一种衬氟式防腐自立式调节阀
阅读说明：本技术 一种衬氟式防腐自立式调节阀 (Fluorine-lined corrosion-resistant self-supporting regulating valve ) 是由 柴俊 赵亚南 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种衬氟式防腐自立式调节阀,涉及阀门领域,包括支撑底盘、安装架、转盘、螺纹杆、安装底盘、阀体外壳、衬氟内管、衬氟阀芯、复位弹簧,该衬氟式防腐自立式调节阀通过将衬氟内管、衬氟阀芯均分段设计,实现了调节阀的灵活控制,而且避免了水进入衬氟阀芯的上方,避免复位弹簧以及螺纹杆被腐蚀,影响调节阀的密封性以及使用寿命；通过由耐磨防腐材料制成的衬氟内管、衬氟阀芯,保证了良好的防腐效果的同时,增强其力学性能,耐磨性性优异,衬氟内管、衬氟阀芯多次摩擦仍然难以被破坏,进一步的保证了调节阀的密封性以及使用寿命。(The invention discloses a fluorine-lined type corrosion-resistant self-supporting regulating valve, which relates to the field of valves and comprises a supporting chassis, a mounting frame, a rotary disc, a threaded rod, a mounting chassis, a valve body shell, a fluorine-lined inner pipe, a fluorine-lined valve core and a return spring, wherein the fluorine-lined type corrosion-resistant self-supporting regulating valve realizes the flexible control of the regulating valve by sectional design of the fluorine-lined inner pipe and the fluorine-lined valve core, avoids water from entering the upper part of the fluorine-lined valve core, and avoids the influence on the sealing property and the service life of the regulating valve caused by the corrosion of the return spring and the threaded rod; through lining fluorine inner tube, lining fluorine case made by wear-resisting anticorrosive material, when having guaranteed good anticorrosive effect, strengthen its mechanical properties, the wearability is excellent, and lining fluorine inner tube, lining fluorine case multiple friction still are difficult to destroyed, further assurance the leakproofness and the life of governing valve.)
技术领域
本发明涉及阀门领域，具体涉及一种衬氟式防腐自立式调节阀。
背景技术
阀门是在流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流等功能。阀门是流体管道系统中不可或缺的一部分，通过调节阀门来改变流体介质的压力、温度和流量等。现有技术中通过采用聚四氟乙烯作为衬氟材料增加阀门的耐腐蚀性能。
聚四氟乙烯具有介电性能优异、耐化学腐蚀、耐高低温、防水、不粘、摩擦系数低、自润滑性良好等性能特点，己广泛应用于石油化工、电子、电气、航空、航天、半导体、机械、纺织、家电、建筑、医药、汽车等工业领域。但也存在加工困难、耐应力开裂和抗蠕变性差等缺点，而且纯聚四氟乙烯抵抗压缩载荷的能力较差,且分子间作用力较弱,在与金属材料对磨时极易发生黏着磨损和磨粒磨损,是工程塑料中耐磨性极差的一种。
所以，聚四氟乙烯制备的衬氟阀门，虽然防腐性能优异，但是其耐磨性能差，长时间使用后阀芯与阀体之间磨损严重，导致阀门密封性急剧下降，影响阀门的使用寿命。
因此，亟需一种防腐性能优异的同时耐磨性能同样优异的衬氟式防腐自立式调节阀来解决以上问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种衬氟式防腐自立式调节阀：通过将衬氟内管、衬氟阀芯均分段设计，避免了水进入衬氟阀芯的上方，避免复位弹簧以及螺纹杆被腐蚀，通过由耐磨防腐材料制成的衬氟内管、衬氟阀芯，保证了良好的防腐效果的同时，增强其力学性能，耐磨性性优异，
解决了现有的衬氟式防腐自立式调节阀虽然防腐性能优异，但是其耐磨性能差，长时间使用后阀芯与阀体之间磨损严重，导致阀门密封性急剧下降，影响阀门的使用寿命的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种衬氟式防腐自立式调节阀，包括支撑底盘、安装架、转盘、螺纹杆、安装底盘、阀体外壳、衬氟内管、衬氟阀芯、复位弹簧，所述阀体外壳的内部安装有衬氟内管，所述衬氟内管的内腔中滑动连接有衬氟阀芯，所述衬氟内管、衬氟阀芯均由耐磨防腐材料制成；
所述衬氟内管、衬氟阀芯的制备过程如下：
步骤一：按照重量份称取改性聚四氟乙烯90-110份、改性氮化硼粉末10-30份、聚酰亚胺5-15份，备用
步骤二：将改性聚四氟乙烯、改性氮化硼粉末、聚酰亚胺加入至混合机中，在温度为1000-2000r/min的条件下混合5-10min，静置10min后重复混合5-10min，得到耐磨防腐材料；
步骤三：将混合料加入至模具中模压成型，脱模形成内管胚和阀芯胚，将内管胚和阀芯胚室温静置1-2天，之后放置于高温马弗炉中，以60℃/h的升温速率升温至310-320℃，之后以30℃/h的升温速率升温至360-370℃，之后在温度为360-370℃的条件下恒温烧结4.5h，之后以30℃/h的降温速率降温至300-310℃，最终以50℃/h的降温速率降温至室温，得到衬氟内管、衬氟阀芯。
作为本发明进一步的方案：所述阀体外壳的顶部安装有安装底盘，所述安装底盘的顶部安装有支撑底盘，所述支撑底盘的顶部安装有安装架，所述安装架上贯穿安装有螺纹杆，所述螺纹杆与安装架螺纹连接，所述螺纹杆的顶端安装有转盘，所述衬氟阀芯的顶部安装有复位弹簧，所述复位弹簧的顶端安装在安装底盘的底部，所述衬氟阀芯的顶部抵接至螺纹杆的底端。
作为本发明进一步的方案：所述衬氟内管包括密封管、进水管以及出水管，所述密封管由限位管和密封管构成，所述限位管的内径大于密封管的内径，所述进水管连通至密封管的一侧底部，所述出水管连通至限位管的一侧底部；所述衬氟阀芯包括上密封部和下密封部，所述上密封部滑动连接在限位管的内腔，且上密封部直径大于密封管的内径、厚度大于出水管的输入端直径，所述下密封部滑动连接在密封管的内腔。
作为本发明进一步的方案：改性聚四氟乙烯的制备过程如下：
A1：将四氯化碳、催化剂以及去离子水加入至反应釜中，之后在温度为15-20℃条件下将六氟环氧丙烷加入反应釜中，在搅拌速率为50-150r/min的条件下恒温搅拌反应30-60min,反应结束后将反应产物静置分层，将下层精馏，收集54-56℃的馏分，得到中间产物；
A2：将无水碳酸钠、二甲基乙酰胺加入至反应釜中，在搅拌速率为50-100r/min的条件下搅拌混合5-10min，之后加入中间产物继续搅拌反应30-60min，之后在温度为120-130℃条件下继续反应收集冷凝液，将冷凝液精馏收集35-36℃的馏分，得到改性单体；
A3：将甲醇、去离子水、分散剂加入至聚合釜中，通入氮气置换聚合釜中空气，待氧含量低于15ppm后抽真空至70-72kPa，加入改性单体，在搅拌速率为600-900r/min，温度为50-80℃条件下充入四氟乙烯至反应釜压力为0.6-1.6MPa，之后加入过硫酸铵溶液，维持反应釜内压力，搅拌反应3-5h，反应结束，收集反应产物，得到改性聚四氟乙烯。
作为本发明进一步的方案：步骤A1中的所述四氯化碳、催化剂、去离子水、六氟环氧丙烷的摩尔比为5：0.25：0.06：10，所述催化剂为四甲基乙二胺、氯化铯中的一种。
作为本发明进一步的方案：步骤A2中的所述无水碳酸钠、二甲基乙酰胺、中间产物的摩尔比为1.0-1.2：1.0：1.0。
作为本发明进一步的方案：步骤A3中的所述过硫酸铵溶液为过硫酸铵按照1-3g：1L的比例溶解于蒸馏水所形成的溶液，所述甲醇、去离子水、分散剂、改性单体、过硫酸铵的质量比为0.1-0.3：3-5：10-12：1：3-5。
作为本发明进一步的方案：改性氮化硼粉末的制备过程如下：
将六方氮化硼和聚甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，通入二氧化碳气体置换反应釜内空气，在温度为50℃的条件下，压力升至10-12MPa，之后在搅拌速率为500-800r/min的条件下搅拌2-3h，之后通过喷嘴将产物喷出，控制泄压速率为2MPa/s，得到改性氮化硼粉末。
作为本发明进一步的方案：所述六方氮化硼、聚甲基丙烯酸甲酯的用量比为10mg：1g。
本发明的有益效果：
本发明的一种衬氟式防腐自立式调节阀，该衬氟式防腐自立式调节阀包括支撑底盘、安装架、转盘、螺纹杆、安装底盘、阀体外壳、衬氟内管、衬氟阀芯、复位弹簧，通过转盘带动螺纹杆转动，从而控制螺纹杆伸入衬氟内管中的长度，进而控制衬氟阀芯的位置，当衬氟阀芯的上密封部接触至衬氟内管的密封管顶端，此时通过上密封部密封限位管以及出水管，通过下密封部密封住密封管，从而实现调节阀的关闭，当复位弹簧将衬氟阀芯拉伸至最高点，衬氟阀芯位于出水管的输入端上方，实现调节阀的开启；通过将衬氟内管、衬氟阀芯均分段设计，实现了调节阀的灵活控制，而且避免了水进入衬氟阀芯的上方，避免复位弹簧以及螺纹杆被腐蚀，影响调节阀的密封性以及使用寿命；
该衬氟内管、衬氟阀芯由耐磨防腐材料制成，其中的改性聚四氟乙烯为四氟乙烯与改性单体聚合而成，聚四氟乙烯具有耐化学腐蚀、耐高低温、防水、不粘、摩擦系数低、自润滑性良好等性能特点，但也存在加工困难、耐应力开裂和抗蠕变性差的缺点，产生这些缺陷的主要原因是由于聚四氟乙烯结构对称，C-F键极性大，分子间作用力大，结晶度高，结晶熔融温度高，通过向聚四氟乙烯引入改性单体，减小分子间作用力，降低结晶度和熔体粘度，既可保持了聚四氟乙烯的优良特性，又可赋予其良好的加工性能；通过向改性聚四氟乙烯中添加改性氮化硼粉末、聚酰亚胺，聚酰亚胺不仅具有极好的耐高温性,还具有非常优异的机械性能,耐磨耐高温性能好，氮化硼分子间具有平行层片状结构,依靠范德华力约束,在受到剪切力作用时层状结构就会发生滑移,并且能在金属及其他硬质物表面形成极薄且高粘附性的润滑膜,一方面可以防止改性聚四氟乙烯摩擦表面在做相对运动时的大面积脱落损坏,另一方面可以依靠自身形成的润滑薄膜降低摩擦系数,从而有效保护了改性聚四氟乙烯材料，但是氮化硼为无机纳米填料，易于聚集，很难均匀分布，相容性差，因此在快速泄压过程中，利用巨大的压力差可以打散氮化硼的聚集结构，氮化硼分散后，经过一段时间后容易再团聚，通过使用聚甲基丙烯酸甲酯包覆氮化硼，可以有效避免氮化硼再团聚同时提高其与有机物之间的相容性。
综上所述，该衬氟式防腐自立式调节阀通过将衬氟内管、衬氟阀芯均分段设计，实现了调节阀的灵活控制，而且避免了水进入衬氟阀芯的上方，避免复位弹簧以及螺纹杆被腐蚀，影响调节阀的密封性以及使用寿命；通过由耐磨防腐材料制成的衬氟内管、衬氟阀芯，保证了良好的防腐效果的同时，增强其力学性能，耐磨性性优异，衬氟内管、衬氟阀芯多次摩擦仍然难以被破坏，进一步的保证了调节阀的密封性以及使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中一种衬氟式防腐自立式调节阀的结构示意图；
图2是本发明中安装底盘的内部结构示意图；
图3是本发明中衬氟内管的内部结构示意图。
图中：101、支撑底盘；102、安装架；103、转盘；104、螺纹杆；105、安装底盘；106、阀体外壳；107、衬氟内管；108、衬氟阀芯；109、复位弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-3所示，本实施例为一种衬氟式防腐自立式调节阀，包括支撑底盘101、安装架102、转盘103、螺纹杆104、安装底盘105、阀体外壳106、衬氟内管107、衬氟阀芯108、复位弹簧109，所述阀体外壳106的顶部安装有安装底盘105，所述安装底盘105的顶部安装有支撑底盘101，所述支撑底盘101的顶部安装有安装架102，所述安装架102上贯穿安装有螺纹杆104，所述螺纹杆104与安装架102螺纹连接，所述螺纹杆104的顶端安装有转盘103；
所述阀体外壳106的内部安装有衬氟内管107，所述衬氟内管107的内腔中滑动连接有衬氟阀芯108，所述衬氟阀芯103的顶部安装有复位弹簧109，所述复位弹簧109的顶端安装在安装底盘105的底部，所述衬氟阀芯108的顶部抵接至螺纹杆104的底端；
所述衬氟内管107、衬氟阀芯108均由耐磨防腐材料制成，所述衬氟内管107包括密封管、进水管以及出水管，所述密封管由限位管和密封管构成，所述限位管的内径大于密封管的内径，所述进水管连通至密封管的一侧底部，所述出水管连通至限位管的一侧底部；所述衬氟阀芯108包括上密封部和下密封部，所述上密封部滑动连接在限位管的内腔，且上密封部直径大于密封管的内径、厚度大于出水管的输入端直径，所述下密封部滑动连接在密封管的内腔。
通过转盘103带动螺纹杆104转动，从而控制螺纹杆104伸入衬氟内管107中的长度，进而控制衬氟阀芯108的位置，当衬氟阀芯108的上密封部接触至衬氟内管107的密封管顶端，此时通过上密封部密封限位管以及出水管，通过下密封部密封住密封管，从而实现调节阀的关闭，当复位弹簧109将衬氟阀芯108拉伸至最高点，衬氟阀芯108位于出水管的输入端上方，实现调节阀的开启；通过将衬氟内管107、衬氟阀芯108均分段设计，实现了调节阀的灵活控制，而且避免了水进入衬氟阀芯108的上方，避免复位弹簧以及螺纹杆被腐蚀，影响调节阀的密封性以及使用寿命。
实施例2：
本实施例为一种改性聚四氟乙烯的制备过程，包括如下步骤：
A1：将四氯化碳、催化剂以及去离子水加入至反应釜中，之后在温度为15℃条件下将六氟环氧丙烷加入反应釜中，在搅拌速率为50r/min的条件下恒温搅拌反应30min,反应结束后将反应产物静置分层，将下层精馏，收集54℃的馏分，得到中间产物；控制所述四氯化碳、催化剂、去离子水、六氟环氧丙烷的摩尔比为5：0.25：0.06：10，所述催化剂为氯化铯；
A2：将无水碳酸钠、二甲基乙酰胺加入至反应釜中，在搅拌速率为50r/min的条件下搅拌混合5min，之后加入中间产物继续搅拌反应30min，之后在温度为120℃条件下继续反应收集冷凝液，将冷凝液精馏收集35℃的馏分，得到改性单体；控制所述无水碳酸钠、二甲基乙酰胺、中间产物的摩尔比为1.0：1.0：1.0；
A3：将甲醇、去离子水、分散剂加入至聚合釜中，通入氮气置换聚合釜中空气，待氧含量低于15ppm后抽真空至70kPa，加入改性单体，在搅拌速率为600r/min，温度为50℃条件下充入四氟乙烯至反应釜压力为0.6MPa，之后加入过硫酸铵溶液，维持反应釜内压力，搅拌反应3h，反应结束，收集反应产物，得到改性聚四氟乙烯；控制所述过硫酸铵溶液为过硫酸铵按照1-3g：1L的比例溶解于蒸馏水所形成的溶液，所述甲醇、去离子水、分散剂、改性单体、过硫酸铵的质量比为0.1：3：10：1：3。
实施例3：
本实施例为一种改性聚四氟乙烯的制备过程，包括如下步骤：
A1：将四氯化碳、催化剂以及去离子水加入至反应釜中，之后在温度为20℃条件下将六氟环氧丙烷加入反应釜中，在搅拌速率为150r/min的条件下恒温搅拌反应60min,反应结束后将反应产物静置分层，将下层精馏，收集56℃的馏分，得到中间产物；控制所述四氯化碳、催化剂、去离子水、六氟环氧丙烷的摩尔比为5：0.25：0.06：10，所述催化剂为四甲基乙二胺；
A2：将无水碳酸钠、二甲基乙酰胺加入至反应釜中，在搅拌速率为100r/min的条件下搅拌混合10min，之后加入中间产物继续搅拌反应60min，之后在温度为130℃条件下继续反应收集冷凝液，将冷凝液精馏收集36℃的馏分，得到改性单体；控制所述无水碳酸钠、二甲基乙酰胺、中间产物的摩尔比为1.2：1.0：1.0；
A3：将甲醇、去离子水、分散剂加入至聚合釜中，通入氮气置换聚合釜中空气，待氧含量低于15ppm后抽真空至72kPa，加入改性单体，在搅拌速率为900r/min，温度为80℃条件下充入四氟乙烯至反应釜压力为1.6MPa，之后加入过硫酸铵溶液，维持反应釜内压力，搅拌反应5h，反应结束，收集反应产物，得到改性聚四氟乙烯；控制所述过硫酸铵溶液为过硫酸铵按照3g：1L的比例溶解于蒸馏水所形成的溶液，所述甲醇、去离子水、分散剂、改性单体、过硫酸铵的质量比为0.3：5：12：1：5。
实施例4：
本实施例为一种改性氮化硼粉末的制备过程，包括如下步骤：
将六方氮化硼和聚甲基丙烯酸甲酯（Mn=2000g/mol）加入到反应釜中，通入二氧化碳气体置换反应釜内空气，在温度为50℃的条件下，压力升至10MPa，之后在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌2h，之后通过喷嘴将产物喷出，控制泄压速率为2MPa/s，得到改性氮化硼粉末；控制所述六方氮化硼、聚甲基丙烯酸甲酯的用量比为10mg：1g。
实施例5：
本实施例为一种改性氮化硼粉末的制备过程，包括如下步骤：
将六方氮化硼和聚甲基丙烯酸甲酯（Mn=2000g/mol）加入到反应釜中，通入二氧化碳气体置换反应釜内空气，在温度为50℃的条件下，压力升至12MPa，之后在搅拌速率为800r/min的条件下搅拌3h，之后通过喷嘴将产物喷出，控制泄压速率为2MPa/s，得到改性氮化硼粉末；控制所述六方氮化硼、聚甲基丙烯酸甲酯的用量比为10mg：1g。
实施例6：
本实施例为一种衬氟式防腐自立式调节阀，阀体外壳的内部安装有衬氟内管，衬氟内管的内腔中滑动连接有衬氟阀芯，衬氟内管、衬氟阀芯均由耐磨防腐材料制成；
所述衬氟内管107、衬氟阀芯108的制备过程如下：
步骤一：按照重量份称取来自于实施例2中的改性聚四氟乙烯90份、来自于实施例4中的改性氮化硼粉末10份、聚酰亚胺（型号为YS20）5份，备用
步骤二：将改性聚四氟乙烯、改性氮化硼粉末、聚酰亚胺加入至混合机中，在温度为1000r/min的条件下混合5min，静置10min后重复混合5min，得到耐磨防腐材料；
步骤三：将混合料加入至模具中模压成型，脱模形成内管胚和阀芯胚，将内管胚和阀芯胚室温静置1天，之后放置于高温马弗炉中，以60℃/h的升温速率升温至310℃，之后以30℃/h的升温速率升温至360℃，之后在温度为360℃的条件下恒温烧结4.5h，之后以30℃/h的降温速率降温至300℃，最终以50℃/h的降温速率降温至室温，得到衬氟内管107、衬氟阀芯108。
实施例7：
本实施例为一种衬氟式防腐自立式调节阀，阀体外壳的内部安装有衬氟内管，衬氟内管的内腔中滑动连接有衬氟阀芯，衬氟内管、衬氟阀芯均由耐磨防腐材料制成；
所述衬氟内管107、衬氟阀芯108的制备过程如下：
步骤一：按照重量份称取来自于实施例3中的改性聚四氟乙烯110份、来自于实施例5中的改性氮化硼粉末30份、聚酰亚胺（型号为YS20）15份，备用
步骤二：将改性聚四氟乙烯、改性氮化硼粉末、聚酰亚胺加入至混合机中，在温度为2000r/min的条件下混合10min，静置10min后重复混合10min，得到耐磨防腐材料；
步骤三：将混合料加入至模具中模压成型，脱模形成内管胚和阀芯胚，将内管胚和阀芯胚室温静置2天，之后放置于高温马弗炉中，以60℃/h的升温速率升温至320℃，之后以30℃/h的升温速率升温至370℃，之后在温度为370℃的条件下恒温烧结4.5h，之后以30℃/h的降温速率降温至310℃，最终以50℃/h的降温速率降温至室温，得到衬氟内管107、衬氟阀芯108。
对比例1：
对比例1与实施例7的不同之处在于，使用聚四氟乙烯制成衬氟内管、衬氟阀芯。
对比例2：
对比例2与实施例7的不同之处在于，使用聚四氟乙烯、氮化硼粉末按照11:3的质量比制成衬氟内管、衬氟阀芯。
对比例3：
对比例3与实施例7的不同之处在于，使用聚四氟乙烯、氮化硼粉末、聚酰亚胺按照110:30：15的质量比制成衬氟内管、衬氟阀芯。
将实施例6-7以及对比例1-3的衬氟阀芯按GB/T1043-1993标准进行冲击性能测试。按ASTM D2240-2015标准,使用邵氏D型进行硬度测试。按GB/T3960-2016标准,在室温下使用対磨环与样件进行环-块接触式干摩擦。
样品
冲击强度/（KJ/mm<sup>2</sup>）
硬度/HD
磨损率/×10<sup>-6</sup>N·m
实施例6
9.35
64
2.8
实施例7
9.41
67
2.4
对比例1
2.14
42
137
对比例2
6.68
54
29
对比例3
7.49
58
11
参阅上表数据，根据实施例与对比例1相比，可以得知本发明的衬氟内管、衬氟阀芯较现有技术（使用聚四氟乙烯直接制备、衬氟阀芯）中的具有更好的耐磨性能，根据实施例与对比例2-3相比，添加氮化硼粉末、聚酰亚胺对聚四氟乙烯的性能有所改善，将聚四氟乙烯以及氮化硼粉末进行改性，制备的衬氟内管、衬氟阀芯具有更好的力学性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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