一種應用于高溫氣冷堆的電動球閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及閥門【技術領域】，特別涉及一種應用于球床高溫堆的電動球閥。該電動球閥包括：閥體、左閥座組件、閥球、右閥座組件、磁力傳動器和電動裝置；所述閥體為整體加工件，所述閥球由閥體內(nèi)腔上部裝入，所述左閥座組件和右閥座組件由閥體通孔兩側(cè)裝入，閥門開啟狀態(tài)時，閥體左流道、左閥座組件通孔、球體通孔、右閥座組件通孔和閥體左流道同軸且等徑；采用本閥發(fā)明技術方案的電動球閥能夠滿足熱態(tài)放射性氦氣氛的長期可靠密封，并且裝配和維修方便。
【專利說明】—種應用于高溫氣冷堆的電動球閥
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球閥，具體地說是一種磁力驅(qū)動的電動球閥。本發(fā)明適用于高溫氣冷堆管路系統(tǒng)中熱態(tài)含粉塵氦氣的接通與截斷控制。
【背景技術】
[0002]球床高溫氣冷堆采用球形燃料元件多次通過堆芯的方式實現(xiàn)不停堆連續(xù)運行，球形元件利用有利的幾何形狀依靠重力在堆內(nèi)流動，在燃料裝卸系統(tǒng)內(nèi)，球形元件的循環(huán)、卸料、裝載等定向輸送涉及下行和上行兩種球流管路，前者依靠重力流動，后者依靠氣力輸送。無論在堆內(nèi)，還是在燃料裝卸系統(tǒng)內(nèi)，球形元件之間以及球形元件與金屬之間發(fā)生接觸、碰撞和摩擦，都可能產(chǎn)生粉塵，甚至碎屑或碎片，由于攜帶了具有放射性的粉塵和碎屑，作為載帶氣體的氦氣因而具有一定的放射性；同時由于氦氣昂貴且具有極強的流動性，必須嚴格限制管路系統(tǒng)及設備中氦氣的泄漏量，因此球床高溫堆中有氦氣流動的管路中主要采用了波紋管截止閥控制氣流的接通和截斷。
[0003]相對于截止閥而言，球閥具有最低的流阻、可快速啟閉、能實現(xiàn)雙座雙向密封、可用于含粉塵及顆粒流體控制等優(yōu)點，因而在燃料裝卸系統(tǒng)中主要球閥作為切斷閥。中國發(fā)明專利CN102606760A “核一級電動球閥”公開了一種應用于球床高溫堆的固定上裝式核一級電動球閥，其套筒式閥座采用了國外進口的雜萘聯(lián)苯聚醚砜酮密封材料，閥桿則采用了多重密封方式，滿足260°C氦氣內(nèi)泄漏率和外泄漏率的密封要求，但是由于動密封磨損、填料熱老化和干枯等原因，難以滿足燃料裝卸系統(tǒng)中氣力提升、氣氛切換和脈沖氣流等管路閥門反復啟閉下氦氣密封的長期運行要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種應用于球床高溫堆的電動球閥，滿足氦氣外泄漏的要求，并能在低于180°C的熱態(tài)環(huán)境下反復啟閉和長期運行。
[0006](二)技術方案
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種應用于球床高溫堆的電動球閥，所述球閥包括:閥體、左閥座組件、閥球、右閥座組件、磁力傳動器和電動裝置；所述閥球由下閥桿、球體和上閥桿組成；
[0008]以所述球體為中心，所述左閥座組件和右閥座組件在所述閥體的流道及內(nèi)腔對稱分布，
[0009]所述閥體為整體加工件，其內(nèi)腔的底部設置有一個盲孔，所述閥球通過內(nèi)腔上空裝入所述閥體并由所述盲孔支承，所述左閥座組件和右閥座組件通過所述閥體通孔兩側(cè)裝入，所述磁力傳動器的內(nèi)轉(zhuǎn)子組件通過連接體與所述閥球的上閥桿相連，其外轉(zhuǎn)子組件與所述電動裝置相連；所述磁力傳動器的隔離罩與所述閥體共同構成閥門承壓邊界。
[0010]優(yōu)選地，所述左閥座組件與所述右閥座組件均包括彈簧蓋板、壓緊螺塊、彈簧、彈簧座、密封套和O型圈；
[0011]所述彈簧置于所述彈簧座內(nèi)，所述O型圈置于所述密封套的密封槽內(nèi)，所述密封套內(nèi)嵌套軟密封環(huán)；所述密封套、彈簧座、彈簧蓋板和壓緊螺塊依次線性同軸裝配分別構成所述左閥座組件與右閥座組件。
[0012]優(yōu)選地，閥門處于開啟時，所述閥體的左流道、所述左閥座組件的通孔、所述球體的通孔、所述右閥座組件的通孔和所述閥體的右流道同軸且等徑，且在所述彈簧蓋板和所述彈簧座之間存在移動間隙；
[0013]所述左閥座組件與所述右閥座組件通過所述O型圈與所述閥體密封，在所述電動閥門關閉時，所述左閥座組件與所述右閥座組件通過各自的軟密封環(huán)與所述球體密封。
[0014]優(yōu)選地，所述閥體的上空和所述磁力傳動器的隔離罩之間設置了一個的內(nèi)密封組件，所述內(nèi)密封組件包括填料壓套、填料、填料壓板和端蓋；
[0015]所述端蓋通過第二組緊固件和密封件與所述閥體內(nèi)的分隔環(huán)連接；在所述端蓋內(nèi)還設有一個位于所述填料下部的上導向套，用于支承所述上閥桿。
[0016]優(yōu)選地，所述填料壓板和所述填料壓套通過第一組緊固件壓緊填料。
[0017]優(yōu)選地，所述內(nèi)密封組件的填料壓板上設置一個限位槽，在所述上閥桿上裝配有一個限位板，所述限位板置于所述填料壓板的限位槽內(nèi)；所述限位槽與所述限位板的特征尺寸相等；所述限位板的第一限位板邊與所述限位槽的第一限位槽邊重合時，所述閥球達到第一限位點，當所述限位板的第二限位板邊與所述限位槽的第二限位槽邊重合時，所述閥球達到第二限位點，所述兩個限位點，分別對應于所述球體開、關到位位置；
[0018]優(yōu)選地，所述限位槽為一正方形槽口，所述限位板為一梭形板。
[0019]優(yōu)選地，所述閥體的兩端各有一個凸緣，分別通過O型圈及第一卡套和第二卡套與第一凸緣短頭和第二凸緣短頭連接。
[0020]優(yōu)選地，所述閥體的凸緣、磁力傳動器的隔離罩和凸緣短頭均設置有密封焊唇邊。
[0021](三)有益效果
[0022]本發(fā)明實施例提供的一種應用于球床高溫堆的電動球閥，采用磁力傳動器將閥桿動密封轉(zhuǎn)化為隔離罩對閥體的靜密封，避免了填料型密封形式下氦氣從閥桿表面的泄露，以及填料磨損、熱老化及干枯導致的泄漏問題；與波紋管外密封相比，磁力傳動器密封無剛度影響且不會發(fā)生疲勞破壞。因此本發(fā)明所述的電動球閥能夠滿足熱態(tài)放射性氦氣氛的長期可靠的外密封。內(nèi)密封采用軟密封閥座組件，密封效果好，利用彈簧的彈性，可以在閥座密封磨損是實現(xiàn)自補償，且由于移動間隙的存在，在熱態(tài)下不會發(fā)生卡死。閥座組件采用側(cè)裝式，并利用壓緊螺塊，便于閥座安裝、調(diào)整和拆卸維修。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明技術方案所涉及的球床高溫堆電動球閥的一個實施例；
[0024]圖2是該實施例的局部放大圖；
[0025]圖3是實施例的閥球結(jié)構圖；
[0026]圖4是該實施例的填料壓板結(jié)構圖；
[0027]圖5是該實施例限位板的結(jié)構圖。
[0028]附圖標記:[0029]I:電動裝置；2:法蘭；3:磁力傳動器；
[0030]4:拉桿組件；5:填料；6:閥體；7:左閥座組件；
[0031]8:第一凸緣短頭；9:第一卡套；10:第二卡套；
[0032]11:第二凸緣短頭；12:右閥座組件；13:閥球；
[0033]14:內(nèi)密封組件；15:連接體；16:填料壓板；
[0034]17:第一組緊固件；18:第二組緊固件；19:密封墊；
[0035]20:彈簧壓板；21:壓緊螺套；22:彈簧；23:彈簧座；
[0036]24:密封套；25:下導向套；26:下閥桿；27:球體；
[0037]28:軟密封環(huán)；29:0型圈；30:凸緣短頭密封件；
[0038]31:密封焊唇邊；32:端蓋；33:上導向套；
[0039]34:填料壓套；35:限位板；36:上閥桿；37:移動間隙;
[0040]38:第二凸緣；39:分隔環(huán)；40:第一凸緣；
[0041]41:限位槽；42:第一限位槽邊；43:第二限位槽邊；
[0042]44:第一限位板邊；45:第二限位板邊。
【具體實施方式】
[0043]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0044]圖1示出了本發(fā)明涉及的球床高溫堆電動球閥的一個實施例的主視圖；圖2是該實施例的局部放大圖；圖3是實施例的閥球結(jié)構圖。如圖1?圖3所示，所述電動球閥由閥體6、左閥座組件7、閥球13、右閥座組件12、磁力傳動器3和電動裝置I組成。所述閥球13由下閥桿26、球體27和上閥桿36組成。所述閥體6為整體加工件，可以是鍛件，也可以是鑄件，閥體6的內(nèi)腔呈直三通形，內(nèi)腔的底部設置有一個盲孔，用于支承所述閥球13的下閥桿26，在所述球體27兩側(cè)所述的閥體6的通孔內(nèi)，分別裝配所述左閥座組件7與右閥座組件12。所述磁力傳動器3由圖中未標示的內(nèi)轉(zhuǎn)子、隔離罩、外轉(zhuǎn)子和支座組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子組件通過連接體15與所述閥球13的上閥桿36相連，外轉(zhuǎn)子與所述電動裝置I相連；支座的頂端用于支承所述電動裝置1，底端與所述閥體6的上凸緣相連，并壓緊隔離罩及密封件，使隔離罩和所述閥體6共同構成承壓邊界，同時將所述電動裝置I與所述閥球13的上閥桿36的直連轉(zhuǎn)換為無接觸的軟連接,從而也由動密封轉(zhuǎn)換為靜密封,實現(xiàn)了對放射性氦氣的零泄漏密封。
[0045]本實施例中所述左閥座組件7與所述右閥座組件12的結(jié)構相同，均由彈簧蓋板20、壓緊螺塊21、彈簧22、彈簧座23、密封套24和O型圈29組成。所述彈簧22置于所述彈簧座23內(nèi)，所述O型圈29置于所述密封套24的密封槽內(nèi)，所述密封套24內(nèi)嵌套軟密封環(huán)28。所述密封套24、彈簧座23、彈簧蓋板20和壓緊螺塊21依次線性同軸裝配分別構成所述左閥座組件7與右閥座組件12。閥門處于開啟狀態(tài)時，所述閥體6的左流道、所述左閥座組件7的通孔、所述球體27的通孔、所述右閥座組件12的通孔和所述閥體6的右流道同軸且等徑。所述左閥座組件7與所述右閥座組件12通過所述O型圈29與所述閥體6密封，在所述電動閥門關閉時，在密封比壓作用下，所述左閥座組件7與所述右閥座組件12通過軟密封環(huán)28與所述球體27密封，由于所述彈簧22的彈性，可以在所述軟密封環(huán)28磨損時實現(xiàn)自補償，繼續(xù)保持有效密封；同時，由于在所述彈簧蓋板20和所述彈簧座23之間存在移動間隙37，可以補償熱膨脹的影響，而不會發(fā)生熱態(tài)下球體27卡死現(xiàn)象。
[0046]如圖2所示，在本實施例中所述閥體6的上空和所述磁力傳動器3的隔離罩之間設置了一個的內(nèi)密封組件14，所述內(nèi)密封組件14由填料壓套34、填料5、填料壓板16和端蓋32組成，所述端蓋32通過第二組緊固件18和密封件19與所述閥體6內(nèi)的分隔環(huán)39連接。在所述端蓋32內(nèi)還設有一個位于所述填料5下部的上導向套33，用于支承所述上閥桿36。所述填料壓板16和所述填料壓套34通過第一組緊固件17壓緊填料5。在閥體上空和磁力傳動器隔離罩之間設置一個內(nèi)密封組件14 一方面能阻止粉塵進入所述磁力傳動器3的隔離罩，以免對其所述磁力傳動器3的內(nèi)轉(zhuǎn)子造成不良影響；另一方面還能夠阻止熱態(tài)氦氣在隔離罩內(nèi)流動，使所述磁力傳動器3的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和外磁轉(zhuǎn)子工作在較低溫度下而受流道內(nèi)腔熱態(tài)氦氣影響小，從而所述磁力傳動器3的磁性材料和軸承材料均不需要特殊考慮。
[0047]閥門通過凸緣短頭與管道焊接，閥體則利用卡套與凸緣短頭連接，便于閥門流道準確對中和快速裝卸，維修方便。
[0048]本實施例中所述內(nèi)密封組件14的端蓋32內(nèi)還設有第一導向套，所述閥體的盲孔內(nèi)設有第二導向套，所述閥球的上閥桿和下閥桿分別置于第一導向套和第二導向套內(nèi)；
[0049]如圖4所示，本實施例中所述內(nèi)密封組件14的填料壓板16上設置一個限位槽41 ；在所述上閥桿36上裝配有一個限位板35，其結(jié)構如圖5所示，所述限位板35置于所述填料壓板16的限位槽41內(nèi)。所述限位槽41為一正方形槽口，所述限位板35為一梭形板，所述限位槽與所述限位板的特征尺寸Dl和D2相等。當所述電動裝置I帶動所述磁力傳動器3的外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)轉(zhuǎn)子受磁場作用跟隨轉(zhuǎn)動，從而通過與連接體15相連的上閥桿36轉(zhuǎn)動，當所述限位板35逆時針轉(zhuǎn)動至其所屬第一限位板邊44與所述限位槽41的第一限位槽邊42重合時，所述閥球27達到第一限位點，相反地，當所述限位板35順時針轉(zhuǎn)動至其所屬第二限位板邊45與所述限位槽41的第二限位槽邊43重合時，所述閥球27達到第二限位點，所述兩個限位點，分別對應`于所述球體27開、關位置，從而保證所述磁力傳動器3在無接觸轉(zhuǎn)動中保證本實施例的球閥開關到位準確。上閥桿上裝配的限位板與填料壓板的限位槽配合使用，能夠在磁力傳動器無接觸轉(zhuǎn)動中保證球閥開關到位準確。
[0050]本實施例中所述電動裝置I還設置有一個連接法蘭2，通過一組拉桿緊固件4將所述電動裝置1、磁力傳動器3和閥體6緊固。
[0051]本實施例中所述閥體6的兩端各有一個凸緣38、40，分別通過O型圈及第一^^套9和第二卡套10與第一凸緣短頭8和第二凸緣短頭11連接。本實施例所述電動球閥則通過凸緣短頭8、10與系統(tǒng)管道焊接，卡套結(jié)構便于閥門流道準確對中和快速裝卸。
[0052]本實施例中所述閥體6的凸緣、磁力傳動器3的隔離罩和凸緣短頭8、10均設置有密封焊唇邊，采用密封焊后能保證外密封處零泄漏。
[0053]本發(fā)明不限于上述實施方式，只要球閥中采用了與本閥門技術方案相似的磁力傳動器外密封和側(cè)裝式閥座組件內(nèi)密封結(jié)構，無論是否設置內(nèi)密封組件、限位板和凸緣及卡套連接形式等，均落在本發(fā)明的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種應用于球床高溫堆的電動球閥，其特征在于:所述球閥包括:閥體(6)、左閥座組件(7)、閥球(13)、右閥座組件(12)、磁力傳動器(3)和電動裝置(1);所述閥球(13)由下閥桿(26 )、球體(27 )和上閥桿(36 )組成。 以所述球體(27 )為中心，所述左閥座組件(7 )和右閥座組件(12 )在所述閥體(6 )的流道及內(nèi)腔對稱分布， 所述閥體(6)為整體加工件，其內(nèi)腔的底部設置有一個盲孔，所述閥球(13)通過內(nèi)腔上空裝入所述閥體(6)并由所述盲孔支承，所述左閥座組件(7)和右閥座組件(12)通過所述閥體(6)通孔兩側(cè)裝入，所述磁力傳動器(3)的內(nèi)轉(zhuǎn)子組件通過連接體(15)與所述閥球(13)的上閥桿(36)相連，其外轉(zhuǎn)子組件與所述電動裝置(I)相連；所述磁力傳動器(3)的隔離罩與所述閥體(6)共同構成閥門承壓邊界。
2.如權利要求1所述的電動球閥，其特征在于，所述左閥座組件(7)與所述右閥座組件(12)均包括彈簧蓋板(20)、壓緊螺塊(21)、彈簧(22)、彈簧座(23)、密封套(24)和O型圈(29)； 所述彈簧(22 )置于所述彈簧座(23 )內(nèi)，所述O型圈(29 )置于所述密封套(24 )的密封槽內(nèi)，所述密封套(24 )內(nèi)嵌套軟密封環(huán)(28 );所述密封套(24 )、彈簧座(23 )、彈簧蓋板(20 )和壓緊螺塊(21)依次線性同軸裝配分別構成所述左閥座組件(7)與右閥座組件(12)。
3.如權利要求2所述的電動球閥，其特征在于，閥門處于開啟時，所述閥體(6)的左流道、所述左閥座組件(7)的通孔、所述球體(27)的通孔、所述右閥座組件(12)的通孔和所述閥體(6)的右流道同軸且等徑，且在所述彈簧蓋板(20)和所述彈簧座(23)之間存在移動間隙(37)； 所述左閥座組件(7)與所述右閥座組件(12)通過所述O型圈(29)與所述閥體(6)密封，在所述電動閥門關閉時，所述左閥座組件(7)與所述右閥座組件(12)通過各自的軟密封環(huán)(28 )與所述球體(27 )密封。
4.如權利要求1所述的電動球閥，其特征在于，所述閥體(6)的上空和所述磁力傳動器(3)的隔離罩之間設置了一個的內(nèi)密封組件(14)，所述內(nèi)密封組件(14)包括填料壓套(34),填料(5)、填料壓板(16)和端蓋(32); 所述端蓋(32)通過第二組緊固件(18)和密封件(19)與所述閥體(6)內(nèi)的分隔環(huán)(39)連接；在所述端蓋(32)內(nèi)還設有一個位于所述填料(5)下部的上導向套(33)，用于支承所述上閥桿(36)。
5.如權利要求4所述的電動球閥，其特征在于，所述填料壓板(16)和所述填料壓套(34)通過第一組緊固件(17)壓緊填料(5)。
6.如權利要求5所述的電動球閥，其特征在于，所述內(nèi)密封組件(14)的填料壓板(16)上設置一個限位槽(41)，在所述上閥桿(36)上裝配有一個限位板(35)，所述限位板(35)置于所述填料壓板(16)的限位槽(41)內(nèi)；所述限位槽(41)與所述限位板(35)的特征尺寸相等；所述限位板(35)的第一限位板邊(44)與所述限位槽(41)的第一限位槽邊(42)重合時，所述閥球(13)達到第一限位點，當所述限位板(35)的第二限位板邊(45)與所述限位槽(41)的第二限位槽邊(43)重合時，所述閥球(13)達到第二限位點，所述兩個限位點，分別對應于所述球體(27)開、關到位位置。
7.如權利要求6所述的電動球閥，其特征在于，所述限位槽(41)為一正方形槽口，所述限位板(35)為一梭形板。
8.如權利要求1所述的電動球閥，其特征在于，所述閥體(6)的兩端各有一個凸緣(38)、(40)，分別通過O型圈及第一卡套(9)和第二卡套(10)與第一凸緣短頭(8)和第二凸緣短頭(11)連接。
9.如權利要求8所述的電動球閥，其特征在于:所述閥體(6)的凸緣、磁力傳動器(3)的隔離罩和凸緣短頭(8 )、( IO )均設置有密封焊唇邊。
【文檔編號】F16K5/06GK103470803SQ201310436244
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】張海泉, 王鑫, 張作義, 聶君鋒, 李紅克, 劉繼國, 董玉杰 申請人:清華大學