CN103133858A - 高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，旨在提供一种无冲击运动，工作压力不再受结构限制，能满足垂直安装、水平安装，并能提高浮球承压能力的蒸汽疏水阀。本发明通过技术方案予以实现：阀盖（20）可拆装地固联在阀体（11）的进口端，所述阀盖内侧端面上设有向阀腔延伸的支座（3），支座自由端上固联有一个支架（18），支架上下两端轴孔连接有两级杠杆机构和位于支架中部球套内作为密封阀门的空心阀球（15），该两级杠杆机构以支架两端轴孔为支撑点，共同组成两级杠杆机构，第一杠杆（7）通过支架上端转轴（6）连接在一起，以转轴为支点绕转轴旋转，配重（4）和浮球（10）分别位于支点曲柄支臂的两端，浮球的部分重力通过第一杠杆的配重克服。

Description

高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀

技术领域

本发明涉及一种用于从蒸汽管道和蒸汽使用设备中自动排放凝结水和不凝结性气体的阀门，尤其是公称压力PN10.0，排量最大达15000KG/H的蒸汽疏水阀。

背景技术

蒸汽作为重要的二次能源，在很多工业领域必不可少，蒸汽疏水阀则是保障蒸汽系统正常运行，节约能源的重要自力式控制类阀门。随着科技的发展，工业规模的不断扩大，对蒸汽疏水阀的工作压力要求也愈来愈高，随着国家节能减排的要求，基本都要求回收，回收就要求蒸汽疏水阀得有高的回收背压，得选择机械型蒸汽疏水阀。

疏水阀是用于蒸汽管网及设备中，能自动排出凝结水、空气及其它不凝结气体，并阻水蒸汽泄漏的阀门。蒸汽疏水阀是用于蒸汽供热设备和蒸汽管道上，能自动地排除蒸汽使用设备和管道中的冷凝水、空气及其它不可凝结的气体，并能防止蒸汽泄漏的自动阀门。蒸汽广泛地应用于工业生产和生活设施中，过程中所产生的冷凝水都需要通过蒸汽疏水阀排除，而不允许蒸汽泄漏。蒸汽疏水阀(简称疏水阀)的作用是自动排除加热设备或蒸汽管道中的蒸汽凝结水及空气等不凝气体，且不漏出蒸汽。由于疏水阀具有阻汽排气的作用，可使蒸汽加热设备均匀给热，充分利用蒸汽潜热防止蒸汽管道中发生水锤。根据蒸汽疏水阀工作原理的不同，蒸汽疏水阀可划为以下三种类型：机械型：1.依靠蒸汽疏水阀内凝结水液卫高度的变化而动作，包括：浮球式：浮子为封闭的空心球体 ，敞口向上浮子式：浮子为开口向上的桶型，敞口向下浮子式：浮子为开口向下的桶型；2.热静力型：依靠液体温度的变化而动作，包括：双金属片：敏感原件为双金属片， 蒸汽压力式：敏感原件为波纹管或墨盒，内部充入挥发性液体；3.热动力型：依靠液体的热动力学性质的变化而动作。圆盘式：由于在相同的压力下，液体与气体的流速不同，所产生的不同的动，静压力，驱使圆盘阀片动作。脉冲式：由于不同温度的凝结水通过两极串连节流孔板式，坐在两极节流孔板之间形的不同压力，驱使阀瓣动作。而目前，杠杆浮球式蒸汽疏水阀的结构限制了工作压力的提高，它的结构是利用杠杆原理，中间一个支点，一端是由出水孔处内外压强不一样产生的压力，另一端是由浮球在凝结水中产生的浮力。满足下面公式阀门就能开启和关闭：

出水孔处的压力×杠杆一端到支点的长度＜（浮球的浮力-浮球的重力）×杠杆另一端到支点的长度。

从上面公式我们可以看出，要使公式成立，则浮球的浮力必须大于浮球的重力。这就限制了浮球的壁厚不能无限制的增加，即浮球承压能力被限制，则杠杆浮球式蒸汽疏水阀的最高工作压力被限制。

杠杆浮球式蒸汽疏水阀的阀瓣与杠杆机构固联在一起，阀门在关闭过程中，浮球向下运动，带动阀瓣向阀座快速接近并紧密接触，在这个过程中，固联在杠杆机构上的阀瓣就会撞击阀座，这将容易引起阀门泄漏，降低阀门的使用寿命。

机械式蒸汽疏水阀是根据浮力与重力差来工作的，重力始终是垂直向下的，浮力始终是垂直向上的，这就使得一种形式的机械式蒸汽疏水阀，只能有一种安装方式，要么水平安装，要么垂直安装。一般在开发产品时，为满足两种安装方式，就会开发除安装方式不同外其它性能一致的两种同类产品，以此来满足市场需求。

发明内容

本发明的目的针对上述现有技术的不足之处，提供一种无冲击运动，工作压力不再受结构限制，能满足垂直安装、水平安装，而且工作介质能上、下、左、右任意选择，并能提高浮球承压能力的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。一种高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，具有一个阀体11和一个与阀体形成密封压力容器的阀盖20，以及通过杠杆连接的浮球，阀盖20设有能够左进右出、右进左出、上进下出、下进上出的进水孔和出水孔，其特征在于，阀盖20可拆装地固联在阀体11的进口端，所述阀盖20内侧端面上设有向阀腔延伸的支座3，支座3自由端上固联有一个支架18，支架18上下两端轴孔连接有两级杠杆机构和位于支架18中部球套内作为密封阀门的空心阀球15，该两级杠杆机构以支架18两端轴孔为支撑点，共同组成两级杠杆机构，第一杠杆7通过支架18上端转轴6连接在一起，以转轴6为支点绕转轴6旋转，配重4和浮球10分别位于支点曲柄支臂的两端，浮球10的部分重力通过第一杠杆7的配重4克服。

本发明技术相比现有技术具有如下优点：

1．工作压力不受结构的限制。本发明通过一级杠杆机构与二级杠杆机构两者之间的轴销连接，共同组成有别于现有技术阀瓣与杠杆机构固联在一起特殊的两级杠杆机构，通过第一杠杆7让浮球10的部分重力由配重4克服，从而保证浮球能够上浮。克服了现有技术杠杆浮球式蒸汽疏水阀的最高工作压力受限制的问题，使得浮球10的壁厚可以增厚，浮球10的重力可以大于它的浮力，工作压力不再受结构的限制，能很好的应用于高压力的工况；

2. 工作压力高、密封性能好。采用研磨后的精度高，全球面都可是密封面，且完全自由状态能自动定心和调节的空心小阀球作为密封阀瓣，不受其它零部件的影响，这种结构的密封性优越在于无冲击运动，使用寿命更长；

3.能满足垂直安装及水平安装。本发明采用独立的支座3过渡阀座，阀盖20可以相对支座阀球19阀球自由旋转，在垂直安装或水平安装时，只需改变阀盖20的旋转位置，将固定在阀盖20中心的支座3随垂直安装或水平安装变换到相应的角度，即可适应具有一个独立的支座3和在阀盖20的进水孔和出水孔分别处于左进右出、右进左出、上进下出、下进上出的情况下，都可以通过直接90度旋转阀盖20，再与支座3固联，就可以达到上述情况的要求，而不改变杠杆机构受力和运动状态，这样，就可以在保证与支座3相连的杠杆机构无任何变化的情况下，阀盖20上的工作介质进口和出口也就跟着能自由旋转。使其能在不变动任何零件的情况下，满足垂直安装、水平安装的要求，而且工作介质能上、下、左、右任意选择，从而克服了现有技术机械式蒸汽疏水阀将阀座19直接安装在阀盖20上，只能一种安装方式的缺陷；

4.结构紧凑，易于清理。阀盖20工作介质进口处的过滤装置设计，完全能够达到一台单独过滤器的功能，且结构紧凑，在使用中，阀门内部将无杂质进入，本发明运行中稳定性更好，且易于清理；

5.避免了撞击阀座。本发明由浮球与柱环形成一级杠杆机构，再通过一级杠杆与球套形成二级杠杆机构。球套内有一个处于完全自由运动状态的阀球，其阀球同时会与杠杆机构一起运动，从而开启或者关闭阀座。自由状态的阀球在密封过程中，避免了撞击阀座，同时，任意球面都可以作为密封面，即提高了阀门密封性能又降低了其它配合零件的加工要求，更提高了阀门的使用寿命和抗汽蚀能力。

综上所述，本发明解决了浮球自重的问题，从而可以增加浮球壁厚，提高浮球承压能力，即提高了产品的使用压力。自由状态的阀球在密封过程中，即避免了撞击阀座，同时，任意球面都可以作为密封面，即提高了阀门密封性能又降低了其它配合零件的加工要求，更提高了阀门的使用寿命和抗汽蚀能力。阀盖的分体式设计，克服了机械式疏水阀只能水平或者垂直安装的缺点。由于具有一个即可以水平安装也可以垂直安装的阀盖，本发明安装方式灵活多样，即可以水平安装也可以垂直安装，而且在垂直安装时候即可以上进下出，也可以下进上出。克服了机械式疏水阀只能水平或者垂直安装的缺点，而且在垂直安装时候即可以上进下出，也可以下进上出。

附图说明

为了进一步阐述而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的范围之中。所有这些构思应视为本发明所公开的内容和保护范围。

图1是本发明高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀剖面图。

图2是位于阀体中的支架的局部放大示意图。

图3是图2的右视图。

图4是图1支座3的局部放大示意图。

图中：1螺塞，2过滤网，3支座，4配重，5销，6转轴，7第一杠杆，8针阀瓣，9针阀座，10浮球，11阀体，12共轴销，13球套，14径向插销，15阀球，16第二杠杆，17销轴，18支架，19阀座，20阀盖，21气流通道，22排水孔。

具体实施方式

在图1描述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀中，蒸汽疏水阀具有一个阀体11和一个与阀体形成密封压力容器的阀盖20，阀体11与阀盖20通过螺栓固联，形成本发明的外壳。阀体11腔体的高点位置螺纹孔与针阀座9固联，通过旋转与针阀座9相连的针阀瓣8，排放本发明内部的不凝结性气体。在阀盖20的介质入口端设计有一腰鼓形内孔通道，内孔通道上安装有过滤网2。介质入口A处设有由螺塞1固定在阀盖20上的过滤网2，过滤网2中的杂质可通过旋开螺塞1排放。阀盖20内侧端面上设有向阀腔延伸的支座3，独立的支座3通过螺栓固联在阀盖20中心，固联在阀盖20内侧端面上。支座3向下弯曲后向阀腔延伸，其上制有与阀盖20介质出口B通道相通的气流通道21。支座3自由端上固联有一个支架18，支架18上下两端轴孔连接有两级杠杆机构和位于支架18中部球套内作为密封阀门的空心阀球15，该两级杠杆机构以支架18两端轴孔为支撑点，共同组成两级杠杆机构，第一杠杆7通过支架18上端转轴6连接在一起，以转轴6为支点绕转轴6旋转，配重4和浮球10分别位于支点曲柄支臂的两端。

根据客户的安装需求，可以通过旋转改变阀盖20相对阀体11的角度，再用螺栓固联在阀体11上，支座3保持与阀体11的相对位置不变，再用螺栓固联在阀盖20上，这样，通过独立的支座3设计，达到了不改变零件，只需要改变一下装配时阀盖20与阀体11的相对位置关系，就能满足客户的各种安装方式需求。

相连阀体的阀盖20是一个具有即可以水平安装也可以垂直安装，且设有能够左进右出、右进左出、上进下出、下进上出的介质入口A和介质出口B的盖体，其上铸造有介质入口A和介质出口B通道。介质入口A靠近过滤网2端，通过过滤网2进入阀体11蒸汽通道,介质出口B通过阀盖20蒸汽通道直通支座3中间的气流通道21，介质流经阀座19蒸汽通道、支座3的气流通道21进入介质出口B排出。阀座19通过螺纹固联在支座3的自由端上，阀座19制有用于定位支架18的台阶圆柱螺纹，圆柱螺纹上制有六方柱。支架18制有与阀座19的台阶外圆相配合的圆孔，支架18通过阀座19的台阶外圆定位由螺栓固联在支座3的自由端上。支架18由板料折弯而成，两边制有折弯圆弧凸台，上端圆弧凸台上制有与第一杠杆7同轴相连的圆孔，下端圆弧凸台上制有与第二杠杆16同轴相连的圆孔，分别作为如图3所示第一杠杆7和第二杠杆16的共轴支撑点。

一级杠杆机构由可转动连接在支架18上端的第一杠杆7和分别固联在第一杠杆7曲柄支臂两端上的浮球10和配重4组成，配重4和浮球10分别位于支点两端的曲柄杠杆上，共同组成一级杠杆机构。第一杠杆7是一个曲柄杠杆，通过曲柄交点的转轴6固联在支架18上，浮球10用焊接的方式固联在第一杠杆7的一自由端，配重4通过销5固定在第一杠杆7的另一自由端。曲柄杠杆以转轴6为支点，相连分别位于支点两端的配重4和浮球10，浮球10的部分重力通过第一杠杆7配重4克服。

参阅图2～图4。二级杠杆机构由第二杠杆16、销轴17、径向插销14和球套13组成，第二杠杆16由板料折弯而成的曲柄连杆制成，曲柄连杆中部制有用于连接球套13的两端四分之一圆的环形孔，球套13圆柱面上的两个径向环形凸台通过上述曲柄连杆两端环形孔连接为一体，并由径向插销14固定。第二杠杆16上下两边朝向支座3方向延伸弯曲的圆弧凸台通过销轴17固联在支架18上。一级杠杆机构的第一杠杆7曲柄支点和二级杠杆机构的第二杠杆16上圆弧凸台通过共轴销12活动连接构成两级联动的杠杆机构。球套13将处于完全自由运动状态的小阀球15密封在球套13的腔体内，并由球套13端面与气流通道连通21的排水孔22露出部份球冠。位于球套13腔体中的阀球15是一个中空球体，内部是空心的，能在球套13腔体空间内自由运动。完全处于自由状态的阀球15是密封阀座19排水孔22的零件。气流通道21通过阀座19与阀盖20的排水孔22相通。

当凝结水由阀盖20的介质入口A流经过滤网2过滤，从通道孔进入阀体11容腔，浮球10受浮力作用向上运动，带动第一杠杆7绕转轴6旋转，第一杠杆7曲柄圆弧凸起支点上与第二杠杆16圆弧凸台同轴孔相连的共轴销12一同旋转，一起运动，通过共轴销12将转动力矩传递给第二杠杆16，带动第二杠杆绕销轴17旋转，同时联动与第二杠杆16中部连接的球套13，向远离阀座19的方向运动，迫使位于球套13内的阀球15球冠脱离如图3所示阀座19的排水孔22，打开排水孔22阀门，凝结水在蒸汽压力的作用下，从阀座19排水孔22阀门孔流入气流通道21，通过支座3连通阀盖20介质出口B出口排出蒸汽。随着阀体11内凝结水的排出，浮球10所受的浮力减小，浮球10向下运动，带动两级杠杆机构作一个与上述开启阀门运动过程相反的运动，当阀座19排水孔22阀门孔口处的压强降至最小时，阀球15受向阀座19阀门孔口流出介质压力作用，向阀座19排水孔22阀门方向运动，在介质压力差的作用下，自动将阀座19排水孔22阀门孔口封闭。

Claims (10)

1.一种高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，具有一个阀体（11）和一个与阀体形成密封压力容器的阀盖（20），以及通过杠杆连接的浮球，阀盖（20）设有能够左进右出、右进左出、上进下出、下进上出的进水孔和出水孔，其特征在于，阀盖（20）可拆装地固联在阀体（11）的进口端，所述阀盖（20）内侧端面上设有向阀腔延伸的支座（3），支座（3）自由端上固联有一个支架（18），支架（18）上下两端轴孔连接有两级杠杆机构和位于支架（18）中部球套内作为密封阀门的空心阀球（15），该两级杠杆机构以支架（18）两端轴孔为支撑点，共同组成两级杠杆机构，第一杠杆（7）通过支架（18）上端转轴（6）连接在一起，以转轴（6）为支点绕转轴（6）旋转，配重（4）和浮球（10）分别位于支点曲柄支臂的两端，浮球（10）的部分重力通过第一杠杆（7）的配重（4）克服。

2.如权利要求2所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，支座（3）通过螺栓固联在阀盖（20）中心，固联在阀盖（20）内侧端面上。

3.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，支座（3）向下弯曲后向阀腔延伸，其上制有与阀盖（20）介质出口（B）通道相通的气流通道（21）。

4.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，相连阀体的阀盖（20）是一个具有即可以水平安装也可以垂直安装，且设有能够左进右出、右进左出、上进下出、下进上出的介质入口(A)和介质出口(B)的盖体，其上铸造有介质入口（A）和介质出口（B）通道。

5.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，介质入口(A)靠近过滤网（2）端，通过过滤网（2）进入阀体（11）蒸汽通道,介质出口(B) 通过阀盖（20）蒸汽通道直通支座3中间的气流通道（21），介质流经阀座（19）蒸汽通道、支座（3）的气流通道（21）进入介质出口（B）排出。

6.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，支架（18）由板料折弯而成，两边制有折弯圆弧凸台，上端圆弧凸台上制有与第一杠杆（7）同轴相连的圆孔，下端圆弧凸台上制有与第二杠杆（16）同轴相连的圆孔，分别作为第一杠杆（7）和第二杠杆（16）的共轴支撑点。

7.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，一级杠杆机构由可转动连接在支架（18）上端的第一杠杆（7）和分别固联在第一杠杆（7）曲柄支臂两端上的浮球（10）和配重（4）组成，配重（4）和浮球（10）分别位于支点两端的曲柄杠杆上，共同组成一级杠杆机构。

8.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，二级杠杆机构由第二杠杆（16）、销轴（17）、径向插销（14）和球套（13）组成，其中，第二杠杆（16）由板料折弯而成的曲柄连杆制成，曲柄连杆中部制有用于连接球套（13）的两端四分之一圆的环形孔，球套（13）圆柱面上的两个径向环形凸台通过上述曲柄连杆两端环形孔连接为一体，并由径向插销（14）固定。

9.如权利要求8所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，第二杠杆（16）上下两边朝向支座3方向延伸弯曲的圆弧凸台通过销轴（17）固联在支架（18）上，一级杠杆机构的第一杠杆7曲柄支点和二级杠杆机构的第二杠杆（16）上圆弧凸台通过共轴销（12）活动连接构成两级联动的杠杆机构。

10.如权利要求1所述的高压杠杆浮球式蒸汽疏水阀，其特征在于，当凝结水由阀盖(20)的介质入口（A）流经过滤网（2）过滤，从通道孔进入阀体（11）容腔，浮球（10）受浮力作用向上运动，带动第一杠杆（7）绕转轴（6）旋转，第一杠杆（7）曲柄圆弧凸起支点上与第二杠杆（16）圆弧凸台同轴孔相连的共轴销（12）一同旋转，一起运动，通过共轴销（12）将转动力矩传递给第二杠杆（16），带动第二杠杆绕销轴（17）旋转，同时联动与第二杠杆（16）中部连接的球套（13），向远离阀座（19）的方向运动，迫使位于球套（13）内的阀球（15）球冠脱离阀座（19）的排水孔（22），打开排水孔（22）阀门，凝结水在蒸汽压力的作用下，从阀座（19）排水孔（22）阀门孔流入气流通道（21），通过支座（3）连通阀盖（20）介质出口（B）出口排出蒸汽。

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