煤化工行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，產(chǎn)能產(chǎn)值已達(dá)到一定規(guī)模，傳統(tǒng)煤化工不再擴(kuò)大規(guī)模，新型煤化工的產(chǎn)業(yè)格局已基本成型。目前，由于國際原油價(jià)格持續(xù)走低、國內(nèi)節(jié)能減排環(huán)保意識增加、經(jīng)濟(jì)增速放緩，我國煤化工行業(yè)正處于供大于求、產(chǎn)能過剩的低迷期。在這種大背景下，對煤化工裝置可靠運(yùn)行提出了更高的要求，需要在原有規(guī)模的基礎(chǔ)上有更多的技術(shù)升級和新技術(shù)、新產(chǎn)品的發(fā)明創(chuàng)新來提升煤炭的高質(zhì)高效利用，提高整體煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品競爭力，避免沒有技術(shù)含量的重復(fù)建設(shè)。
相對于普通球閥組合式閥座結(jié)構(gòu)，本閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合煤化工特殊工況，對其進(jìn)行針對性優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用整體式閥座，將石墨環(huán)、壓環(huán)、碟形彈簧、凸壓環(huán)、防塵石墨圈、凹壓環(huán)藏于閥座內(nèi)部，其優(yōu)點(diǎn)在于：保證了閥座原有功能的同時(shí)，減少了介質(zhì)通過靜密封面時(shí)的泄漏，避免顆粒介質(zhì)對其他零件的沖蝕，簡化了彈簧腔的防塵結(jié)構(gòu)，同時(shí)整體密封結(jié)構(gòu)也更加穩(wěn)定。
閥座通道采用流線型設(shè)計(jì)，使流體阻力更小，消除結(jié)構(gòu)死角，減少介質(zhì)淤積結(jié)垢，特別適合混雜著硬質(zhì)顆粒的兩相流體介質(zhì)。
閥座預(yù)緊力使用碟形彈簧提供，無論溫度和壓力如何變化，它始終給閥座一個(gè)推力，既能保證閥門在低壓工況下的密封性能，又能修補(bǔ)密封面的磨損，保證閥座的泄漏等級達(dá)到要求，彈簧腔碟簧數(shù)量可根據(jù)閥門工況靈活設(shè)計(jì)：①可單獨(dú)使用；②可采用對合形式疊加，彈簧預(yù)緊力不變，但能提供更大的彈簧變形量，去彌補(bǔ)加工誤差和長時(shí)間高溫高壓使用后造成的密封面磨損，保證球體和密封面始終高度吻合；③采用疊合形式疊加，彈簧變形量不變，能提供更大的彈簧預(yù)緊力，彌補(bǔ)彈簧長時(shí)間使用后預(yù)緊力不足的缺點(diǎn)，在閥座上設(shè)置有材料為柔性石墨的成型石墨環(huán)。石墨環(huán)結(jié)構(gòu)屬于靜密封，與閥體接觸面積大，在高壓環(huán)境中摩擦、磨損問題比較突出。通過對石墨環(huán)進(jìn)行分析，對其受閥座和碟簧壓緊的情況進(jìn)行力學(xué)分析，運(yùn)用彈性力學(xué)方面的有關(guān)理論，建立石墨環(huán)受力分布和變形分布的計(jì)算模型，得出接觸面圓錐形的軸向壓力和徑向壓力分布比較合理、其均勻性隨著圓錐角度的增加而增加的結(jié)論。
所以在石墨環(huán)上設(shè)計(jì)有兩個(gè)不同角度的圓錐面角度Ⅰ和角度Ⅱ，這樣設(shè)計(jì)可滿足石墨環(huán)軸向和徑向壓力分布的遞增，越靠近密封點(diǎn)處比壓越大，而與之配合的閥座處角度存在1°～2°的差值，也增強(qiáng)了石墨環(huán)徑向密封自動(dòng)補(bǔ)償功能，圓錐形結(jié)構(gòu)也使石墨環(huán)所需的最大壓緊力變小，減輕了石墨環(huán)的磨損，延長了工作壽命，同時(shí)因?yàn)閳A錐形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，更容易安裝和更換。
為了防止固體顆粒進(jìn)入閥座背密封區(qū)域影響閥門的密封性能，除了閥座采用刮刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在開啟或者關(guān)閉過程中對球體密封面進(jìn)行刮擦作用外，還采用了防顆粒閥座設(shè)計(jì)，閥座后面采用凹、凸壓環(huán)結(jié)構(gòu)雙層防塵石墨圈密封，在彈簧預(yù)緊力下防止顆粒介質(zhì)進(jìn)入彈簧腔后結(jié)垢堵塞，造成彈簧失效。防塵石墨圈與凹壓環(huán)接合處設(shè)計(jì)成帶一定角度的錐面，可實(shí)現(xiàn)自密封功能，在增加了密封接觸面積的同時(shí)，也受碟簧推力形成斜向擠壓力，壓力越大，自密封作用越好。
圓錐形結(jié)構(gòu)也使石墨環(huán)所需的最大壓緊力變小，減輕了石墨環(huán)的磨損，延長了工作壽命，同時(shí)因?yàn)閳A錐形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，更容易安裝和更換。
為了防止固體顆粒進(jìn)入閥座背密封區(qū)域影響閥門的密封性能，除了閥座采用刮刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在開啟或者關(guān)閉過程中對球體密封面進(jìn)行刮擦作用外，還采用了防顆粒閥座設(shè)計(jì)，閥座后面采用凹、凸壓環(huán)結(jié)構(gòu)雙層防塵石墨圈密封，在彈簧預(yù)緊力下防止顆粒介質(zhì)進(jìn)入彈簧腔后結(jié)垢堵塞，造成彈簧失效。防塵石墨圈與凹壓環(huán)接合處設(shè)計(jì)成帶一定角度的錐面，可實(shí)現(xiàn)自密封功能，在增加了密封接觸面積的同時(shí)，也受碟簧推力形成斜向擠壓力，壓力越大，自密封作用越好。
在閥座上設(shè)置有材料為柔性石墨的成型石墨環(huán)。石墨環(huán)結(jié)構(gòu)屬于靜密封，與閥體接觸面積大，在高壓環(huán)境中摩擦、磨損問題比較突出。通過對石墨環(huán)進(jìn)行分析，對其受閥座和碟簧壓緊的情況進(jìn)行力學(xué)分析，運(yùn)用彈性力學(xué)方面的有關(guān)理論，建立石墨環(huán)受力分布和變形分布的計(jì)算模型，得出接觸面圓錐形的軸向壓力和徑向壓力分布比較合理、其均勻性隨著圓錐角度的增加而增加的結(jié)論。
所以在石墨環(huán)上設(shè)計(jì)有兩個(gè)不同角度的圓錐面角度Ⅰ和角度Ⅱ，這樣設(shè)計(jì)可滿足石墨環(huán)軸向和徑向壓力分布的遞增，越靠近密封點(diǎn)處比壓越大，而與之配合的閥座處角度存在1°～2°的差值，也增強(qiáng)了石墨環(huán)徑向密封自動(dòng)補(bǔ)償功能，圓錐形結(jié)構(gòu)也使石墨環(huán)所需的最大壓緊力變小，減輕了石墨環(huán)的磨損，延長了工作壽命，同時(shí)因?yàn)閳A錐形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，更容易安裝和更換。
為了防止固體顆粒進(jìn)入閥座背密封區(qū)域影響閥門的密封性能，除了閥座采用刮刀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在開啟或者關(guān)閉過程中對球體密封面進(jìn)行刮擦作用外，還采用了防顆粒閥座設(shè)計(jì)，閥座后面采用凹、凸壓環(huán)結(jié)構(gòu)雙層防塵石墨圈密封，在彈簧預(yù)緊力下防止顆粒介質(zhì)進(jìn)入彈簧腔后結(jié)垢堵塞，造成彈簧失效。防塵石墨圈與凹壓環(huán)接合處設(shè)計(jì)成帶一定角度的錐面，可實(shí)現(xiàn)自密封功能，在增加了密封接觸面積的同時(shí)，也受碟簧推力形成斜向擠壓力，壓力越大，自密封作用越好。
圓錐形結(jié)構(gòu)也使石墨環(huán)所需的最大壓緊力變小，減輕了石墨環(huán)的磨損，延長了