阅读说明：本技术 一种高温固相物料旋塞阀 (A kind of high temperature solid-state material plug valve ) 是由 张先勇 于 2019-07-31 设计创作，主要内容包括：一种高温固相物料旋塞阀,包括入口过渡管、阀体、阀芯、驱动装置、出口接管、若干石墨环I、若干石墨环II、垫环、若干矩形弹簧、石墨环压盖、若干密封嵌条、一号连接法兰、阀体二号连接法兰、若干定位套I、限位支架、驱动连接法兰和若干定位套II。本发明最大优势在于通过组合密封结构解决了高温密封问题,同时具备优良的防外漏和防内漏性能。(A kind of high temperature solid-state material plug valve, including inlet transforms pipe, valve body, spool, driving device, discharge connection, several graphite annulus I, several graphite annulus II, gasket ring, several Rectangular Springs, graphite annulus gland, several wind-laces, No.1 connecting flange, No. two connecting flanges of valve body, several positioning sleeve I, limiting bracket, drive connection flange and several positioning sleeve II.Sharpest edges of the present invention are solve the problems, such as elevated-temperature seal by combined sealing structure, are provided simultaneously with excellent anti-leakage and anti-interior leakage performance.)

一种高温固相物料旋塞阀

技术领域

本发明涉及物料进料、卸料机械领域，尤其涉及一种高温固相物料旋塞阀。

背景技术

在冶金、煤炭、化工、环保等行业中，高温固相物料(灰、渣、固相颗粒)的进、卸料或输送过程中，物料阀是不可缺少的重要设备。高温环境下物料阀的密封性能一直是困扰使用的关键问题。目前高温物料阀，如高温物料翻板阀、高温星型卸料阀、高温刀闸阀或插板阀，在密封性要求不高的场合得到了较多的应用。由于在高温环境下，可选用的密封方式及密封材料有限，为改善密封效果，目前较多高温物料阀借助物料本身在阀口处的堆积(也称“料封”)来辅助密封；还有一类在阀口或密封处导入一定压力气体来辅助密封(也称“气封”)。这些措施能改善密封效果，但也存在运行不稳定、可靠性不高、或需外部辅助设备导致使用不方便等问题。在温度高达500℃左右，对外部泄漏和内部泄漏均要求较高的条件下，上述这些类型物料阀难于满足使用要求或使用不便。除此之外，这些物料阀的密封面较小且长时间高温运行中存在密封面磨损严重的问题，使得密封压力减小，导致长时间运行密封可靠性变差等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高温固相物料旋塞阀，针对高温物料密封性问题，通过强制密封方式，同时具有较大的密封面和较长密封路径，有效地解决了高温环境下物料阀外部泄漏和内部泄漏等问题。

本发明包括入口过渡管和阀体，所述入口过渡管和阀体相连通，所述阀体由阀体连接管和阀体管组成，所述阀体连接管将入口过渡管和阀体管相连通，其特征在于：还包括阀芯、驱动装置和出口接管组成；

所述阀芯为与阀体管同轴设置的空心管，所述阀芯包括同轴设置的一号阀芯管和阀芯轴组成，所述阀芯轴外径小于一号阀芯管的外径，所述一号阀芯管的外径小于阀体管的内径；

所述一号阀芯管侧面位于阀体连接管和阀体管的接口处设置有流道孔，所述阀芯轴和驱动装置相连，所述出口接管内径与一号阀芯管内径相等，所述一号阀芯管底端设置有阀芯连接件，所述阀芯连接件与出口接管顶端相配合并相连。

进一步地，所述阀芯还包括二号阀芯管，所述二号阀芯管上下连接一号阀芯管和阀芯轴，所述二号阀芯管内径与一号阀芯管相同，所述二号阀芯管外径小于一号阀芯管外径；

所述出口接管外径与二号阀芯管外径相等。

再进一步地，还包括若干石墨环I和石墨环II；

所述石墨环I和石墨环II为同轴设置的圆环，所述石墨环I和石墨环II的内径与二号阀芯管外径相等，所述石墨环I和石墨环II的外径与阀体管的内径相等，所述石墨环I和石墨环II以楔形结构相连，所述石墨环I和石墨环II位于二号阀芯管与阀体管之间以及出口接管与阀体管之间。

还进一步地，还包括垫环；

所述垫环为沿二号阀芯管周向设置的圆环，所述垫环的内径与二号阀芯管外径相等，所述垫环的外径与阀体管的内径相等，所述垫环位于二号阀芯管与阀体管之间以及出口接管与阀体管之间，所述垫环设置于石墨环I和石墨环II上。

更进一步地，还包括矩形弹簧；

所述矩形弹簧为若干沿二号阀芯管周向竖直设置的弹簧，所述矩形弹簧位于二号阀芯管与阀体管之间以及出口接管与阀体管之间，所述矩形弹簧位于垫环上。

更进一步地，还包括石墨环压盖；

所述石墨环压盖由圆管和圆环盖组成，所述圆管的内径与二号阀芯管外径相等，所述圆管的外径与阀体管的内径相等，所述圆环盖为沿二号阀芯管周向设置的空心圆环且与圆管垂直相连，所述圆环盖的外径大于阀体管的外径；

所述石墨环压盖的圆管位于二号阀芯管与阀体管之间以及出口接管与阀体管之间，所述石墨环压盖的圆管设置于矩形弹簧上，所述石墨环压盖的圆环盖位于阀体管顶端端口以及出口接管底端端口之外。

更进一步地，还包括密封嵌条；

所述一号阀芯管外侧沿轴向设置有阀芯槽，所述阀芯槽与密封嵌条相配合，所述密封嵌条的厚度大于一号阀芯管外壁到阀体管内壁的距离。

更进一步地，还包括一号连接法兰、阀体二号连接法兰、若干定位套I、限位支架、驱动连接法兰和若干定位套II；

所述阀体管两端分别设置有阀体一号连接法兰和阀体二号连接法兰，设置于所述阀体管两端的石墨环压盖上的圆环盖以螺栓分别与阀体一号连接法兰和阀体二号连接法兰相连；

所述二号阀芯管与阀芯轴连接处设置有限位支架，所述阀体一号连接法兰上通过螺栓将限位支架固定，所述限位支架与阀体一号连接法兰之间的螺栓外套有若干定位套I，所述驱动装置底部设置有驱动装置连接法兰，所述驱动装置连接法兰以螺栓固定于限位支架上，所述驱动装置底部设置有连通至驱动装置的内孔的驱动装置连接件，所述阀芯轴通过驱动装置连接件***驱动装置的内孔，所述圆环盖位于限位支架和阀体一号连接法兰之间；

所述出口接管底端沿周向设置有出口接管连接环，所述阀体二号连接法兰上通过螺栓将出口接管连接环固定，所述出口接管连接环与阀体二号连接法兰之间的螺栓外套有若干定位套II，所述圆环盖位于出口接管连接环和阀体二号连接法兰之间。

更进一步地，所述出口接管底端、入口过渡管顶端以及入口过渡管和阀体连接管连接处均设置有连接法兰。

更进一步地，所述驱动装置为通过气压或液压驱动阀芯转动的齿轮齿条摆动缸。

本发明的有益效果是：本发明的高温固相物料旋塞阀的最大优势在于解决了高温密封问题，通过上述介绍的组合密封结构，同时具备优良的防外漏和防内漏性能。本发明的高温固相物料旋塞阀对于高达500℃的物料具有良好的密封性，能承受的密封压力较高，密封效果优于常见的高温翻板阀、星型卸料器、高温刀闸阀或插板阀。本发明的高温固相物料旋塞阀的密封单元设计具有磨损自动补偿功能，密封可靠性高，使用寿命较长；带镶嵌密封的阀芯通过合理的安装间隙设置，在保证密封性良好的同时，又可避免出现高温抱死问题。同时本发明的高温固相物料旋塞阀完全开启时流道通径与管路一致，过流阻力小，不易堵塞。

附图说明

图1为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的截面结构示意图；

图2为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的关闭状态结构示意图；

图3为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的开启状态结构示意图；

图4为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的右侧视角示意图；

图5为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的左侧视角示意图；

图6为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的立体结构示意图；

图7为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的密封单元结构示意图；

图8为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的阀芯结构示意图；

图9为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的石墨环I和石墨环II的结构示意图；

图10为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的截面结构局部放大示意图1；

图11为本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀的截面结构局部放大示意图2；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-11所示，本发明提出的一种高温固相物料旋塞阀，包括入口过渡管1和阀体14，所述入口过渡管1和阀体14相连通，所述阀体14由阀体连接管141和阀体管142组成，所述阀体连接管141将入口过渡管1和阀体管142相连通，其特征在于：还包括阀芯10、驱动装置4和出口接管12组成；

所述阀芯10为与阀体管142同轴设置的空心管，所述阀芯10包括同轴设置的一号阀芯管101和阀芯轴103组成，所述阀芯轴103外径小于一号阀芯管101的外径，所述一号阀芯管101的外径小于阀体管142的内径；

所述一号阀芯管101侧面位于阀体连接管141和阀体管142的接口处设置有流道孔1011，所述阀芯轴103和驱动装置4相连，所述出口接管12内径与一号阀芯管101内径相等，所述一号阀芯管101底端设置有阀芯连接件1013，所述阀芯连接件1013与出口接管12顶端相配合并相连。

所述阀芯10还包括二号阀芯管102，所述二号阀芯管102上下连接一号阀芯管101和阀芯轴103，所述二号阀芯管102内径与一号阀芯管101相同，所述二号阀芯管102外径小于一号阀芯管101外径；

所述出口接管12外径与二号阀芯管102外径相等。

还包括若干石墨环I8和石墨环II9；

所述石墨环I8和石墨环II9为同轴设置的圆环，所述石墨环I8和石墨环II9的内径与二号阀芯管102外径相等，所述石墨环I8和石墨环II9的外径与阀体管142的内径相等，所述石墨环I8和石墨环II9以楔形结构相连，所述石墨环I8和石墨环II9位于二号阀芯管102与阀体管142之间以及出口接管12与阀体管142之间。

还包括垫环7；

所述垫环7为沿二号阀芯管102周向设置的圆环，所述垫环7的内径与二号阀芯管102外径相等，所述垫环7的外径与阀体管142的内径相等，所述垫环7位于二号阀芯管102与阀体管142之间以及出口接管12与阀体管142之间，所述垫环7设置于石墨环I8和石墨环II9上。

还包括矩形弹簧6；

所述矩形弹簧6为若干沿二号阀芯管102周向竖直设置的弹簧，所述矩形弹簧6位于二号阀芯管102与阀体管142之间以及出口接管12与阀体管142之间，所述矩形弹簧6位于垫环7上。

还包括石墨环压盖5；

所述石墨环压盖5由圆管51和圆环盖52组成，所述圆管51的内径与二号阀芯管102外径相等，所述圆管51的外径与阀体管142的内径相等，所述圆环盖52为沿二号阀芯管102周向设置的空心圆环且与圆管51垂直相连，所述圆环盖52的外径大于阀体管142的外径；

所述石墨环压盖5的圆管51位于二号阀芯管102与阀体管142之间以及出口接管12与阀体管142之间，所述石墨环压盖5的圆管51设置于矩形弹簧6上，所述石墨环压盖5的圆环盖52位于阀体管142顶端端口以及出口接管12底端端口之外。

还包括密封嵌条11；

所述一号阀芯管101外侧沿轴向设置有阀芯槽1012，所述阀芯槽1012与密封嵌条11相配合，所述密封嵌条11的厚度大于一号阀芯管101外壁到阀体管142内壁的距离。

还包括阀体一号连接法兰15、阀体二号连接法兰16、若干定位套I2、限位支架3、驱动连接法兰17和若干定位套II13；

所述阀体管142两端分别设置有阀体一号连接法兰15和阀体二号连接法兰16，设置于所述阀体管142两端的石墨环压盖5上的圆环盖52以螺栓分别与阀体一号连接法兰15和阀体二号连接法兰16相连；

所述二号阀芯管102与阀芯轴103连接处设置有限位支架3，所述阀体一号连接法兰15上通过螺栓将限位支架3固定，所述限位支架3与阀体一号连接法兰15之间的螺栓外套有若干定位套I2，所述驱动装置4底部设置有驱动装置连接法兰17，所述驱动装置连接法兰17以螺栓固定于限位支架3上，所述驱动装置4底部设置有连通至驱动装置4的内孔的驱动装置连接件41，所述阀芯轴103通过驱动装置连接件41***驱动装置4的内孔，所述圆环盖52位于限位支架3和阀体一号连接法兰15之间；

所述出口接管12底端沿周向设置有出口接管连接环121，所述阀体二号连接法兰16上通过螺栓将出口接管连接环121固定，所述出口接管连接环121与阀体二号连接法兰16之间的螺栓外套有若干定位套II13，所述圆环盖52位于出口接管连接环121和阀体二号连接法兰16之间。

所述出口接管12底端、入口过渡管1顶端以及入口过渡管1和阀体连接管141连接处均设置有连接法兰。

所述驱动装置4为通过气压或液压驱动阀芯10转动的齿轮齿条摆动缸。

高温物料从入口过渡管1进入，阀芯10一侧开有流道孔并与阀体连接管141入口匹配，图2所示为接通状态(开启)，此时物料可流入阀芯10内部，并从出口接管12流出。图3所示为关闭状态，即阀芯10相对阀体14旋转180°，此时流道孔1011与阀体14入口相背。阀芯10的旋转由4驱动装置(齿轮齿条摆动缸)实现。

高温固相物料旋塞阀的性能好坏关键在于密封性。密封有两个要求，一是阀内部通道与外部的密封，即防止外漏；二是当阀处于关闭状态时，上游通道与下游通道的密封，即防止内漏。由石墨环压盖5、矩形弹簧6、垫环7、石墨环I8、石墨环II9、密封嵌条11以及阀芯10本身构成了一套密封单元。

防止外漏主要由石墨环I8和石墨环II9组成的密封组件通过石墨环压盖5压紧实现，石墨环I8和石墨环II9为楔形结构。在石墨环压盖5压紧作用下，石墨环I8和石墨环II9胀开并分别与阀芯10外壁、阀体14外壁紧贴产生接触力，从而实现密封。为了达到较好的密封效果，楔形结构的石墨环I8和石墨环II9应采用多组，本示例采用了四组。矩形弹簧6和垫环7的作用是使石墨环组件始终处于压紧状态，初始安装时矩形弹簧6处于压缩状态，多次启闭操作时石墨环可能会产生磨损，此时在矩形弹簧6的作用下可实现自动补偿，石墨环压盖5也具有一定的调节行程，长时间运行后当矩形弹簧6过于松弛时，通过螺栓拧紧可使石墨环压盖5再次压紧矩形弹簧6。石墨环I8和石墨环II9由柔性石墨材料通过压制而成，可耐温500℃。

防止内漏主要由阀芯10以及镶嵌其上的密封嵌条11组成。密封嵌条11由锡青铜材料制成，沿着阀芯10周向布置多条并贯穿至两侧台肩，本示例布置了五条(根据10阀芯直径的大小可适当增加数量)。多根密封嵌条11构成的包络面与阀体14内圆柱面较紧密配合，此配合间隙应小于阀芯10本体外圆柱面与阀体14内圆柱面的配合间隙，其目的是减小配合面接触面积，防止高温作用下热膨胀将阀芯10抱死。多根密封嵌条11和阀体14内圆柱面紧密配合，并与阀芯10台肩处的石墨环端面共同封堵了可能产生的内部泄漏通道。

阀芯10为空心结构，物料从阀口进入阀芯内部，然后从对接的出口接管12流出，且阀芯10内部通径与出口接管12通径一致，最大程度减小流动阻力，防止物料堆积；另一方面阀芯10空心结构也可减小阀芯重量。入口过渡管1用于现场安装时与上游管道的方位调整，可设置成不同的角度，本示例只是示意了一种方位。对于仅依靠物料重力进、卸料的使用场合，应竖直安装；若上游为压力输送，安装方位可无限制。

本示例阀芯10的旋转运动由驱动装置4(齿轮齿条摆动缸)来驱动，齿轮齿条摆动缸的旋转角度为0-180°，0°对应阀开启状态，180°对应阀关闭状态，齿轮齿条摆动缸可通过气压/液压驱动，驱动扭矩大，同时可方便地实现自动控制。阀芯10的驱动方式也可通过其它方式实现，如电动缸驱动、或杠杆方式手动，本示例未全部列出。

定位套I2和定位套II13用于安装时阀芯10的轴向位置调节，使阀芯10的流道孔1011与14阀体的入口对正。定位套I2上的限位支架3用于安装并定位驱动装置4。

本高温固相物料旋塞阀的阀体14，阀芯10，垫环7，入口过渡管1，出口接管12均采用可耐温高的金属材料，如不锈钢304、316或合金钢12CrMoR，对于腐蚀性物料采用304或316，非腐蚀性物料可采用12CrMoR。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。