CN103244749A

CN103244749A - 一种减压阀

Info

Publication number: CN103244749A
Application number: CN2013102218177A
Authority: CN
Inventors: 余龙; 俞树荣
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Jiangsu Jie Tesheng Plumbing Co.,Ltd.
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: CN103244749B

Abstract

一种降压阀，其目的是通过增强介质在阀门内部的湍动效应，加剧介质在流动过程中的流团摩擦和对撞，消耗流动介质的能量，达到降压目的；该包括有阀体（8）与旋转阀盖（10）组成的阀门主体，有一个压紧填料密封副（15）、起密封作用碟型弹簧组（14），矩形孔导流盘（1）和矩形孔分流盘（2）叠合，形成一级降压，扩压环（4）、定距环（5）和增速环（6）叠合，形成二级降压，压盖（7）压紧固定一级和二级降压组元件，阀杆由上阀杆（12）和下阀杆（16）组成，两部分阀杆的中间由对开节（9）连接，上阀杆（12）由驱动转盘（11）旋转提升。

Description

一种减压阀

技术领域

本发明涉及一种带圆盘式降压元件的降压阀。

背景技术

现有技术中，在高参数降压阀门中使用的内部降压大多为筛筒式或迷宫式元件，通过多级分流达到降压效果，其缺点在于加工制造降压元件复杂，另外安装也较复杂，加工成本相对较高。由于其流道狭小，管道压力波动时可能产生的瞬时汽蚀对降压元件影响更明显，同时能通过的介质流量也相应减小。传统降压阀门适用范围较窄，为了避免降压元件被较小的固体颗粒物阻塞，只能适用于介质中无固体颗粒的蒸汽装置降压中。

发明内容

本发明的目的是通过增强介质在阀门内部的湍动效应，加剧介质在流动过程中的流团摩擦和对撞，消耗流动介质的能量，达到降压目的。

本发明是一种降压阀，包括有阀体8与旋转阀盖10组成的阀门主体，有一个压紧填料密封副15、起密封作用碟型弹簧组14，矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2叠合，形成一级降压，扩压环4、定距环5和增速环6叠合，形成二级降压，压盖7压紧固定一级和二级降压组元件，阀杆由上阀杆12和下阀杆16组成，两部分阀杆的中间由对开节9连接，上阀杆12由驱动转盘11旋转提升。

本发明有益之处是通过增强介质在阀门内部的湍动效应，加剧介质在流动过程中的流团摩擦和对撞，消耗流动介质的能量，达到降压目的。另外本发明的降压阀流通总面积相对较大，可处理较大流量的介质降压。本发明的降压阀单个流通通道面积也相对较大，可将管道压力波动时可能产生的瞬时汽蚀对降压元件影响进行缓冲，提高阀门使用的可靠性与安全性。另外，由于本发明的降压阀单个流通通道面积相对较大，避免了较小的固体颗粒物阻塞流道的情况，因此可以处理固粒两相流介质的降压。本发明结构简单，便于维护和操作。

附图说明

图1是本发明处于完全闭合状态时的结构示意图，图2是本发明中二级降压元件的装配结构示意图，图3是本发明中一级降压元件的装配结构a对矩形孔降压元件示意图，图4是本发明中一级降压元件的装配结构b对矩形孔降压元件示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种降压阀，包括有阀体8与旋转阀盖10组成的阀门主体，有一个压紧填料密封副15、起密封作用碟型弹簧组14，矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2叠合，形成一级降压，扩压环4、定距环5和增速环6叠合，形成二级降压，压盖7压紧固定一级和二级降压组元件，阀杆由上阀杆12和下阀杆16组成，两部分阀杆的中间由对开节9连接，上阀杆12由驱动转盘11旋转提升。

如图1所示，所述的矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2，按照矩形流道壁面平行原则两两组成一对矩形孔降压元件，每对矩形孔降压元件的矩形流道壁面与下一对降压元件流道壁面相垂直叠放，向以XX'轴为中心线，多对矩形孔降压元件叠放形成本降压阀的一级降压，可根据管道入口和出口介质压力数值调整降压组数量，一级降压组件安放在降压阀入口通道内。

如图1所示，所述的增速环4、定距环5和扩压环6，沿Y'指向Y方向以Y Y'轴为中心线叠加组成一副降压元件，多副降压元件叠放组成降压阀的二级降压组件，二级降压组件安放在降压阀出口通道内。

如图1所示，所述的上阀杆12和下阀杆16由对开节9连接，当驱动转盘11旋转上升开启阀门时，驱使上阀杆12带动对开节9上升，而后对开节9带动下阀杆16向上提升；当驱动转盘11旋转下降关闭阀门时，驱使上阀杆12带动对开节9下降，对开节9将推力传递到下阀杆16向下运动。由于关闭阀门所需的轴向推力远大于开启阀门的轴向拉力，因此在关闭阀门过程中，在对开节9上与上阀杆12、下阀杆16的接触面需要设置耐磨层。为使对开节9尽可能消除上阀杆12的旋转运动，使下阀杆16仅作沿轴向的垂直运动，对开节9内与上阀杆12、下阀杆16的接触面需润滑。

如图2所示，所述的增速环4、定距环5和扩压环6，介质通过增速环4由D_4i处流入，从D_4o处流出，增速环4可对通过其渐缩流道的介质降压加速，流道斜面夹角为60o。加速后的介质流经定距环5的通道，定距环5的通道内径为D₅，且D_4i= D₅，，D₅=1.25n。由于流通截面发生改变，即D_4o>D_6i，一部分介质撞击在扩压环6迎流面D_6i位置上，在扩压环6迎流面、定距环5内壁面和增速环4背流面围成的环形空间内，形成垂直于主流方向的冲击流，起到局部降压作用。经过降压的介质通过扩压环6上的入口D_6i从出口D_6o流出，且D_6o=D_4o，流道斜面夹角为45o。扩压环6通过扩压效果起到稳流作用，可避免介质流动中高频波动导致的共振和噪音，并有利于后续降压。

如图3、图4所示，所述的降压阀，降压阀一级降压安放在降压阀入口段流道内，共安放六对矩形孔降压元件，每对矩形孔降压元件可使来流压力降低15%，可将通过的12MPa~36MPa范围的介质压力降至1.8 MPa ~5.4 MPa左右，介质经过一级降压后沿Y'Y轴流动至二级降压位置，降压阀二级降压组件安放在降压阀入口段流道内，经过二级降压介质压力可降至1.6MPa~2.3MPa左右。二级降压对来流压力大于3MPa的介质降压效果相对明显，如果一级降压后介质压力已达到工艺要求，二级降压组件可不安装。

所述的一级降压元件的装配结构，由矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2组成，如图3、图4所示，表示a、b两对矩形孔降压元件安装位置，其中a对矩形孔降压元件中，1a为矩形孔导流盘1矩形孔横向，2a为矩形孔分流盘2矩形孔横向，b对矩形孔降压元件中，1b为矩形孔导流盘1矩形孔竖向，2b为矩形孔分流盘2矩形孔竖向。矩形孔长边长度为n，短边长度为n/2，介质流动方向为2b→1b→2a→1a，介质通过2b与1b组成的竖向矩形孔流道，由于流通截面发生变化，一部分介质在流至2a迎流面时，在2a迎流面上的导流斜坡B上被阻挡，并流入导流槽A中，导流槽A深度为h，宽度为d，导流斜坡B宽度为0.5n。流入导流槽A的介质在压力作用下向主流相反方向流动到1b背流面上的导流槽D中，导流槽D的深度为0.67h，宽度为d。在导流槽D中介质被分为两部分，一部分沿导流槽D向主轴线方向流动，通过1b上的导流斜坡C，由1b上的矩形孔长边侧喷口Co喷出，矩形孔长边侧喷口Co的宽度为0.3535n，喷出的介质流动方向与主流方向垂直相交，通过流体之间的降速增压以及湍流摩擦效应降低该位置的总压力；另一部分介质由导流槽D两端的通孔F流经1b的迎流面一侧，通孔F直径为d，介质被导入2b背流面上的导流槽G，导流槽G深度为0.33h，宽度为d，介质沿导流槽G经整流圆弧Gr，整流圆弧Gr半径为1.44d，通过2b上的矩形孔短边侧喷口Go喷出，矩形孔短边侧喷口Go的宽度为0.3535n，喷出的介质流动方向与主流方向垂直相交，通过流体之间的降速增压以及湍流摩擦效应降低该位置的总压力。流动介质通过a、b两对矩形孔降压元件长短边垂直相交的矩形流道，通过流道截面形状变化，使流动的介质产生反向压力局部抵消总压力，同时利用矩形孔长短边上喷口中的射流与主流垂直相交，产生反向压力并增大流动损耗以降低局部总压力。局部降压多级叠加可达到最终的降压效果。在矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2边缘上，沿矩形孔长短轴方向加工有定位槽E，由阀体入口端通道内壁面上的导轨进行定位。

参数h、n、d，满足以下关系：h·d=0.0625n²。

如图1所示，上阀杆12和下阀杆16由对开节9连接，对开节9传递阀门开启力和关闭力，上阀杆12被驱动转盘11旋转提升和下降，对开节9向下阀杆16传递沿轴线XX'的直线运动力，将下阀杆表面与密封副的密封面间的螺旋往复摩擦，变为直线往复摩擦，减小了密封面的摩擦损耗，延长了密封副使用寿命并提高了密封可靠性。矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2重叠组成了一对降压组，该组矩形孔通道长轴与短轴一致，后面的矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2重叠形成降压组后，在安装中与前一降压组矩形孔通道长轴与短轴位置互换，即前一降压组矩形孔长轴与后一降压组矩形孔短轴重合，前一降压组矩形孔短轴与后一降压组矩形孔长轴重合，流动介质进入矩形孔通道后，会因流道结构改变加剧对流道冲击，同时通过矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2叠加形成的分流流道，产生与主流流动方向垂直和逆向的流束，加剧流体内部的摩擦冲击，增大流动能量损耗，起到降压作用，多个矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2重叠形成一级降压，可根据管道入口和出口介质压力数值调整降压组数量。该降压组流动通道较大，可处理含有微小固体颗粒的流动介质；通过分流流道，流体最终汇聚到主流道中心，因降压产生的气泡在主流道中心流体内部位置破裂，尽可能减小了气蚀对降压部件的损害；另外矩形孔导流盘1和矩形孔分流盘2加工精度要求不高，结构较简单，便于制作、安装及维护。增速环4、定距环5和扩压环6叠合形成二级降压，经过一级降压的介质沿轴线YY'流动，通过增速环4提高动能，冲击在扩压环6上形成回流，反向回击主流，并在定距环5形成的空间内形成湍流摩擦团加剧介质能量消耗，扩压环6起稳定流动以及导流的作用，增强介质内部能量损耗的效果，多个增速环4、定距环5和扩压环6叠合形成二级降压，用来处理以及降压后，压力流速均显著降低的介质，强化降压效果。

Claims

1.一种降压阀，包括有阀体（8）与旋转阀盖（10）组成的阀门主体，其特征在于有一个压紧填料密封副（15）、起密封作用碟型弹簧组（14），矩形孔导流盘（1）和矩形孔分流盘（2）叠合，形成一级降压，扩压环（4）、定距环（5）和增速环（6）叠合，形成二级降压，压盖（7）压紧固定一级和二级降压组元件，阀杆由上阀杆（12）和下阀杆（16）组成，两部分阀杆的中间由对开节（9）连接，上阀杆（12）由驱动转盘（11）旋转提升。

2.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于矩形孔导流盘（1）和矩形孔分流盘（2），按照矩形流道壁面平行原则两两组成一对矩形孔降压元件，每对矩形孔降压元件的矩形流道壁面与下一对降压元件流道壁面相垂直叠放，向以XX'轴为中心线，可根据管道入口和出口介质压力数值调整降压组数量，一级降压组件安放在降压阀入口通道内。

3.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于增速环（4）、定距环（5）和扩压环（6）沿（Y'）方向指向（Y）方向，以（Y Y'）轴为中心线叠加组成一副降压元件，多副降压元件叠放组成降压阀的二级降压组件，二级降压组件安放在降压阀出口通道内。

4.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于上阀杆（12）和下阀杆（16）由对开节（9）连接，当驱动转盘（11）旋转上升开启阀门时，驱使上阀杆（12）带动对开节（9）上升，而后对开节（9）带动下阀杆（16）向上提升；当驱动转盘（11）旋转下降关闭阀门时，驱使上阀杆（12）带动对开节（9）下降，对开节（9）将推力传递到下阀杆（16）向下运动。

5.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于矩形孔导流盘（1）和矩形孔分流盘（2）组成的每对降压组件，矩形孔长边长度为n，短边长度为n/2。

6.根据权利要求1所述降压阀，其特征在于增速环（4）、定距环（5）和扩压环（6），在介质流动方向的排列顺序为增速环（4）、定距环（5）、扩压环（6）；增速环（4）的流道斜面夹角为60o；定距环（5）的流道斜面夹角为45o，增速环（4）的入口直径（D_4i），出口直径（D_4o），定距环（5）的内径（D₅），扩压环（6）入口直径（D_6i），出口直径（D_6o）满足以下关系：D_4i= D₅，D_6o=D_4o，D₅=1.25n。

7.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于：所述的矩形孔导流盘（1）和矩形孔分流盘（2）圆心都在流道周向上，并且每个矩形孔导流盘（1）和矩形孔分流盘（2）矩形孔直边同在一个平面上，两两重合组成一对降压组件，沿着介质流动方向的排列顺序为：矩形孔分流盘（2）在前，矩形孔导流盘（1）在后；每对降压组件矩形孔直边与前面一对降压组件对应的矩形孔直边垂直，即每对降压组件矩形孔的长边与前一对降压组件矩形孔的长边相垂直。

8.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于矩形孔分流盘（2）的迎流面开有导流斜坡，导流斜坡与导流槽相连，导流斜坡与导流槽在分流盘中心线上沿矩形孔长边两侧对称分布；导流槽边缘轮廓与矩形孔分流盘（2）的外圆廓为同心圆，深度为h，宽度为d，导流斜坡宽度为0.5n；矩形孔分流盘（2）的背流面开有导流槽，导流槽在分流盘中心线上沿矩形孔短边两侧对称分布；导流槽边缘轮廓与矩形孔分流盘（2）的外圆廓为同心圆，导流槽深度为0.33h，宽度为d，导流槽上的整流圆弧半径为1.44d，导流槽的出口为矩形孔短边侧喷口，形孔短边侧喷口的宽度为0.3535n，高度为0.33h，参数h、n、d，满足以下关系：h·d=0.0625n²。

9.根据权利要求1所述的降压阀，其特征在于矩形孔导流盘（1）的背流面上开有导流槽和导流斜坡，导流槽和导流斜坡在导流盘中心线上沿矩形孔长边两侧对称分布，导流槽（D）的深度为0.67h，宽度为d；导流槽和导流斜坡相连，导流斜坡的出口是矩形孔长边侧喷口，矩形孔长边侧喷口的宽度为0.3535n，高度为0.33h；导流槽两端有通孔穿过导流盘，通孔直径为d。