美國(guó)的Velan公司和Mogas公司采用一個(gè)磨口的球體作為球閥的關(guān)閉件，就是在球體的中心通孔上在孔的一側(cè)球口磨去一個(gè)弧形缺口，缺口在球體開(kāi)啟瞬間或者關(guān)閉終了的一側(cè)，這樣提供了一個(gè)鈍邊的導(dǎo)流邊緣，厚實(shí)的缺口硬化層避免了銳邊涂層脫落的缺陷。另外，由于這一缺口的存在，在開(kāi)啟的初始和關(guān)閉的終了，降低了流體的流速，減少了流體對(duì)閥門(mén)零件的沖刷，提高了閥門(mén)的使用壽命。在高壓、高溫和含有固體顆粒的兩相流場(chǎng)合，提高閥門(mén)的性能和使用壽命。圖3-74所7T；是Velan公司小型的一種磨口球金屬密封球閥，其設(shè)計(jì)特征可歸納為：

①雙向密封，并提供一個(gè)優(yōu)選的閥門(mén)流體的流向。

②閥桿采用防吹出設(shè)計(jì)。

③閥桿上設(shè)置一個(gè)軸套，提供一個(gè)導(dǎo)向并防止閥桿磨損。

④外部的推力軸承減少閥門(mén)的操作力矩。

⑤配置重型執(zhí)行器時(shí)，提供的支架能保證與閥軸對(duì)準(zhǔn)。

⑥閥桿填料設(shè)置碟形彈簧自動(dòng)加載。

⑦缺口球和特殊的密封座加載系統(tǒng)。

⑧提供真空密封試驗(yàn)。

⑨采用高速氧噴涂表面噴涂技術(shù)，硬度可達(dá) 70HRC。

⑩球體和密封表面粗糙度Ra2?知m。

?出口密封座被鎖定。

?分體式閥體的密封設(shè)計(jì)采用特殊材料，可以滿足在管線外部載荷作用下或者熱應(yīng)力作用下密封的可靠性。

?產(chǎn)品的規(guī)格可提供DJV15?300，壓力等級(jí)150?4500磅級(jí)，適用于惡劣的工況，高壓、高溫、磨損、熱顫振、外載荷等場(chǎng)合。

美國(guó)Mogas （圖3-75）的金屬密封球閥可以分為兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是金屬密封隔離球閥，稱為“直角回轉(zhuǎn)隔離技術(shù)”，屬于這一系統(tǒng)的產(chǎn)品有C系列隔離閥，CA系列隔離閥和RSVP系列隔離閥，用于高溫高壓工況下，作為隔離閥、排放閥、放空閥。另一個(gè) 是金屬密封流量控制閥，稱為“直角回轉(zhuǎn)流體控制技術(shù)”，屬于這一系統(tǒng)的有兩個(gè)系列產(chǎn)品，Rotary Tech

催化劑流量控制用金屬密封球閥和流量控制閥，“直 角回轉(zhuǎn)技術(shù)”是指球閥的開(kāi)關(guān)是一個(gè)90°角行程，與傳統(tǒng)的閘閥、截止閥多回轉(zhuǎn)直行程相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。因此，即使在高溫、高壓條件下，仍可以成功地替代閘閥、截止閥。作為金屬密封球閥其固有的技術(shù)特征，可以歸為：

①介質(zhì)自密封，有別于截止閥和閘閥的外力密封，外力密封可能被松弛；

②在開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)下，密封面被保護(hù)不受介 質(zhì)的沖刷和磨損，不同于閘閥、截止閥在工況下密封面受到?jīng)_刷和磨蝕；

③90°回轉(zhuǎn)，而閘閥、截止閥是多回轉(zhuǎn)，90°回轉(zhuǎn)有利于軸頸填料工作，并且是非提升設(shè)計(jì)，可獲及填料更長(zhǎng)的使用壽命；

④在工作狀態(tài)下，沒(méi)有流體的體積變化，流阻zui小。

直角回轉(zhuǎn)隔離技術(shù)——金屬密封隔離球閥

①C系列隔離閥（圖3-76）其特性如下：

a. 是球體超大尺寸設(shè)計(jì)，以減輕其磨損，并保持開(kāi)關(guān)位置的準(zhǔn)確性。在*開(kāi)啟時(shí)，密封面被有效保護(hù)，球體表面硬化，選用410SS材料，表面采用HVOF噴涂碳化鉻。球面和密封面配對(duì)研磨，寬的接觸帶100%接觸。

b. 是金屬密封座。保持尖角鋒利，開(kāi)或關(guān)一次， 擦拭或刮削球體表面一次，可zui大限度防止固體物質(zhì)在球體表面積聚。

c. 超大尺寸設(shè)計(jì)的閥桿，可提供大的操作力矩， 并提高閥門(mén)使用的安全性和位置的度。

d. 填料采用動(dòng)態(tài)加載（living-load），在每次熱循環(huán)和壓力循環(huán)后仍保持其密封的可靠性。

e. 閥桿頭部有兩個(gè)經(jīng)過(guò)研磨的平面金屬止推軸承，具有自緊密封的作用，并防止固體顆粒進(jìn)入填料。

f. 閥桿上設(shè)置支撐套，避免閥桿由于側(cè)向力， 可能引起的填料變形和泄漏。

g. 堅(jiān)固的執(zhí)行器連接支架，便于安裝執(zhí)行器。

h. 主副閥體密封襯墊，對(duì)于ASME Classl50?1500級(jí)采用一個(gè)Inconel纏繞墊片和浸漬石墨，對(duì)于 ASMEClass2500以及更高的壓力級(jí)，采用三角形In- conel制造的表面鍍金的襯墊，能承受熱沖擊和壓力沖擊而保持密封性能不變。

球體和密封座的涂層采用兩種涂覆工藝，一種是超音速噴涂（HVOF），另一種是噴熔（冶金結(jié)合）， 為提高涂層的可靠性，球體和密封座的本體材料統(tǒng)一，涂層的工藝一致，以及球體邊緣銳角的倒圓，減少了表面涂層剝落的危險(xiǎn)。

在進(jìn)口端隔閥座背面因有足夠的空間，可確保閥門(mén)使用的安全，不會(huì)引起閥座被卡住的現(xiàn)象，整體結(jié)構(gòu)拆裝方便，zui大程度降低閥門(mén)的維修成本。

在某些應(yīng)用場(chǎng)合，介質(zhì)常在閥座腔內(nèi)結(jié)聚。可以在閥體和密封座背部增加設(shè)置外部吹掃系統(tǒng)，來(lái)完成清理閥腔內(nèi)的污物，以保持閥門(mén)動(dòng)作和密封的可靠性，如圖3-76所示，這一系列的閥門(mén)壓力等級(jí)為ASMEClassl50?4500級(jí)，NPS1/2?36。

②CA-DRI系列金屬密封球閥是C系列球閥的一種變型，適用在重油催化或有固體顆粒工況下應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)上的變化在于進(jìn)口端密封座的平板支撐彈簧設(shè)置在進(jìn)口端密封座的外緣環(huán)形平面上，起到兩個(gè)作用，一是支撐閥座，二是提供推力使球體與下閥座 緊密接觸，而進(jìn)口端閥座背部有很大的空間來(lái)防止黏稠液體和固體顆粒結(jié)聚，這一系列產(chǎn)品的壓力等級(jí)為 ASME 300?2500 級(jí)，NPS2?36，如圖 3-77所示。

該產(chǎn)品樣本設(shè)計(jì)的材料：球體為410SS/HOVF 碳化鉻或Inconel718本體，HOVF碳化鉻涂層，密封座材料為410SS+HVOF碳化鉻或Inconel718材料，閥體按溫度不同可選用A182 F22、A105或 A182F91鍛件，閥桿采用A276Gr. 431氫化處理。 填料加載彈簧為Inconel 718，填料壓套為316SS氫化處理，填料壓蓋為410SS，填料為膨脹石墨，防擠壓環(huán)為石墨+Inconel金屬絲，止退卡環(huán)為A638?660。如圖3-77所示。 通道采用一種特殊的涂層，使這種閥門(mén)的使用壽命長(zhǎng)達(dá)4?5年，并用間隙的或者是持續(xù)的凈化系統(tǒng)來(lái)清除閥座和閥腔內(nèi)的堆積物和焦炭，典型的工作條件是超高溫420?820°C。

在設(shè)備的操作過(guò)程中，閥門(mén)執(zhí)行兩個(gè)功能：一是無(wú)泄漏的隔離催化劑管道；二是控制廢催化劑的清理速率。泄漏將浪費(fèi)催化劑，速率控制不當(dāng)將會(huì)使出口管道過(guò)熱，或者使再生器內(nèi)廢催化劑堆積，影響設(shè)備的性能，所以這種閥門(mén)既是一個(gè)氣密封的隔離閥，又是一個(gè)流量控制閥，如圖3-78所示。

2）直角回轉(zhuǎn)流量控制技術(shù)——金屬密封控制球閥

①Rotary Tech催化劑處理閥流化催化裂化 （FCC）工藝是將高分子量的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為具有附加值的產(chǎn)物，這一過(guò)程是在催化劑作用下進(jìn)行的， 催化劑將通過(guò)氫化處理的柴油在反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)化為汽油。

催化劑為粉末狀，為了在再生器中處理超高溫催化劑，需要設(shè)計(jì)一種閥，這是一種全流道的球閥，為滿足高溫和防止粉末磨損的需要，球體表面和用一個(gè)Inconel材料制造的彈簧提供預(yù)緊比壓， 并由管道壓力提供機(jī)械力保持良好的密封狀態(tài)，在閥 體上部設(shè)計(jì)一個(gè)90°角的限位裝置，球體與閥座配對(duì)研磨，100%寬密封帶的接觸面，確保*隔離，全開(kāi)位置時(shí)密封面受到保護(hù)，可以選用Inconel作為球體的基材，并在表面噴涂碳化鉻涂層，增加抗磨損、 抗沖刷的能力。

②Flex Stream流量控制閥是一種高溫高壓設(shè)備的放空閥和循環(huán)壓縮機(jī)的旁通閥，具有多級(jí)降壓功能，限制高壓流體的流速，減少管道的振動(dòng)，防止氣穴的產(chǎn)生，降低噪聲，減少閃蒸引起的侵蝕，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比體積更小，流量系數(shù)更大，典型產(chǎn)品如圖3- 79所示。

釆用直角回轉(zhuǎn)球閥作為流量控制閥有很多優(yōu)點(diǎn)：

a. 不同的內(nèi)件（球體）結(jié)構(gòu)可提供不同工況的需求和不同的流量調(diào)節(jié)特性；

b. 可以設(shè)計(jì)成多級(jí)的降壓、降噪結(jié)構(gòu)來(lái)限制液體的流速，振動(dòng)和噪聲；

c. 可調(diào)比大，可調(diào)范圍大于500 ： 1，可滿足低壓差大流量的需求；

d. 執(zhí)行器直接耦合提高調(diào)節(jié)的性；

e. 在嚴(yán)格的工況下，具有更長(zhǎng)壽命。 

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