[發明專利]防破裂大口徑復合陶瓷球閥的球體、復合陶瓷球閥及其制作方法

有效

• 申請號: 201210129182.3
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102635700A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 郝隨江
• 申請（專利權）人: 鄭州鼎盛工程技術有限公司;郝隨江
• 主分類號: F16K5/06
• 分類號: F16K5/06;F16K5/08;F16K27/06;C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張紹琳

技術領域

本發明涉及一種于化工、脫硫、漿液、灰粉、煤化工等行業陶瓷球閥，這種陶瓷球閥適合在高腐蝕、高磨損、強沖刷或磨損腐蝕復合惡劣工況下長壽命使用。還涉及這種陶瓷球閥的制作方法。

背景技術

目前全襯陶瓷球閥處于工業應用的初期階段，所用工程陶瓷材料有TZP（氧化鋯陶瓷）、ADZ（氧化鋁增韌氧化鋯復合陶瓷）、ZTA（氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷）、氧化鋁工程陶瓷及氮化硅工程陶瓷。在這些不同材質的陶瓷球閥中，工作可靠性對比從高到低的順序：氧化鋯陶瓷、氧化鋁增韌氧化鋯復合陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷、氧化鋁陶瓷。陶瓷球閥的高耐磨性及高耐腐蝕性是金屬材料無法比擬的，已逐步被市場接受。在脫硫、化工酸堿鹽高腐蝕工況及礦漿、煤化工、硅粉、煤粉調節等高磨損工況廣泛應用。不利因素是可靠性較差，追究其損壞的原因，半數以上都是陶瓷球芯破裂而導致閥門失效。因此，解決陶瓷球閥高可靠穩定工作，在設計預期時限內不出現意外破裂損壞，是亟待解決的難題。

第二個難題是大口徑陶瓷球體的生產有局限性：陶瓷球體制作受壓制成型及燒結條件的限制，球體口徑只能做DN200以下，制作＞DN200的陶瓷球閥難以實現。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，普通陶瓷球閥的生產過程：陶瓷球閥閥芯采用冷等靜壓成型毛坯；上車床車制成整體的帶通道球體、閥座、端套、體套；高溫窯爐1500℃-1650℃燒結（不同材質不同溫度）；燒結致密的陶瓷件經磨床精磨加工至圖紙尺寸，再經拋光研磨至密封要求；將陶瓷端套和陶瓷體套通過熱裝配或膠粘工藝組裝到金屬閥體內；最后將陶瓷閥座和陶瓷球體裝入閥門內，裝配調試達到合格的陶瓷球閥產品。陶瓷球體是核心部件，制作過程：用氧化鋯或氧化鋯復合陶瓷造粒粉裝入橡膠模具內，密封好后吊入冷等靜壓機液壓缸內，經180MPa壓力壓制保壓后脫模；制成厚壁管狀毛坯；毛坯管用脹緊工裝上車床車外圓后切段；管段外圓再車成球面，球體制備完成。球體要經1600℃長時保溫燒成，陶瓷球體壁厚極不均勻端口很薄中部很厚，燒結方法及工藝曲線不合理時成品率下降。DN150通徑的球坯體中部和邊緣壁厚差值＞50mm,需要長時保溫來保證球體完全致密燒結；盡管采取很多措施，也很難保證球體力學性能一致，時有端口裂紋或者內部密度低等缺陷。≥DN200通徑的球體，由于壁厚太厚，自重大，燒結時端口無法承受自重易出現裂紋，中部厚壁部分不能完全燒結，即使作出成品在性能上也是不合乎材料指標的。燒結后陶瓷球體用工裝夾緊在球面磨床上，磨削加工至要求的尺寸及圓度；再上整形拋光機修正拋光球面至鏡面；最后在球體中線開弧線槽或銑出橢圓孔，與閥桿配合連接轉動球體開閉球閥。

發明內容

本發明的目的就在于克服上述不足提供一種防破裂大口徑復合陶瓷球閥的球體、復合陶瓷球閥及其制作方法。

本發明的目的可通過以下措施來實現：

一種防破裂大口徑復合陶瓷球閥球體，由陶瓷筒、金屬環、左陶瓷球面帽和右陶瓷球面帽組裝而成，金屬環在陶瓷筒外壁于陶瓷筒正中處固定，金屬環與陶瓷筒通過熱裝工藝或膠粘工藝結合，左、右陶瓷球面帽套入陶瓷筒外部移至中線覆蓋金屬環，左、右陶瓷球面帽端面緊密貼合，內用高溫高強度膠填充粘結牢固，在金屬環上開設有與閥桿相配的弧線槽或銑出橢圓孔。

上述破裂大口徑復合陶瓷球閥球體，所述陶瓷筒是氧化鋯陶瓷筒或氧化鋁增韌氧化鋯復合陶瓷筒，左陶瓷球面帽和右陶瓷球面帽的材質均是氧化鋯陶瓷或氧化鋁增韌氧化鋯復合陶瓷，陶瓷筒、左陶瓷球面帽和右陶瓷球面帽的成型用冷等靜壓成型。

上述防破裂大口徑復合陶瓷球閥球體，所述陶瓷筒的通道孔為V型陶瓷管或者是O形陶瓷管。

一種含有防破裂大口徑復合陶瓷球閥球體的防破裂大口徑復合陶瓷球閥，包括防破裂大口徑復合陶瓷球體、金屬閥體、陶瓷體套、右陶瓷閥座、右陶瓷端套、右法蘭、左陶瓷閥座、左陶瓷端套、左法蘭和閥桿，防破裂大口徑復合陶瓷球體與陶瓷閥座密封配合，陶瓷閥座由左陶瓷閥座和右陶瓷閥座構成，陶瓷閥座置于陶瓷端套內，陶瓷端套由左陶瓷端套和右陶瓷端套構成，左陶瓷閥座置于左陶瓷端套內，右陶瓷閥座置于右陶瓷端套內，陶瓷端套前沿插入陶瓷體套，陶瓷體套外設有金屬閥體，在左陶瓷端套外套設有左法蘭，在右陶瓷端套外套設有右法蘭，左法蘭和右法蘭通過螺栓連接，閥桿設置在防破裂大口徑復合陶瓷球體的弧線槽或橢圓孔內。