超超高温气动角式截止阀

　　介绍了超超高温气动角式截止阀的工作原理、结构特点及其产品性能，分析了阀体、阀盖及阀杆导套的冷却系统结构及其工作过程。该产品已获国家发明专利( 专利号ZL201210012623.1) 。

1、概述

　　超超高温气动角式截止阀的工作介质温度为2 000℃，超过一般金属材料的熔点，必须在阀门的各部位设有合理的冷却机构，才能保证阀门的正常工作。该产品设计和研制完成，产品的型号规格为J6s44y - 300lbPX，DN100。

2、超超高温气动角式截止阀的结构特点

　　阀门设计为锻焊结构，由阀体、阀底座、阀盖、阀杆组件、支架、气动执行器和手动执行器组成。阀杆组件包括阀杆头部( 阀芯) 、阀杆主体、阀杆外套、阀杆内冷却管、中阀杆和上阀杆。阀芯和阀杆主体螺纹连接后与阀杆外套对焊连接。阀芯的主密封面为球面，在F304H 基体上堆焊STL12 硬质合金，阀芯的辅助密封面为与阀底座内孔配合的圆柱面，主要起定位和导向作用。主副密封面之间有一环形沟槽，起到空气隔热作用。阀底座主密封面为60° 圆锥面，密封面的外侧加工环形弹性槽，可提高密封效果。下气缸座安装18 根减振阻尼弹簧，弹簧分长、短两组，起到分级阻尼作用，防止密封副发生撞击而损坏密封面。

1. 阀体　2. 阀底座　3. 阀杆组件　4. 手动执行器　5. 气动执行器　6. 支架　7. 阀盖

图1 超超高温气动角式截止阀

3、冷却机构

　　阀门设有5 套冷却结构。

　　(1) 阀体下部与阀底座的冷却。冷却水从进口1A 进入，从对面出口1B 流出，阀底座内孔设计螺旋形挡板，以增大流体流程，提高吸热效果( 图2) 。

1. 阀底座　2. 螺旋形挡板　3. 环形弹性槽　4. 阀体

图2 阀体下部与阀底座的冷却

(2) 阀体主体的冷却。冷却水从出口法兰端进口2A 进入，经阀体保温夹套内壁，从上端法兰出口2B 流出( 图3) 。

图3 阀体主体的冷却

　　(3) 阀盖及阀杆导套的冷却。阀盖上设计有伸入到阀体内的阀杆导向套，阀杆导向套内设计有导套环空腔，在环形空腔内又焊有套筒形薄隔板，导套环形空腔被套筒薄隔板隔成相通的两层环腔，阀盖法兰上分别设计有与两层环腔分别相通的进口A进水管和出口B 出水管，其中进口3A 通内环腔，出口3B 通外环腔( 图4) 。

　　(4) 阀杆主体外元和阀杆外套的冷却。阀杆主体的外元加工六线方牙螺旋线( 方牙螺纹) ，螺纹的上、下端均加工6mm 宽的螺纹加工进刀槽和退刀槽。将上端进刀槽的下侧，用电焊堵住3 条螺旋槽(间隔焊堵) ，使上进刀槽的压力水只能从开口的3条槽内流入。阀杆主体的上部，即加工螺纹进刀槽的部位，外面包一个环形空心套，该套的上、下端均与阀杆外套焊牢。进水管4A 穿透环形空心套和阀杆外套，直接将冷却水送到阀杆螺纹进刀槽，然后沿三线开口的螺纹槽向阀杆下端的螺纹退刀槽流去，再从退刀槽流进上端焊堵的另外3 条螺旋槽，这3条螺旋槽内的水聚在环形空心腔内，从出口4B 流出( 图5) 。

1. 阀盖　2. 套管形薄隔板阀盖　3. 阀杆导向套

图4 阀盖及阀杆导套的冷却

1. 阀杆头部　2. 阀杆体　3. 阀杆外套　4. 环形空心套　5. 进刀槽　6. 螺旋槽　7. 退刀槽

图5 阀杆主体外元和阀杆外套的冷却

　　(5) 阀杆主体内孔和阀芯的冷却。阀杆头部和阀芯螺纹连接，阀杆主体内部设计为通孔，通孔内焊接一根不锈钢管( 冷却管) 。冷却水从进口5A 进入，沿冷却管内部流入到阀芯，再沿冷却管的外壁和阀杆主体的内孔壁向上流入出口5B( 图6) 。

图6 阀杆主体内孔和阀芯的冷却

4、结语

　　在超超高温气动角式截止阀的设计和研制过程中，其冷却结构的设计是成功的关键。经实际使用证明，在超超高温( ≥1500℃) 的条件下，阀门具有良好的密封性能和工作性能，满足了阀门在高温工况系统中的技术要求和使用寿命。