一、前言
放料閥(fa)(fa)是反應(ying)(ying)釜構造中(zhong)的(de)(de)一(yi)個重要(yao)部(bu)件，它起到(dao)控制化學(xue)(xue)液(ye)(ye)體(ti)在反應(ying)(ying)釜中(zhong)進行密閉加壓反應(ying)(ying)以及在反應(ying)(ying)結束后的(de)(de)正(zheng)確(que)打開放料口(kou)排(pai)放料液(ye)(ye)的(de)(de)作(zuo)用(yong)，且不影響(xiang)反應(ying)(ying)釜內料液(ye)(ye)的(de)(de)完全(quan)混合和(he)完全(quan)反應(ying)(ying)，放料閥(fa)(fa)構造和(he)性能的(de)(de)優(you)劣，不只影響(xiang)到(dao)反應(ying)(ying)釜的(de)(de)操(cao)作(zuo)性能，還(huan)直接影響(xiang)到(dao)化學(xue)(xue)反應(ying)(ying)的(de)(de)效(xiao)率和(he)化工(gong)產品質(zhi)量等(deng)。隨著有機化工(gong)和(he)精細化工(gong)的(de)(de)高速發展，提出(chu)了(le)對(dui)反應(ying)(ying)釜放料閥(fa)(fa)的(de)(de)更高要(yao)求，為(wei)此(ci)本文對(dui)反應(ying)(ying)釜放料閥(fa)(fa)的(de)(de)現狀進行了(le)探討(tao)，并(bing)提出(chu)了(le)一(yi)種新構造的(de)(de)放料閥(fa)(fa)——球式放料閥(fa)(fa)。
二、反應釜放料閥的應用現狀
目前反(fan)應釜所配用的放料閥有(you)多種形式(shi)，歸納起(qi)來(lai)主要分以下四種類(lei)型(xing)。
1．截止型放料閥
截止型放料閥是目前的4準放料閥，1967年起編入化工部部頒標準，它是直接安裝于反應釜底部的專用放料閥門，其關閉件一一閥瓣是沿放料口通道中心線作上下移動的，按其開啟時的閥瓣運動方向不同，分為上展式和下展式二種，不論是上展式或下展式，在關閉狀態時，都能使閥瓣頂面與釜底面大致吻合，不存在沉積料液的死角。圖1為下展式放料閥的裝配簡圖，此類放料閥按化工部標準，閥體可采用鑄鐵、鑄鋼和耐酸不銹鋼三種材質，其中耐酸不銹鋼放料閻按制造工藝又分成鑄造閥休和焊接閥體兩種形式。上述主要型式的標準號性能參數見表1。
由此可(ke)見標準(zhun)放(fang)料閥只(zhi)能(neng)適(shi)用于低壓反應(ying)釜(fu)。
2．放料(liao)口(kou)加(jia)短(duan)管法蘭裝(zhuang)通用型閥(fa)門(men)為放料(liao)閥(fa)
此形式是標準放料閥的性能不能滿足要求時的常用方式，可任意選用材-料相性能規格能滿足要求的通用型截止閥、閘閥或球閥等作為放料閥。近廿余年來由于球閻的迅猛發展，球閥具有流阻小、體積小，重量輕、操作靈便、不易積料等優良性能，當前大多都選用通用球閥安裝于放料的短管下作放料閥，如圖2所示。由于球閥有低壓和中壓多種壓力等級可選用，故此種形式在低鹺和中壓反應釜上都可適用。
3．釜(fu)底放料(liao)口貼焊法(fa)蘭裝通用球(qiu)閥(fa)為(wei)放料(liao)閥(fa)
此形式是由上一形式改進而成的，由于在操作實踐中發現釜底短管中的料液往往不易均勻混和及達到完全反應，成為死料，影響到化工產品的質量。因此，取消短管，將法蘭緊貼于釜底焊接，法蘭孔改為螺紋孔，裝雙頭螺栓再與球閥連接，如圖3所示，這樣可以縮小球釜體到底面的高度，使引成死料的容積減小，此形式能用于低壓反應釜和中壓反應釜。
4．其他專用放料閥門，是指為特殊要(yao)求專門設計(ji)制造的反應釜(fu)放料閥，構造形式主要(yao)有針形閥式、滑塞閥、翻板閥等多種(zhong)多樣形式，但由(you)于生產批(pi)量小，價格昂(ang)貴(gui)，使(shi)用較少，本文不作(zuo)論述和比(bi)較。
三、常用放料閥形式的比較
標準放料(liao)閥在(zai)關閉時閥瓣(ban)頂面與釜底相平，不會有(you)沉(chen)積死料(liao)現象，能滿足(zu)化學(xue)液(ye)反(fan)應過程(cheng)的(de)(de)要求。其缺點是只(zhi)能適用于低壓反(fan)應釜，結構(gou)(gou)較(jiao)為復雜(za)，價(jia)格較(jiao)高。其構(gou)(gou)造上(shang)存在(zai)的(de)(de)缺點是：貫穿在(zai)出料(liao)通道內的(de)(de)閥桿(gan)及(ji)閥瓣(ban)容易(yi)積料(liao)，不易(yi)清掃；閥桿(gan)填料(liao)函(han)成倒置方式使(shi)閥桿(gan)間隙的(de)(de)積料(liao)易(yi)引起(qi)閥桿(gan)腐蝕和泄漏，由于啟閉力(li)(li)較(jiao)大，采用了(le)旋轉螺母傳動升降閥桿(gan)和閥瓣(ban)、機構(gou)(gou)較(jiao)復雜(za)，擐作較(jiao)費(fei)力(li)(li)}反(fan)應釜反(fan)應溫度的(de)(de)變化會引起(qi)閥桿(gan)熱應力(li)(li)的(de)(de)變化，而(er)閣(ge)桿(gan)的(de)(de)熱應力(li)(li)則(ze)可能與關閉力(li)(li)同方向也可髓反(fan)方向，因而(er)可能會破(po)壞密封比壓而(er)引起(qi)在(zai)反(fan)應過程(cheng)中的(de)(de)泄漏。
第二和第三種(zhong)方式屬于同一(yi)(yi)類(lei)型，目前(qian)第三種(zhong)方式應(ying)用愈來愈多，有取代第二種(zhong)方式的(de)趨勢，其特(te)點是低壓(ya)、中壓(ya)都(dou)很適(shi)用，操作特(te)性上勝(sheng)過標準(zhun)放料(liao)(liao)閥。其缺點是反應(ying)釜底面到(dao)球體之(zhi)間仍有一(yi)(yi)小段管(guan)狀通道沉(chen)積死(si)料(liao)(liao)成(cheng)為(wei)死(si)角(jiao)，其中部分料(liao)(liao)液可(ke)能不完(wan)(wan)全(quan)混和不完(wan)(wan)全(quan)反應(ying)，影響化學反應(ying)效率和直接影響產品(pin)質(zhi)量。有些場(chang)合不得不在(zai)拯作上補(bu)救，如先開(kai)一(yi)(yi)下放料(liao)(liao)閥，將閥口的(de)料(liao)(liao)液作為(wei)不合格料(liao)(liao)先排(pai)出，再放出其余的(de)料(liao)(liao)為(wei)成(cheng)品(pin)料(liao)(liao)。這種(zhong)撼作法雖能保(bao)證質(zhi)量，但使(shi)生產得率大大下降(jiang)了。
四、球式放料閥的構造
根據反應(ying)釜放料(liao)閥(fa)(fa)(fa)的(de)應(ying)用現(xian)狀，研究設計了一(yi)種(zhong)新穎(ying)的(de)球(qiu)式(shi)(shi)放料(liao)閥(fa)(fa)(fa)，它兼(jian)備(bei)了上述(shu)兩(liang)種(zhong)形式(shi)(shi)的(de)優點，減(jian)少了弊病，新穎(ying)的(de)球(qiu)式(shi)(shi)放料(liao)閥(fa)(fa)(fa)具(ju)有推(tui)廣(guang)應(ying)用價值(zhi)。
球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)式(shi)殷料閥(fa)(fa)(fa)是(shi)在(zai)(zai)浮動球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)構造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)礎上(shang)，結合(he)反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)使用性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)操作條件進行(xing)設計而成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。圖4為(wei)(wei)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)式(shi)放(fang)(fang)料閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)剖(pou)面(mian)圖，其(qi)特點是(shi)關閉件為(wei)(wei)一(yi)帶孔(kong)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)4繞通(tong)路的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)垂線作90。旋轉，以(yi)達(da)到開啟或關閉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)兩端(duan)各(ge)有一(yi)個(ge)(ge)塑性(xing)材料制成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)密(mi)封圈(quan)(quan)3，也稱之閥(fa)(fa)(fa)座(zuo)。上(shang)密(mi)封圈(quan)(quan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)底(di)部(bu)放(fang)(fang)料口(kou)下側(ce)凹槽內(nei)，這樣可使球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)緊貼在(zai)(zai)反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)底(di)部(bu)，盡量減少球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)死(si)角(jiao)容(rong)積。考慮到制造(zao)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分工及裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)(pei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方便，將釜(fu)(fu)底(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)放(fang)(fang)料口(kou)設計成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)特殊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)凸(tu)緣盤，它作為(wei)(wei)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)式(shi)放(fang)(fang)料閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)段另件，稱為(wei)(wei)上(shang)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)1，其(qi)上(shang)表面(mian)按反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)底(di)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求加(jia)工成(cheng)凸(tu)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)狀，球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)曲(qu)率與(yu)(yu)反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)封頭大致(zhi)一(yi)樣，上(shang)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)心放(fang)(fang)料孔(kong)與(yu)(yu)凹球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)交接處加(jia)工成(cheng)大弧形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過渡面(mian)使放(fang)(fang)料口(kou)成(cheng)為(wei)(wei)一(yi)向(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)喇(la)叭口(kou)，上(shang)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)下面(mian)則按球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)(pei)要求加(jia)工，放(fang)(fang)料口(kou)外(wai)為(wei)(wei)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)(pei)密(mi)封圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環形(xing)槽，其(qi)外(wai)圈(quan)(quan)是(shi)連接閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)5時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)定凸(tu)臺和閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)密(mi)封面(mian)，安裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)有調節墊片。再外(wai)面(mian)有均(jun)勻分布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)螺紋孔(kong)，以(yi)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)入雙(shuang)頭螺栓(shuan)與(yu)(yu)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)連接。上(shang)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)2必須先裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)配(pei)(pei)鑲焊于反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)底(di)部(bu)，成(cheng)為(wei)(wei)反(fan)(fan)應(ying)釜(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)部(bu)分，打磨內(nei)表面(mian)焊縫，探(tan)傷合(he)格后(hou)才能裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)上(shang)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)．部(bu)件。閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)其(qi)他另件基(ji)(ji)本與(yu)(yu)通(tong)用球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)閥(fa)(fa)(fa)一(yi)致(zhi)。這種構造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)放(fang)(fang)料閥(fa)(fa)(fa)在(zai)(zai)關閉狀態時(shi)部(bu)分球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)凸(tu)出在(zai)(zai)放(fang)(fang)料口(kou)中(zhong)，，t訇喇(la)叭口(kou)之間雖(sui)還留有一(yi)圈(quan)(quan)凹槽，有可能成(cheng)為(wei)(wei)沉積死(si)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)死(si)角(jiao)，但由(you)予并(bing)不太深，槽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)口(kou)很(hen)寬大，料液(ye)容(rong)易受攪拌漿作用而翻起混合(he)，也就可以(yi)避免料液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不完全反(fan)(fan)應(ying)現象。
由于球式放料閥總是豎向安裝于反應釜的底部，為使操作方便和操縱桿不受反應釜夾套的阻擋，球式放料閥改變球閥慣用的0°～90°的操作死點，而是將操縱桿設計成由右45°向左450轉動為關閉，由左45°向右45°轉動為開啟，這種操縱桿啟閉終點角度更適合于樓上加料，樓下放料操作的反應釜安裝方式。操縱桿手柄高度保持在同一水平上，非常方便。同時這種角度使操縱桿能與水平安裝的液壓或氣壓缸聯接，實現啟閉自動。虹體支座，不需固定在釜底，只要將固定支耳安裝在支腿上即可。重要的是缸體不必占用反應釜下部可貴的操作空間，如圖5所示。
五、球式放料閥的特點
1．性能范圍較寬，可設計成低壓，中壓三個系列，滿足各種性能規格的反應釜配套要求。技術參數列于表2
2．技術成熟可靠，并保持(chi)了(le)球閥的(de)優(you)點。流阻小、結(jie)構緊湊、體(ti)積小、撮(cuo)作(zuo)(zuo)靈便、開啟迅速、球體(ti)下密(mi)封(feng)圈間的(de)密(mi)封(feng)比壓隨反應釜內(nei)的(de)操作(zuo)(zuo)壓力升高而增(zeng)長，密(mi)封(feng)性能可靠。
3．閥(fa)(fa)體(ti)材(cai)質可(ke)分為(wei)碳鋼和耐酸(suan)不(bu)銹鋼兩類，一般采用(yong)鑄(zhu)鋼件(jian)閥(fa)(fa)體(ti)，小口徑高(gao)壓球式放料閥(fa)(fa)也可(ke)采用(yong)鑄(zhu)件(jian)制造，但不(bu)能采用(yong)鑄(zhu)鐵件(jian)。
4．球體處于開啟或關(guan)閉時，球體和(he)密封(feng)圈(quan)的(de)(de)封(feng)面始終緊貼在一起(qi)，與介質完全隔(ge)離，密封(feng)面不易受化學液(ye)體的(de)(de)沖刷和(he)侵蝕，因而可有較長的(de)(de)使(shi)用壽命(ming)。
5．球體呈關閉狀態時，球面與上體喇叭口間(jian)仍有一環形(xing)凹槽(cao)但不太深，一般(ban)料液都(dou)能受攪拌流(liu)動的液體作用而翻起達到均勻混合和完全(quan)反應。
6．球體呈開(kai)啟狀(zhuang)態(tai)時，放料(liao)通道為一直管(guan)狀(zhuang)，排料(liao)爽，積料(liao)少，易掃(sao)，有利于反(fan)應釜效(xiao)率(lv)和產(chan)品質量的提高。
7．操縱桿(gan)的啟閉死點為右45°到左45°，手動操作方便，也(ye)便于液動或氣動驅功(gong)時缸體的安裝，不占(zhan)操作空間(jian)。
8．球式放料閥(fa)存在的缺點是(shi)，聚(ju)四氟乙(yi)烯的密封(feng)圈耐溫度性能(neng)稍低，較高使用(yong)溫度應小于(yu)200℃，雖能(neng)滿足(zu)大部(bu)分反應釜的需用(yong)，但此性能(neng)低于(yu)標準(zhun)放料閥(fa)，有(you)待改進(jin)密封(feng)圈的耐溫性能(neng)以擴大球式放料閥(fa)的適用(yong)范圍(wei)。
六、氣動球式放料閥安裝實例
圖5為氣(qi)動(dong)(dong)球式放料(liao)閥在反應(ying)釜上(shang)的(de)(de)(de)(de)安(an)裝實例示意圖，圖中表明了氣(qi)缸2呈水(shui)平狀安(an)裝于(yu)球式放料(liao)閥的(de)(de)(de)(de)一側，活塞桿與殊(shu)式放料(liao)閥的(de)(de)(de)(de)氣(qi)動(dong)(dong)搖臂3的(de)(de)(de)(de)一端采(cai)用絞(jiao)接方式。氣(qi)缸2的(de)(de)(de)(de)固定(ding)端則以(yi)支(zhi)(zhi)耳絞(jiao)接形式懸掛在固定(ding)支(zhi)(zhi)耳1上(shang)，固定(ding)支(zhi)(zhi)耳1則可固定(ding)安(an)裝在反應(ying)釜的(de)(de)(de)(de)支(zhi)(zhi)腿上(shang)或其他穩定(ding)性(xing)好的(de)(de)(de)(de)任何混凝(ning)土構件上(shang)。
由于(yu)球(qiu)式(shi)放料閥只要求開啟和關閉二位(wei)動(dong)(dong)作，不(bu)適宜亦無必要調(diao)節，因此氣(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)控制(zhi)系統(tong)中，一般只要聯結兩個(ge)二位(wei)三(san)(san)通氣(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)電磁閥即可(ke)(ke)(ke)(ke)實現遙控操作。為(wei)了保持(chi)氣(qi)(qi)(qi)缸(gang)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)(ke)靠性(xing)和氣(qi)(qi)(qi)缸(gang)的(de)(de)(de)壽命，氣(qi)(qi)(qi)源管路(lu)中應裝上氣(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)組合三(san)(san)大(da)件。其(qi)三(san)(san)個(ge)功能既可(ke)(ke)(ke)(ke)對管路(lu)中的(de)(de)(de)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)(de)水(shui)分和固體雜質進行(xing)過濾，又能調(diao)節'管道中壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)壓(ya)力，使其(qi)保持(chi)恒壓(ya)。還可(ke)(ke)(ke)(ke)產(chan)生(sheng)油(you)霧，它(ta)隨工(gong)(gong)作氣(qi)(qi)(qi)流(liu)輸入到(dao)氣(qi)(qi)(qi)缸(gang)壁和活(huo)塞桿(gan)，保持(chi)了氣(qi)(qi)(qi)缸(gang)運動(dong)(dong)另件與密封(feng)圈間的(de)(de)(de)潤滑和良好的(de)(de)(de)密封(feng)、可(ke)(ke)(ke)(ke)提高氣(qi)(qi)(qi)缸(gang)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作可(ke)(ke)(ke)(ke)靠性(xing)和工(gong)(gong)作壽命。
