温堆电动球阀的一个实施例的主视图；图2是该实施例的局部放大图；图3是实施例的阀球结构图。如图1?图3所示，所述电动球阀由阀体6、左阀座组件7、阀球13、右阀座组件12、磁力传动器3和电动装置I组成。所述阀球13由下阀杆26、球体27和上阀杆36组成。所述阀体6为整体加工件，可以是锻件，也可以是铸件，阀体6的内腔呈直三通形，内腔的底部设置有一个盲孔，用于支承所述阀球13的下阀杆26，在所述球体27两侧所述的阀体6的通孔内，分别装配所述左阀座组件7与右阀座组件12。所述磁力传动器3由图中未标示的内转子、隔离罩、外转子和支座组成，内转子组件通过连接体15与所述阀球13的上阀杆36相连，外转子与所述电动装置I相连；支座的顶端用于支承所述电动装置1，底端与所述阀体6的上凸缘相连，并压紧隔离罩及密封件，使隔离罩和所述阀体6共同构成承压边界，同时将所述电动装置I与所述阀球13的上阀杆36的直连转换为无接触的软连接,从而也由动密封转换为静密封,实现了对放射性氦气的零泄漏密封。
[0045]本实施例中所述左阀座组件7与所述右阀座组件12的结构相同，均由弹簧盖板20、压紧螺块21、弹簧22、弹簧座23、密封套24和O型圈29组成。所述弹簧22置于所述弹簧座23内，所述O型圈29置于所述密封套24的密封槽内，所述密封套24内嵌套软密封环28。所述密封套24、弹簧座23、弹簧盖板20和压紧螺块21依次线性同轴装配分别构成所述左阀座组件7与右阀座组件12。阀门处于开启状态时，所述阀体6的左流道、所述左阀座组件7的通孔、所述球体27的通孔、所述右阀座组件12的通孔和所述阀体6的右流道同轴且等径。所述左阀座组件7与所述右阀座组件12通过所述O型圈29与所述阀体6密封，在所述电动阀门关闭时，在密封比压作用下，所述左阀座组件7与所述右阀座组件12通过软密封环28与所述球体27密封，由于所述弹簧22的弹性，可以在所述软密封环28磨损时实现自补偿，继续保持有效密封；同时，由于在所述弹簧盖板20和所述弹簧座23之间存在移动间隙37，可以补偿热膨胀的影响，而不会发生热态下球体27卡死现象。
[0046]如图2所示，在本实施例中所述阀体6的上空和所述磁力传动器3的隔离罩之间设置了一个的内密封组件14，所述内密封组件14由填料压套34、填料5、填料压板16和端盖32组成，所述端盖32通过第二组紧固件18和密封件19与所述阀体6内的分隔环39连接。在所述端盖32内还设有一个位于所述填料5下部的上导向套33，用于支承所述上阀杆36。所述填料压板16和所述填料压套34通过第一组紧固件17压紧填料5。在阀体上空和磁力传动器隔离罩之间设置一个内密封组件14 一方面能阻止粉尘进入所述磁力传动器3的隔离罩，以免对其所述磁力传动器3的内转子造成不良影响；另一方面还能够阻止热态氦气在隔离罩内流动，使所述磁力传动器3的内磁转子和外磁转子工作在较低温度下而受流道内腔热态氦气影响小，从而所述磁力传动器3的磁性材料和轴承材料均不需要特殊考虑。
[0047]阀门通过凸缘短头与管道焊接，阀体则利用卡套与凸缘短头连接，便于阀门流道准确对中和快速装卸，维修方便。
[0048]本实施例中所述内密封组件14的端盖32内还设有第一导向套，所述阀体的盲孔内设有第二导向套，所述阀球的上阀杆和下阀杆分别置于第一导向套和第二导向套内；
[0049]如图4所示，本实施例中所述内密封组件14的填料压板16上设置一个限位槽41 ；在所述上阀杆36上装配有一个限位板35，其结构如图5所示，所述限位板35置于所述填料压板16的限位槽41内。所述限位槽41为一正方形槽口，所述限位板35为一梭形板，所述限位槽与所述限位板的特征尺寸Dl和D2相等。当所述电动装置I带动所述磁力传动器3的外转子旋转时，内转子受磁场作用跟随转动，从而通过与连接体15相连的上阀杆36转动，当所述限位板35逆时针转动至其所属第一限位板边44与所述限位槽41的第一限位槽边42重合时，所述阀球27达到第一限位点，相反地，当所述限位板35顺时针转动至其所属第二限位板边45与所述限位槽41的第二限位槽边43重合时，所述阀球27达到第二限位点，所述两个限位点，分别对应`于所述球体27开、关位置，从而保证所述磁力传动器3在无接触转动中保证本实施例的球阀开关到位准确。上阀杆上装配的限位板与填料压板的限位槽配合使用，能够在磁力传动器无接触转动中保证球阀开关到位准确。
[0050]本实施例中所述电动装置I还设置有一个连接法兰2，通过一组拉杆紧固件4将所述电动装置1、磁力传动器3和阀体6紧固。
[0051]本实施例中所述阀体6的两端各有一个凸缘38、40，分别通过O型圈及第一^^套9和第二卡套10与第一凸缘短头8和第二凸缘短头11连接。本实施例所述电动球阀则通过凸缘短头8、10与系统管道焊接，卡套结构便于阀门流道准确对中和快速装卸。
[0052]本实施例中所述阀体6的凸缘、磁力传动器3的隔离罩和凸缘短头8、10均设置有密封焊唇边，采用密封焊后能保证外密封处零泄漏。
[0053]本发明不限于上述实施方式，只要球阀中采用了与本阀门技术方案相似的磁力传动器外密封和侧装式阀座组件内密封结构，无论是否设置内密封组件、限位板和凸缘及卡套连接形式等，均落在本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种应用于球床高温堆的电动球阀，其特征在于:所述球阀包括:阀体(6)、左阀座组件(7)、阀球(13)、右阀座组件(12)、磁力传动器(3)和电动装置(1);所述阀球(13)由下阀杆(26 )、球体(27 )和上阀杆(36 )组成。 以所述球体(27 )为中心，所述左阀座组件(7 )和右阀座组件(12 )在所述阀体(6 )的流道及内腔对称分布， 所述阀体(6)为整体加工件，其内腔的底部设置有一个盲孔，所述阀球(13)通过内腔上空装入所述阀体(6)并由所述盲孔支承，所述左阀座组件(7)和右阀座组件(12)通过所述阀体(6)通孔两侧装入，所述磁力传动器(3)的内转子组件通过连接体(15)与所述阀球(13)的上阀杆(36)相连，其外转子组件与所述电动装置(I)相连；所述磁力传动器(3)的隔离罩与所述阀体(6)共同构成阀门承压边界。
2.如权利要求1所述的电动球阀，其特征在于，所述左阀座组件(7)与所述右阀座组件(12)均包括弹簧盖板(20)、压紧螺块(21)、弹簧(22)、弹簧座(23)、密封套(24)和O型圈(29)； 所述弹簧(22 )置于所述弹簧座(23 )内，所述O型圈(29 )置于所述密封套(24 )的密封槽内，所述密封套(24 )内嵌套软密封环(28 );所述密封套(24 )、弹簧座(23 )、弹簧盖板(20 )和压紧螺块(21)依次线性同轴装配分别构成所述左阀座组件(7)与右阀座组件(12)。
3.如权利要求2所述的电动球阀，其特征在于，阀门处于开启时，所述阀体(6)的左流道、所述左阀座组件(7)的通孔、所述球体(27)的通孔、所述右阀座组件(12)的通孔和所述阀体(6)的右流道同轴且等径，且在所述弹簧盖板(20)和所述弹簧座(23)之间存在移动间隙(37)； 所述左阀座组件(7)与所述右阀座组件(12)通过所述O型圈(29)与所述阀体(6)密封，在所述电动阀门关闭时，所述左阀座组件(7)与所述右阀座组件(12)通过各自的软密封环(28 )与所述球体(27 )密封。
4.如权利要求1所述的电动球阀，其特征在于，所述阀体(6)的上空和所述磁力传动器(3)的隔离罩之间设置了一个的内密封组件(14)，所述内密封组件(14)包括填料压套(34),填料(5)、填料压板(16)和端盖(32); 所述端盖(32)通过第二组紧固件(18)和密封件(19)与所述阀体(6)内的分隔环(39)连接；在所述端盖(32)内还设有一个位于所述填料(5)下部的上导向套(33)，用于支承所述上阀杆(36)。
5.如权利要求4所述的电动球阀，其特征在于，所述填料压板(16)和所述填料压套(34)通过第一组紧固件(17)压紧填料(5)。
6.如权利要求5所述的电动球阀，其特征在于，所述内密封组件(14)的填料压板(16)上设置一个限位槽(41)，在所述上阀杆(36)上装配有一个限位板(35)，所述限位板(35)置于所述填料压板(16)的限位槽(41)内；所述限位槽(41)与所述限位板(35)的特征尺寸相等；所述限位板(35)的第一限位板边(44)与所述限位槽(41)的第一限位槽边(42)重合时，所述阀球(13)达到第一限位点，当所述限位板(35)的第二限位板边(45)与所述限位槽(41)的第二限位槽边(43)重合时，所述阀球(13)达到第二限位点，所述两个限位点，分别对应于所述球体(27)开、关到位位置。
7.如权利要求6所述的电动球阀，其特征在于，所述限位槽(41)为一正方形槽口，所述限位板(35)为一梭形板。
8.如权利要求1所述的电动球阀，其特征在于，所述阀体(6)的两端各有一个凸缘(38)、(40)，分别通过O型圈及第一卡套(9)和第二卡套(10)与第一凸缘短头(8)和第二凸缘短头(11)连接。
9.如权利要求8所述的电动球阀，其特征在于:所述阀体(6)的凸缘、磁力传动器(3)的隔离罩和凸缘短头(8 )、( IO )均设置有密封焊唇边。
【文档编号】F16K5/06GK103470803SQ201310436244
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】张海泉, 王鑫, 张作义, 聂君锋, 李红克, 刘继国, 董玉杰 申请人:清华大学