1500℃超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构的制作方法
【专利摘要】一种1500℃超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，该角式截止阀进口端对侧的主阀体上设置有集渣槽，该集渣槽同时具有观察窗的作用。所述集渣槽包括收集锥环，该收集锥环安装在所述角式截止阀进口端对侧的主阀体处，两者之间设置隔热圈；所述收集锥环的前端为锥体结构，后端为柱体结构并在其中依次安装集渣桶、耐磨板、隔热板、缓冲板之后由端盖密封固定在所述主阀体上；所述集渣桶的壁厚上均布孔。本发明充分地收集了高温介质中的颗粒物、灰渣同时又兼具观察窗结构，便于拆装，不拆卸阀杆、阀盖的情况下，便于在线观察阀内腔、阀杆头部、阀座密封面的工作情况，以便及时检修更换，降低安全隐患。
【专利说明】1500 °C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构
【技术领域】
[0001]本发明属于阀门制造【技术领域】，涉及一种满足于超高温高流速带有颗粒物、灰渣的高温空气的角式截止阀进口端对侧的设计结构。
【背景技术】
[0002]在800°C左右较低温度等级的高温阀门，国内外有完全采用非金属制作的阀门，但由于非金属材料的属性不能满足急冷急热及高压工况的要求。国内外还有采用水冷措施使阀门能正常工作的，但这样会使介质的热损失太大，会使阀门出口介质达不到试验的要求，因而不能被采用。根据目前国内外相关资料，在抗高温领域，没有能满足1500°C高温高压高速工况下能安全工作的阀门，尤其没有检索到在1500°C高温高压高速工况下、介质中带有颗粒物、灰渣时能安全工作的阀门，而且也没有检索到所述的相应的超高温阀门中设计有集渣槽兼具观察窗的结构。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种在超过金属熔化温度、介质带颗粒物、灰渣的工况下安全可靠运行的角式截止阀进口端对侧的设计结构，即1500°C超高温阀门的集渣观察装置。
[0004]为此，所采用的技术方案为一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，该角式截止阀进口端对侧的主阀体上设置有集渣槽，该集渣槽同时具有观察窗的作用。
[0005]所述集渣槽包括收集锥环，该收集锥环安装在所述角式截止阀进口端对侧的主阀体处，两者之间设置隔热圈；所述收集锥环的前端为锥体结构，后端为柱体结构并在其中依次安装集渣桶、耐磨板、隔热板、缓冲板之后由端盖密封固定在所述主阀体上；所述集渣桶的壁厚上均布孔。
[0006]所述收集锥环前端的锥体结构的锥度为40°?50°。
[0007]所述收集锥环前端的锥体结构的锥度为45°
所述隔热板和缓冲板的圆周上加工有孔，该孔和从其端面上加工的孔贯通。
[0008]所述缓冲板上均布孔。
[0009]当1500°C超高温阀门的介质中含有耐火材料的颗粒物、灰渣时，为了防止其进入阀门的密封副，会随着介质流向密封面，对密封面进行冲刷，并且在关闭过程中颗粒物、灰渣会夹在密封面间，而影响阀门的密封和使用寿命，所以，在此工况下，必须设置集渣装置。
[0010]本发明中带有颗粒物的高温介质从阀门进口端进入时，由于介质流速较高,根据有限元分析运动轨迹为抛物线的形式，颗粒物会随着气流的轨迹带入集渣口在集渣桶中震荡多次衰减后，最终掉入集渣桶的小孔中，经过一个工作周期后把端盖处的螺母拧开，取下端盖，取下缓冲板、隔热板、耐磨板、再取下集渣桶，第一可清理集渣桶中的颗粒物、灰渣，第二可观察阀内腔、阀杆头部、阀座密封面的工作情况，以便及时检修更换，降低安全隐患。在阀门密封副前捕集固体颗粒，可有效保证阀门密封副及阀体其余区域，不被高速固体颗粒磨削，从而保证阀门密封的可靠性及提高阀门的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图；
图2a为颗粒物从下端进入集渣槽时的运动轨迹示意图之一；
图2b为颗粒物从下端进入集渣槽时的运动轨迹示意图之二 ；
图3a为颗粒物从上端进入集渣槽时的运动轨迹示意图之一；
图3b为颗粒物从上端进入集渣槽时的运动轨迹示意图之二 ；
图4a为本发明集渣桶的结构示意图；
图4b为图4a的剖面示意图；
图5为本发明缓冲板的结构示意图；
图6为本发明隔热板的结构示意图；
图7为本发明耐磨板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0013]见图1，一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:该角式截止阀进口端对侧的主阀体I上设置有集渣槽，该集渣槽同时具有观察窗的作用。
[0014]所述集渣槽包括收集锥环3，该收集锥环3安装在角式截止阀进口端对侧的所述主阀体I处，两者之间设置隔热圈2 ;所述收集锥环3的前端为锥体结构，后端为柱体结构并在其中依次安装集渣桶4、耐磨板5、隔热板6、缓冲板7之后由端盖11通过密封8由螺母螺栓9、10固定在所述主阀体I上；所述集渣桶4的壁厚上均布孔。
[0015]端盖为独立的部分，其前端设有的耐磨板、隔热板、缓冲板保证了阀门端盖部位在高温状态下工作更加可靠。
[0016]所述收集锥环3前端的锥体结构的锥度为40°?50°，优选45°。
[0017]带有颗粒物的高温介质从阀门进口端进入时，由于介质流速较高，根据有限元分析运动轨迹为抛物线的形式，颗粒物会随着气流的轨迹带入收集锥环3中的集渣桶4中震荡多次衰减后，最终掉入集渣桶4的小孔中，当颗粒物碰撞在收集锥环3的最低点时，经过反射掉入集渣桶4的最外侧小孔中，见图2a、2b所示，当颗粒物碰撞在收集锥环3的最高点时，经过反射掉入集渣桶4的里侧小孔中，见图3a、3b所示。集渣角度范围为40°?50°集渣角度如果低于40°时，收集锥环前端过长，装置过于笨重，集渣角度如果高于50°时，收集锥环前端过短，集渣效果不好，所以根据收集锥环3长度最终确定了收集锥环口的角度45°，该角度保证了每一个碰装在收集锥环口处颗粒都能进入到集渣桶4中，前端又不是很长，所以收集锥环口的角度45°为最佳。集渣桶4结构见图4，其壁厚上交错布满孔，一次没有进入的颗粒，可以经过震荡多次衰减后，最终掉入集渣桶4的孔中而被收集。
[0018]见图6、图7，所述耐磨板5和隔热板6的圆周上加工有孔，该孔和从其端面上加工的孔贯通形成拐角通孔，方便用钩状物将其取出。而且其放置在集渣桶的后方，既便于加工，又防止了介质直冲过来对耐磨板、隔热板的冲击，对其强度的影响，满足了工艺、强度的双重要求，使得阀门端盖部位在高温状态下工作更加可靠。
[0019]见图5，所述缓冲板7上均布孔，既增加了缓冲功能，又便于取下。
[0020]在一个工作周期后可以把端盖11处的螺母9拧开，依次取下端盖11，、缓冲板7、隔热板6、耐磨板5、再取下集渣桶4，第一可清理集渣桶4中的颗粒物、灰渣，第二可观察阀内腔、阀杆头部、阀座密封面的工作情况，以便及时检修更换，降低安全隐患。在阀门密封副前捕集固体颗粒，可有效保证阀门密封副及阀体其余区域，不被高速固体颗粒磨削，从而保证阀门密封的可靠性及提高阀门的使用寿命。
[0021 ] 本发明为超高温高压高速风洞试验中使用的阀门，安装在空气加热器出口与超声速风洞喉管喷管之间的关键部位，在风洞实验中用于开启和关闭风洞高温空气源，是工程系统的关键设备。在抗高温领域，1500°C超高温阀门尚属首次。
[0022]所述风洞试验的主要工作流程中本发明的动作过程:
①、预热阶段:
预热时间约24小时，此时超高温特殊阀门处于关闭状态，隔热衬里前端有8米的管道，通过此管道将加热器和阀门连接起来，此时隔热衬里内
的气压为当地标准大气压；经过24小时的预热后加热器中的温度达到1500 0C ,隔热衬里内的空气处于非流动状态。
[0023]②、加热空气阶段:
经过24小时的预热后加热器中的温度达到1500°C时，开启加热器上的阀门使得5.0MP a的空气进入加热器中，此时超高温特殊阀门处于关闭状态。再次加热约3分钟使得空气充分进行热交换。此时阀门内腔承受5.0MP a、1500°C的高温空气。
[0024]③、阀门开启阶段:
阀腔内部压力和温度达到5.0MP a、1500°C时，超高温特殊阀门在I秒钟内迅速开启，流速为60m/s的高温空气充入阀门并通过阀座流出，高温空气持续流动时间20秒。
[0025]④、阀门关闭阶段:
高温空气持续流动时间20秒后，超高温特殊阀门缓慢关闭，并截断加热器5.0MPa气源，阀内温度下降，气压为当地标准大气压。重新加热至1500°C时间约6个小时，再准备下一次开启阀门。
【权利要求】
1.一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:该角式截止阀进口端对侧的主阀体(I)上设置有集渣槽，该集渣槽同时具有观察窗的作用。
2.根据权利要求1所述的一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:所述集渣槽包括收集锥环(3)，该收集锥环(3)安装在所述主阀体(I)处，两者之间设置隔热圈(2);所述收集锥环(3)的前端为锥体结构，后端为柱体结构并在其中依次安装集渣桶(4)、耐磨板(5)、隔热板(6)、缓冲板(7)之后由端盖(11)密封固定在所述主阀体(O上；所述集渣桶(4)的壁厚上均布孔。
3.根据权利要求2所述一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:所述收集锥环(3)前端的锥体结构的锥度为40°?50°。
4.根据权利要求3所述一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:所述收集锥环(3)前端的锥体结构的锥度为45°。
5.根据权利要求2所述一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:所述隔热板(6)和缓冲板(7)的圆周上加工有孔，该孔和从其端面上加工的孔贯通。
6.根据权利要求2所述一种1500°C超高温角式截止阀进口端对侧的设计结构，其特征在于:所述缓冲板(7)上均布孔。
【文档编号】F16K1/32GK104455495SQ201410744969
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】陈文鑫, 陈清流, 董霞, 张琳, 乐精华 申请人:兰州高压阀门有限公司