[發明專利]一種核級小口徑手動波紋管截止閥

無效

• 申請號: 201310627625.6
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103615547A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 章茂森;黃明亞;靳淑軍;宋忠榮;陶國慶;王劍;彭林;程紅暉
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院
• 主分類號: F16K1/00
• 分類號: F16K1/00;F16K1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種核級波紋管截止閥，尤其是涉及一種核級小口徑手動波紋管截止閥，主要應用在較高溫度、較大壓力，并對介質泄漏零容忍(如核電站、船舶核動力裝置一回路邊界的)場合。更具體地說是一種應用在一回路輔助系統中，實現一回路系統壓力邊界完整性，以及必要時進行水汽壓力泄放功能的閥門。

【背景技術】

核級小口徑手動波紋管截止閥，用于反應堆冷卻系統、安注系統、余熱導出系統、主蒸汽系統。目前反應堆普遍使用的波紋管截止閥不盡人意，主要缺陷有：1)常用的波紋管截止閥一般包括閥體、閥蓋、閥桿組件和閥芯，閥芯基本上都是在不銹鋼基體上堆焊硬質合金方式來增加其表面的耐磨、耐沖刷能力，但是硬化處理的后果是造成表面的耐腐蝕性下降，失去了“不銹鋼”的本性，對于經常動作的閥門，密封面很容易被損壞，出現介質內漏。

2)波紋管基本上都是常規的“U”型結構，這種結構易加工制造，但是在反應堆一回路的高溫高壓工況條件下，使用壽命很低，不能滿足系統維修周期的要求，容易引起介質沿閥桿外漏。

3)目前的閥桿基本上為一體式結構設計，然后在閥蓋上部采用閥桿螺母或防轉板的方式進行閥桿防轉處理，這種結構導致閥門的高度增大，增加重量，從而造成管路系統的剛性差，容易引起系統管路振動。

綜上所述：目前波紋管截止閥的閥芯制作工藝、波紋管的結構設計、閥桿的結構設計在使用過程中所產生的內漏、外漏以及管路系統振動將影響核動力裝置的使用，使裝置難以長時間維持穩定運轉，嚴重影響反應堆的運行安全。

【發明內容】

為克服現有技術的不足之處，本發明提供一種核級小口徑手動波紋管截止閥，以解決現有波紋管截止閥閥芯易腐蝕及波紋管壽命低的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種核級小口徑手動波紋管截止閥，包括閥體、閥蓋、閥桿組件和閥芯，其中所述閥芯采用奧氏體不銹鋼制成，該閥芯表面具有S相結構特征的硬化層。奧氏體不銹鋼在經過低溫鹽浴硬化處理后，可獲得具有S相結構特征的硬化層，該硬化層仍然保持了不銹鋼的原有的結構組織，在不降低不銹鋼表面耐腐蝕性能的前提下，大幅度提高其表面硬度，經過硬化處理后的不銹鋼表面硬度可達到其基體硬度的4倍，硬度值為HRC45～HRC50之間。

進一步的，所述閥芯密封面采用圓錐面，其錐面角度為銳角55°～65°之間，與該閥芯對應的閥體密封面采用凸弧面，該凸弧面半徑為R0.5～R2.5。該上述閥芯結構能夠有效地緩解高速流體介質對密封面的沖刷，減緩閥芯的腐蝕。

進一步的，所述閥芯的表面硬度大于所述閥體表面硬度，二者硬度差為洛氏5～10度。閥芯錐面硬度值高，閥體凸弧面硬度值低，在密封時，閥體凸弧面會產生彈性變形，提高了閥門的密封性，并且能夠有效降低密封扭矩。

進一步的，所述閥桿采用分段式結構，具有上下兩個閥桿，其中下閥桿與波紋管焊接在一起，組成閥桿密封組件，工作時只進行上下運動；上閥桿與手柄連接，通過手柄的旋轉進行旋轉及上下運動；所述上下閥桿通過圓柱銷連接，所述下閥桿的銷連接處為內圓環結構，使得所述圓柱銷可以圍繞所述下閥桿的內圓環進行360度轉動。所述閥桿簡化了閥桿防轉結構，并顯著降低閥門高度，杜絕管路系統振動。

進一步的，所述下閥桿頭部為球面結構，關閉時顯著降低閥桿的關閉扭矩。

進一步的，在上閥桿的上運動方向設有最大行程的機械限位，在使閥門工作時，波紋管的拉伸值與壓縮值之比控制在1：2.5～1：3之間。通過對波紋管在工作中的壓縮量以及拉伸量進行控制，使之更符合波紋管彈性元件的疲勞曲線特性，延長了波紋管的使用壽命。

進一步的，所述波紋管采用奧氏體不銹鋼制成，具有多層薄壁結構，該波紋管的剖面形狀為“Ω”形結構。“Ω”形波紋管與“U”形波紋管相比，“Ω”形波紋管的軸向剛度補償能力更強，在一回路工況條件下，其耐壓疲勞性更好，在閥門頻繁啟閉工況條件下能夠長期保證閥桿軸向密封的可靠性，比常規的“U”型結構的波紋管在耐壓性方面更優良。

有益效果：與已有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、本發明中對不銹鋼閥芯采用整體低溫鹽浴硬化處理，在提高其表面硬度的同時，保持不銹鋼的耐腐蝕性，在延長閥芯耐腐蝕使用壽命的同時，延長了閥門密封使用壽命。

2、本發明在密封時，弧面型線產生一定的彈性變形，在保證良好密封性的同時，能夠有效降低密封扭矩。

3、本發明中金屬波紋管剖面形狀采用“Ω”形結構，比常規的“U”型結構的波紋管在耐壓性方面更優良。