介紹了超超高溫氣動(dòng)角式截止閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其產(chǎn)品性能，分析了閥體、閥蓋及閥桿導(dǎo)套的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程。該產(chǎn)品已獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利( 專(zhuān)利號(hào)ZL201210012623.1) 。

1、概述

　　超超高溫氣動(dòng)角式截止閥的工作介質(zhì)溫度為2 000℃，超過(guò)一般金屬材料的熔點(diǎn)，必須在閥門(mén)的各部位設(shè)有合理的冷卻機(jī)構(gòu)，才能保證閥門(mén)的正常工作。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研制完成，產(chǎn)品的型號(hào)規(guī)格為J6s44y - 300lbPX，DN100。

2、超超高溫氣動(dòng)角式截止閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　閥門(mén)設(shè)計(jì)為鍛焊結(jié)構(gòu)，由閥體、閥底座、閥蓋、閥桿組件、支架、氣動(dòng)執(zhí)行器和手動(dòng)執(zhí)行器組成。閥桿組件包括閥桿頭部( 閥芯) 、閥桿主體、閥桿外套、閥桿內(nèi)冷卻管、中閥桿和上閥桿。閥芯和閥桿主體螺紋連接后與閥桿外套對(duì)焊連接。閥芯的主密封面為球面，在F304H 基體上堆焊STL12 硬質(zhì)合金，閥芯的輔助密封面為與閥底座內(nèi)孔配合的圓柱面，主要起定位和導(dǎo)向作用。主副密封面之間有一環(huán)形溝槽，起到空氣隔熱作用。閥底座主密封面為60° 圓錐面，密封面的外側(cè)加工環(huán)形彈性槽，可提高密封效果。下氣缸座安裝18 根減振阻尼彈簧，彈簧分長(zhǎng)、短兩組，起到分級(jí)阻尼作用，防止密封副發(fā)生撞擊而損壞密封面。

1. 閥體　2. 閥底座　3. 閥桿組件　4. 手動(dòng)執(zhí)行器　5. 氣動(dòng)執(zhí)行器　6. 支架　7. 閥蓋

圖1 超超高溫氣動(dòng)角式截止閥

3、冷卻機(jī)構(gòu)

　　閥門(mén)設(shè)有5 套冷卻結(jié)構(gòu)。

　　(1) 閥體下部與閥底座的冷卻。冷卻水從進(jìn)口1A 進(jìn)入，從對(duì)面出口1B 流出，閥底座內(nèi)孔設(shè)計(jì)螺旋形擋板，以增大流體流程，提高吸熱效果( 圖2) 。

1. 閥底座　2. 螺旋形擋板　3. 環(huán)形彈性槽　4. 閥體

圖2 閥體下部與閥底座的冷卻

(2) 閥體主體的冷卻。冷卻水從出口法蘭端進(jìn)口2A 進(jìn)入，經(jīng)閥體保溫夾套內(nèi)壁，從上端法蘭出口2B 流出( 圖3) 。

圖3 閥體主體的冷卻

　　(3) 閥蓋及閥桿導(dǎo)套的冷卻。閥蓋上設(shè)計(jì)有伸入到閥體內(nèi)的閥桿導(dǎo)向套，閥桿導(dǎo)向套內(nèi)設(shè)計(jì)有導(dǎo)套環(huán)空腔，在環(huán)形空腔內(nèi)又焊有套筒形薄隔板，導(dǎo)套環(huán)形空腔被套筒薄隔板隔成相通的兩層環(huán)腔，閥蓋法蘭上分別設(shè)計(jì)有與兩層環(huán)腔分別相通的進(jìn)口A進(jìn)水管和出口B 出水管，其中進(jìn)口3A 通內(nèi)環(huán)腔，出口3B 通外環(huán)腔( 圖4) 。

　　(4) 閥桿主體外元和閥桿外套的冷卻。閥桿主體的外元加工六線方牙螺旋線( 方牙螺紋) ，螺紋的上、下端均加工6mm 寬的螺紋加工進(jìn)刀槽和退刀槽。將上端進(jìn)刀槽的下側(cè)，用電焊堵住3 條螺旋槽(間隔焊堵) ，使上進(jìn)刀槽的壓力水只能從開(kāi)口的3條槽內(nèi)流入。閥桿主體的上部，即加工螺紋進(jìn)刀槽的部位，外面包一個(gè)環(huán)形空心套，該套的上、下端均與閥桿外套焊牢。進(jìn)水管4A 穿透環(huán)形空心套和閥桿外套，直接將冷卻水送到閥桿螺紋進(jìn)刀槽，然后沿三線開(kāi)口的螺紋槽向閥桿下端的螺紋退刀槽流去，再?gòu)耐说恫哿鬟M(jìn)上端焊堵的另外3 條螺旋槽，這3條螺旋槽內(nèi)的水聚在環(huán)形空心腔內(nèi)，從出口4B 流出( 圖5) 。

1. 閥蓋　2. 套管形薄隔板閥蓋　3. 閥桿導(dǎo)向套

圖4 閥蓋及閥桿導(dǎo)套的冷卻

1. 閥桿頭部　2. 閥桿體　3. 閥桿外套　4. 環(huán)形空心套　5. 進(jìn)刀槽　6. 螺旋槽　7. 退刀槽

圖5 閥桿主體外元和閥桿外套的冷卻

　　(5) 閥桿主體內(nèi)孔和閥芯的冷卻。閥桿頭部和閥芯螺紋連接，閥桿主體內(nèi)部設(shè)計(jì)為通孔，通孔內(nèi)焊接一根不銹鋼管( 冷卻管) 。冷卻水從進(jìn)口5A 進(jìn)入，沿冷卻管內(nèi)部流入到閥芯，再沿冷卻管的外壁和閥桿主體的內(nèi)孔壁向上流入出口5B( 圖6) 。

圖6 閥桿主體內(nèi)孔和閥芯的冷卻

4、結(jié)語(yǔ)

　　在超超高溫氣動(dòng)角式截止閥的設(shè)計(jì)和研制過(guò)程中，其冷卻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是成功的關(guān)鍵。經(jīng)實(shí)際使用證明，在超超高溫( ≥1500℃) 的條件下，閥門(mén)具有良好的密封性能和工作性能，滿(mǎn)足了閥門(mén)在高溫工況系統(tǒng)中的技術(shù)要求和使用壽命。