CN101403448B - 一种高温高压差减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压差减压阀，其特征在于，该减压阀包括阀体、阀座、处于该阀座之内且可以在其内上下移动的阀芯，该阀芯通过螺纹和销与阀杆固定连接，阀杆位于阀体内部，用密封填料和填料压盖与外界密封，且可上下移动，阀座下部设有衬套、节流孔板，以及与外部连接的法兰，介质从侧向进入阀腔，经由阀芯和阀座构成的通道和阀座下游的节流孔板后从尾端流出。与现有技术相比，本发明高温高压差减压阀能够对高温、高含固量的物料减压，控制系统的压力和高压罐的液位，既能减压，产生所要求的大压降，又能进行适当的流量控制，更为重要的是防止高含固量的介质流在大压差下的高速流动对材料形成的严酷的冲蚀磨损。

Description

一种高温高压差减压阀

技术领域

本发明涉及一种用于流体输送系统的减压阀，尤其涉及一种用于高温高固体含量高压降系统的减压阀及减压方法。

背景技术

减压阀是一种压力控制阀，当液压系统的压力达到阀的设定值时，减压阀排出一部分或者全部液体，从而实现使液压系统中的压力保持在设定值以下的功能。

从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力科研变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的。

专利200510086619.X中所描述的减压阀，提供了一种设置多级节流进行减压的减压阀及减压方法，通过简单设计使得阀芯在保持水平方向受力平衡的同时，在垂直方向保持良好的平衡性，而不受内室直径的影响。但所发明的减压阀能在8MPa下减压，只能用于蒸汽、压缩空气、油和其他液体介质。对于温度达400℃，减压需要19MPa且固体含量达30％wt的介质，该减压阀无法使用。

中国专利98112310.4公开了一种用于高压降装置中的减压阀，其含有一个阀座环、一个气缸和一个活塞，围绕活塞之上、下部以及在活塞内部设置了几个尺寸合适的、起平衡作用的环形内室，通过这些内室解决了侧向压力问题，减少了气缸与活塞的摩擦，设计中将总的压降分成几级较小的压降，克服了在高压降装置的振动问题。但这种结构适用于清洁介质，对于含煤粉颗粒的无法使用。

中国专利200420008380.5公开了一种多功能高温高压阀门，在阀门密封面前部加装锥形减压装置，使流体压力和速度消耗在形成涡流、流体的搅动、相互碰撞和发热等方面，有效降低关键阀内件遭受冲刷、气蚀破坏程度。但其锥形减压装置是由中空圆锥体上设置节流孔组成的，节流孔与流体流向垂直，在管路内存在死角，且节流孔的直径也较小，这对于高温高压纯液体是适宜的，但节流孔较小、易堵，并不适于含有固体颗粒的物料。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够对高温、高含固量的物料减压，控制系统的压力和高压罐的液位，既能减压，产生所要求的高压降，又能进行适当的流量控制，更为重要的是防止高含固量的介质流在大压差下的高速流动对材料形成的严酷的冲蚀磨损的高温高压差减压阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高温高压差减压阀，其特征在于，该减压阀包括阀体、阀座、处于该阀座之内且可以在其内上下移动的阀芯，该阀芯通过螺纹和销与阀杆固定连接，阀杆位于阀体内部，用密封填料和填料压盖与外界密封，且可上下移动，阀座下部设有衬套、节流孔板，以及与外部连接的法兰，介质从侧向进入阀腔，经由阀芯和阀座构成的通道和阀座下游的节流孔板后从尾端流出。

所述的阀体包容了阀芯、阀座，并构成一个较大的容腔，容腔用以稳定来自侧向进口管路的高温、高压介质流，阀体上设有若干翅片进行散热。

所述的阀杆通过螺纹与阀芯夹连接，阀芯通过阀芯夹的斜面调整对中度，使阀芯与阀座的中心一致，且阀杆通过阀芯夹的螺纹压紧阀芯，使阀芯与阀芯夹的斜面紧密贴合，然后用销子锁紧，阀杆外设有导向套和填料，导向套和填料保证阀杆带动阀芯在阀座孔内上下移动，调整阀芯与阀座的间隙完成部分降压的介质流过，通过节流孔板进一步降压经尾端流出减压阀。

所述的节流孔板设置在阀座与物料出口之间，节流孔板接触物料部分材料为硬质合金或硬质合金表面处理，镶嵌在不锈钢材质上，节流孔板的外型结构设计为透镜垫型式。

所述的阀芯采用小锥角的锥形和较大角度斜劈的组合，小锥角的圆锥部分(h)占阀芯调节部分总长(H)的50～75％；锥角β为5′～1°，斜劈的夹角α为5°～20°。

所述的斜劈的夹角α为8°～14°。

所述的阀座与阀芯组成降压通道和流量控制通道，阀座口部呈圆弧形，并与阀芯密封锥构成密封副，圆弧形阀座口部上密封部位采用硬质合金材料镶嵌形式，硬质材料与阀座的外套采用过盈配合的方式实现，圆弧形阀座口部的尺寸为R0.5～5mm。

所述的圆弧形阀座口部的尺寸为R 0.5～2.5mm，所述的硬质合金材料为碳化钨或烧结金钢石。

所述的阀体内设有防止固体颗粒冲刷阀体磨损的衬套，衬套的材料为硬质合金。

本发明高温高压差减压阀结构简单、耐温高达450℃、阀的前后压差最高可达19MPa，可根据工艺的需要进行调节。采用本发明的高温高压差减压阀，可以将20MPa的压力降至1MPa，介质可以是重量百分比含30％的固体减压，并且可以有效的延长取样阀的使用寿命。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用直行程角式结构有利于防止三相流介质中的颗粒对阀芯、阀座构成的通道直接、过激的冲刷。

2、介质侧向进入，气动薄膜执行机构在失气状态关闭，有利于故障密封，偏于安全。

3、结构简单，阀芯与阀杆通过螺纹和销连接，阀芯磨损后可拆后更换；

4、阀芯与阀杆的连接方式保证阀芯的对中度，使得阀在运行状态下不易折断；

5、在阀座与出口间设置节流孔板，起到一部分的减压效果，使阀芯、阀座受到的冲刷磨损降低。

6、减压介质通过的流道衬有耐磨的套管，减小流体对阀体的冲刷磨损，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明高温高压差减压阀的结构示意图；

图2为本发明阀芯阀座连接示意图；

图3为本发明节流孔板的示意图；

图4为本发明阀芯示意图；

图5为本发明阀座示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1～5所示，一种高温高压差减压阀，包括阀体15、阀座8、处于该阀座8之内且可以在其内上下移动的阀芯10，该阀芯10通过螺纹和销12与阀杆14固定连接，阀杆14位于阀体15内部，用密封填料16和填料压盖17与外界密封，且可上下移动，填料压盖17通过螺栓18与阀体15连接，阀座8下部设有衬套2、节流孔板5，以及与外部连接的法兰4和螺栓3。

介质从侧向进入阀腔，经由阀芯10和阀座8构成的通道和阀座下游的节流孔板5后从尾端的出口体1流出。阀体15是主要零件，它包容了阀芯10、阀座8，并构成一个较大的容腔，容腔用以稳定来自侧向进口管路的高温、高压介质流。阀体15上带有若干翅片以资散热。阀杆14通过螺纹与阀芯夹13连接，阀芯10通过阀芯夹13的斜面调整对中度，保证阀芯10与阀座8的中心一致，且阀杆14通过阀芯夹13的螺纹压紧阀芯10，使阀芯10与阀芯夹13的斜面紧密贴合，然后用销子12锁紧。导向套11和填料16保证阀杆14带动阀芯10在阀座8孔内上下移动，调整阀芯10与阀座8的间隙完成部分降压的介质流过，通过节流孔板5进一步降压经尾端流出减压阀，节流孔板5的外型设计为透镜垫型式，既可以起到降压的作业，又可以作为出口与阀体的连接密封。阀座8设置在阀座体6内，阀座体6上设有密封圈7，阀座上设有密封圈9。

如图4所示，作为优选实施方式，所述的阀芯采用了小锥角的锥形和较大角度斜劈的组合，小锥角的圆锥部分占阀芯调节部分总长的50～75％；锥角β为5′～1°。斜劈的夹角α为5°～20°，最佳为8°～14°。带有斜劈的，保证固体颗粒可以通过。斜劈的作用主要是放泄大直径的颗粒和减少震动。这比传统的非三相流(无固体颗粒)同类阀门的设计中采用的轴向设置细沟槽的针形、多槽型、刃槽型、柱塞型更切合实际工况的介质流。

如图2、5所示，作为优选实施方式，所述的阀座8与阀芯10组成降压通道和流量控制通道。阀座8通道为高精度的孔道，阀座口部由“R”和阀芯10密封锥构成密封副。阀座“R”上密封部位为免受到冲刷而导致密封失效，采用硬质合金材料镶嵌形式，硬质材料可以是WC烧结或金钢石，硬质材料与阀座的外套采用过盈配合的方式实现。R的尺寸为0.5～5mm，最佳为0.5～2.5mm。

作为优选实施方式，所述阀体内设有防止固体颗粒冲刷阀体磨损的衬套，衬套的材料可用硬质合金。

如图3所示，作为优选实施方式，所述阀座与所述物料出口之间设有节流孔板5(即透镜孔板)，由于孔径变小流速加大，流体在管道内的流动，因孔板的局部阻力使压力降低，能量损耗，用于减小作用在阀座和阀芯上的压力差。节流孔板的外型设计为透镜垫型式，既可以起到降压的作业，又可以作为出口与阀体的连接密封。透镜孔板接触物料部分材料为硬质合金或硬质合金表面处理，镶嵌在不锈钢材质上，外型设计为透镜垫。

Claims (8)

1.一种高温高压差减压阀，其特征在于，该减压阀包括阀体、阀座、处于该阀座之内且可以在其内上下移动的阀芯，该阀芯通过螺纹和销与阀杆固定连接，阀杆位于阀体内部，用密封填料和填料压盖与外界密封，且可上下移动，阀座下部设有衬套、节流孔板，以及与外部连接的法兰，介质从侧向进入阀腔，经由阀芯和阀座构成的通道和阀座下游的节流孔板后从尾端流出；所述的阀杆通过螺纹与阀芯夹连接，阀芯通过阀芯夹的斜面调整对中度，使阀芯与阀座的中心一致，且阀杆通过阀芯夹的螺纹压紧阀芯，使阀芯与阀芯夹的斜面紧密贴合，然后用销子锁紧，阀杆外设有导向套和填料，导向套和填料保证阀杆带动阀芯在阀座孔内上下移动，调整阀芯与阀座的间隙完成部分降压的介质流过，通过节流孔板进一步降压经尾端流出减压阀。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的阀体包容了阀芯、阀座，并构成一个较大的容腔，容腔用以稳定来自侧向进口管路的高温、高压介质流，阀体上设有若干翅片进行散热。

3.根据权利要求1所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的节流孔板设置在阀座与物料出口之间，节流孔板接触物料部分材料为硬质合金或硬质合金表面处理，镶嵌在不锈钢材质上，节流孔板的外型结构设计为透镜垫型式。

4.根据权利要求1所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的阀芯采用小锥角的锥形和较大角度斜劈的组合，小锥角的圆锥部分(h)占阀芯调节部分总长(H)的50～75％；锥角β为5′～1°，斜劈的夹角α为5°～20°。

5.根据权利要求4所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的斜劈的夹角α为8°～14°。

6.根据权利要求1所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的阀座与阀芯组成降压通道和流量控制通道，阀座口部呈圆弧形，并与阀芯密封锥构成密封副，圆弧形阀座口部上密封部位采用硬质合金材料镶嵌形式，硬质材料与阀座的外套采用过盈配合的方式实现，圆弧形阀座口部的尺寸为R0.5～5mm。

7.根据权利要求6所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的圆弧形阀座口部的尺寸为R 0.5～2.5mm，所述的硬质合金材料为碳化钨或烧结金钢石。

8.根据权利要求1所述的一种高温高压差减压阀，其特征在于，所述的阀体内设有防止固体颗粒冲刷阀体磨损的衬套，衬套的材料为硬质合金。

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