磷石膏料浆专用阀设计

摘要 介绍了磷石膏料浆的生产过程及其工况特性，给出了磷石膏料浆专用阀的技术参数、工作原理、结构特点和设计方法。

01 概述

磷石膏是磷肥生产过程中的副产品，其处理方法是填埋、堆放或用作其他工业品的原料，如制取硫酸铵、纸面石膏板等。磷石膏是一种可以综合利用的再生资源，即节约了土地、又能保护环境，符合国家的可持续发展战略。在磷肥生产中，磷石膏料浆在工艺输送过程易出现结垢、板结、堵塞等现象，通常每隔几天就要停车，采用敲击管路的方法去除管路的结垢，对阀门进行清洗。对于大型原料罐出口的阀门长时间运行会出现启闭失效的现象，若拆卸阀门进行清洗，则需要排放罐里的原料，对环境造成了污染也浪费资金。所以，需要一种不用排放原料并可以在线清洗的阀门。

磷石膏料浆专用阀是一种能够在线清理和维护的阀门。该阀既具有盲板阀的功能，同时具有普通开关阀的功能，还具有刮垢、剪切、自清洁密封面、耐磨、耐冲刷、流阻小，自冲洗清洁阀内腔功能。该阀在全开位置时可以通过调节螺钉，将阀座与闸板完全密封，介质通过闸板的导流孔通过，介质不能进入阀体的内腔。然后，通过阀体的上下腔连接冲洗管路清洗阀腔内的磷石膏浆液，防止在开关的过程中进入腔内的介质板结。当阀门需要关闭时，松开调 节螺钉，闸板可以自由滑动，在阀杆的带动下关闭。阀门在全开位置和全关位置都可以通过调节螺钉的限位调节和紧固螺钉的共同调节，避免介质进入阀门的内腔，也可以打开阀体底盖和盖上的清理侧盖， 敲击和冲洗阀门内腔的板结物，不影响阀门的在线使用，有效的解决磷石膏再生利用过程中的工况要求，节约了资源和降低环境污染。

02 问题分析

03 工作原理

磷石膏料浆专用阀主要由主阀体、左右阀体，阀盖、底盖、侧盖、支架、阀座、闸板、限位螺钉，调节螺钉等主要零件组成（图1）。闸板为带导流孔的平行单闸板。阀门在开启时导流孔与阀座孔和流道孔对齐形成一段直管道，避免了介质对阀座及闸板密封面的冲刷。阀座设计成出口和进口均密封，以便与阀门处于开启和关闭位置时，介质不能进入阀体中腔内，然后在线运行时可以对阀体中腔内的介质进行冲洗，防止介质板结中腔内形成堵塞，导致阀门无法开启和关闭。阀门长时间运行后还可以打开阀体底盖和阀盖上的侧盖，对阀体内死角处没有冲洗干净的板结物进行清除。

图１ 磷石膏料浆专用阀

阀门开启时阀杆上升，导流孔对齐时，将可调限位调整并自锁，以便每次开关时位置刚好固定，使导流过程准确和顺畅。关闭时，阀杆带动闸板下降，为防止闸板关闭过位或不能浮动，在阀杆顶端设置了关闭限位螺母及位置指示器。

04 结构设计

4.1 在线清洗时阀体组成

为达到在线清洗和清除结垢，阀体由主阀体，下盖，左、右体和阀盖组成，在阀盖的2边设有侧盖。左、右体通过螺栓与主阀体相连接，通过O形圈与主阀体密封，形成活塞式的动密封。这样可以调节左、右体上阀座上的弹簧压缩量，达到调节阀座密封面与闸板密封面之间密封比压的目的，使阀门在全开和全关时阀座的进口和出口达到完全密封的效果 （图2）。在线运行过程中，阀门全开或全关时可以将阀体的下盖完全拆卸，然后对阀门中腔内板结物 进行处理，也可以将上盖上的侧盖打开，清理上腔内的板结磷石膏等，这样可以将平时冲洗时没有完全冲洗干净的一些磷石膏板结物彻底清除。

图２ 阀门全开和全关状态

4.2 在线清洗时阀座进口端密封比压

由于闸板是浮动的，介质推力作用于出口端的阀座密封面上，阀门关闭时出口容易密封，但进口端不易密封，需要调节进口端的弹簧压缩量来实现进口密封，即阀门进口密封比压大于阀门的密封必须比压。在阀门关闭时，介质对出口阀座的推力Q推为

在阀门处于开启或者关闭状态时，若流道里的介质不进入阀体中腔，必须满足q密进≥ｑ必，ｑ密出≥ｑ密开≥ｑ密进。

05 在线操作

（１）磷石膏料浆专用阀采用硬密封平面结构，闸板和阀座均焊有耐磨抗擦伤能力的特种合金，且通过特殊的工艺研磨密封面能达到较高密封等级，达到双向密封功能，也能解决介质回流密封问题。

（２）阀门闸板带导流孔，全开时通过限位后与阀座和阀体流道对齐，形成一段直管道，不沉淀介质和浆液等。阀门全开后介质不会进入阀体中腔，阀座与闸板之间是密封的，密封力来自与阀座弹簧的预紧力和左、右阀体在紧固螺栓的压紧下的压紧力。同时，通过调节螺钉对左、右阀体的限位调节，以防压紧力的过大导致闸板开关不灵活。

（３）阀门在全开和全关闭时，介质都不会进入中腔内，这时通过阀体上部的2个DN32的接管口进入水或常温气体进行吹扫，将在开关过程中进入中腔的浆液从下部的2个吹出口里吹扫出去，保持阀腔内没有介质沉淀。不会发生介质结块导致阀门开关不灵活的现象。

（４）阀座设计了预紧弹簧，可以保持足够的预紧密封力。在开关过程中，阀座的尖角可以刮擦掉闸板上的浆液，闸板上的尖角可以刮擦掉阀座上的浆液，使阀门保持良好的密封状态。

（５）阀座设计的弹簧受到2侧O形圈的保护，防止浆液进入弹簧，且密封圈的位置靠远端，防止介质进入缝隙里面。左、右阀体与阀体的密封采用的是O形圈密封的动密封，左、右阀体在限位螺钉和紧固螺栓的联动下可以调节阀座与闸板的压紧力， 增加密封的可靠性。以致于在极端情况下强制压紧闸板实现密封后，可以拆开阀盖和下盖进行维护清扫。

（６）阀门长期使用后，可以打开下盖吹扫阀门的结构死角。打开下盖前先将调节螺钉退出一定距离，将紧固螺栓拧紧，使左、右阀体向闸板方向运动，推动阀座压紧闸板，施加强制密封力，使阀座与闸板实现强制密封，就可以打开下盖或者上盖旁的侧盖，进行清理阀腔内物体。这时的闸板就相当于盲板阀，导流孔相当于盲板阀的通孔，关闭位置相当于盲板。退出限位螺钉后，可通过紧固螺栓一直压紧阀座密封面达到强制密封。阀门处于全开位置或者全关位置时都可以开启上、下阀盖清扫阀腔内的结垢等。清扫后，装上下盖和上盖上的2个侧盖，然后调整螺栓，闸板不应压的过紧。根据弹簧的设计计算压缩量来调节螺栓和调节螺钉的限位位置，弹簧提供预紧力，阀座进口密封比压应满足计算结果要求，使闸板既开关灵活又能实现密封，并能阻止阀门正常运行时介质进入中腔。将限位调节螺钉调整到位时，再将螺栓拧紧。

（７）正常使用时，磷石膏料浆专用阀可以通过吹扫阀腔内滞留物，极端情况时可以通过设计的特殊结构和闸板类似盲板的功能进行在线清扫功能，不会导致需要拆卸阀门进行清扫维护，避免了罐内大量原料浪费和停工导致的经济损失。

06 结语

磷石膏料浆专用阀是一种解决磷石膏料浆罐出料的开关阀，能够在线进行清理和维护的阀门，避免浪费原料和对环境造成污染，保证了磷肥生产副产品的利用和提高了生产效率。

下期论文：发动机用高温蝶阀的设计与制造