CN103697200B - 一种大口径倾斜式止回阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门领域，具体涉及一种大口径倾斜式止回阀，本发明公开的一种大口径倾斜式止回阀，大口径倾斜式止回阀包括阀体、阀座、阀瓣及销轴，阀瓣与销轴联动连接，所述的阀体外部设有液压缓冲装置，该液压缓冲装置包括启动件、壳体以及设于壳体内的液氧腔，液压腔内设有推液机构、液压液及流体通道，推液机构把液压腔分隔为两个以上空腔，流体通道连通各空腔，推液机构促使各空腔内的液压液经过流体通道并在各空腔中进行流动替换，该推液机构和销轴联动，由于液压液的不可压缩性，液压液在推液过程中经过不同的流体通道产生了不同的流量变化，从而实现了推液机构快转和慢转两个阶段。

Description

一种大口径倾斜式止回阀

技术领域

本发明涉及一种阀门，特别涉及一种石油化工用的带有液压缓冲装置的大口径倾斜式止回阀。

背景技术

传统的石油化工工况用大口径止回阀通常是由阀体、阀座、阀瓣、销轴等零件装配而成的旋启式止回阀，安装在石化装置的传输管道上作自动防止管道内工作介质倒流的用途，其开关依靠工作介质推动阀瓣沿销轴旋转来完成，当介质正向通过时，依靠介质的正向冲击力可使阀瓣旋转并开启使得介质流过，当介质逆流时，由于阀瓣的自身重力会使阀瓣重新回到正常位，从而实现止回阀的关闭，这种旋启式止回阀在使用中常见的问题是：大口径止回阀倒流关闭时极易发生压力急剧升高至超过正常压力的几倍甚至十几倍的危险的水击现象，会给管道、泵阀造成毁灭的严重后果。1.大口径止回阀倒流关闭时极易发生压力急剧升高至超过正常压力的几倍甚至十几倍的危险的水击现象，会给管道、泵阀造成毁灭的严重后果；2.由于该阀的密封副是平面密封，而密封力仅来自阀门工作介质自动回流压力，无法达到必须密封比压，密封性能差，极易泄漏；3.填料函结构简单，常规填料极易磨损而造成泄漏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新结构的大口径倾斜式止回阀，该止回阀具有关闭时阀瓣与阀座密封面无撞击、密封性能好、开关迅速、流阻小、压降低以及填料函零泄漏和无水击现象的优良工作性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大口径倾斜式止回阀，包括阀体、阀座、阀瓣、第一销轴以及第二销轴，阀瓣与第二销轴联动连接，所述的阀体外部设有液压缓冲装置，该液压缓冲装置包括启动件、壳体以及设于壳体内的液压腔，液压腔内设有推液机构、液压液及流体通道，推液机构把液压腔分隔为两个以上空腔，流体通道连通各空腔，推液机构促使各空腔内的液压液经过流体通道并在各空腔中进行流动替换，该推液机构和销轴联动。

采用了这样的结构后，由于阀体外部设有液压缓冲装置，该液压缓冲装置设置了推液机构和液压液并且在液压缓冲装置内设置了多个流体通道，推液机构可把空腔内的液压液进行流动替换，通过液压液经过流道的变化可调整液压液在液压腔内的流量，由于液压液采用不可压缩性的液体，会对推液机构产生一个反向阻力，从而实现了推液机构快转和慢转两个阶段。

作为本发明的进一步改进，该推液机构包括定子和转子，定子在壳体内壁两端对应固定设置并紧贴空腔内壁，该液压缓冲装置设有连接轴，连接轴与第二销轴连接，转子中部挖空设有轴孔，轴孔内表面设有键，键将轴孔与连接轴联结紧配，该流体通道分为大直径流体通道和小直径流体通道，定子上设有小直径流体通道，壳体上设有大直径流体通道，大直径流体通道与空腔中心形成的弧度大于小直径流体通道与空腔中心形成的弧度，小直径流体通道夹设于大直径流体通道两个端口之间。

采用了这样的结构后，由转子和定子组成的推液机构，结构简单实现起来方便，转子中设有轴孔并与连接轴紧配，连接轴与第二销轴连接，这样可使推液机构和第二销轴联动，通过该液压缓冲装置达到控制阀瓣的开启和关闭的功能，而通过设置大小直径不一的流道可使液压液在通过不同直径的流道时，产生流量的变化，流道的位置设置关系也使得在推液过程中，在即将把液压液完全推入另一个空腔时，转子正好堵住大直径流体通道，从而时液压液只能从小直径流体通道中通过，达到了流量的变化。

作为本发明的进一步改进，所述转子的叶片和定子均为扇形结构并且叶片可与定子紧密贴合，各个定子上都设有一个调节机构和单向阀组件，该调节机构由节流针和紧定螺母组成，节流针插于一条小直径流体通道中，单向阀组件由钢球、弹簧和弹簧座组成。

采用了这样的结构后，转子的叶片与定子形状相配并可紧密贴合，保证了在推液过程中，可彻底的将液压液从一个腔内转移到另一个腔，节流针可调节小直径流体通道的通道面积从而调节关闭时的阀瓣速度，单向阀设置在左右两侧直径不等的小直径流体通道上，在阀门开启过程时，转子的运动方向可推动液压液作用于钢球，钢球克服弹簧力和摩擦力使单向阀阀口开启，而当阀门关闭过程时，转子的运动方向相反，使单向阀关闭。

作为本发明的进一步改进，所述阀座为带有弹性槽的弹性阀座，阀座密封面为斜面圆锥形，该阀瓣密封面为圆弧形，圆弧形密封面在阀门关闭时与弹性阀座紧密结合，组成一道线密封副，第一销轴以及第二销轴设于阀体中腔两侧，两个销轴中心与阀体中心形成双偏心圆，使得阀瓣圆形密封面与阀座圆锥密封面在关闭过程中逐步接触。

采用了这样的结构后，由于阀瓣密封面采用了圆弧形，阀座密封面为斜面圆锥型，在密封时会紧密贴合，形成线密封副，该密封性能大大高于一般的面密封，销轴中心和阀体中心形成双偏心结构，使得在关闭过程中逐步接触，加之弹性阀座的设置，实现了关闭时无撞击和运动件磨损小。

作为本发明的进一步改进，第二销轴的一端伸出阀体，并在该一端设有组合密封填料装置，该组合密封填料装置包括唇式密封圈、锥形环填料、应急环装置、O型密封圈、自动加载机构，自动加载机构由自动加载压套、自动加载压板、自动加载螺栓、自动加载蝶形弹簧和调整螺母组成，唇式密封圈套于第二销轴上，组成第一道密封，该锥形环填料分别设于第二销轴的上、下两端并与第二销轴构成第二道密封，O型密封圈安装在自动加载压套内壁上，与第二销轴组成第三道密封，应急环装置安装在上、下两组锥形环填料之间,与阀体上通孔相通。

采用了这样的结构后，唇式密封圈具有优良的静态和动态密封性能,与第二销轴组成第一道密封，同时在压紧锥形环填料时,因锥形分力作用,将锥形环填料推压于销轴和阀体上的填料函内壁,形成良好的密封，因此锥形环填料与销轴组成第二道密封，另外，自动加载机构可以通过被压紧的自动加载蝶形弹簧的弹性力自动释放而施加于锥形环填料上,可以弥补因销轴长期旋转开关工作造成的锥形环填料和唇式密封圈表面摩擦损伤而保持其密封性，O形密封圈安装在自动加载压套内壁上,与销轴组成第三道密封,起阻止微泄漏的密封作用。应急环装置安装在上、下两组锥形环填料之间,与阀体上通孔相通,工况下可以连接远程监测,一旦发现有泄漏出现时,可以采用注入密封脂或充入惰性气体起紧急密封作用。

作为本发明的进一步改进，自动加载蝶形弹簧设于自动加载螺栓上，弹簧一侧抵靠于自动加载压板、另一侧抵靠于调整螺母，自动加载压套水平抵靠于自动加载压板一侧。

采用这样的结构后，当锥形环填料因为磨损产生形变时，弹簧自动释放弹力，通过自动加载机构，保证了锥形环填料对销轴的密封性能。

附图说明

图1是液压-重锤缓闭止回阀开启状态结构图

图2是本发明的偏心双斜锥面密封结构图

图3是图1中阀座、阀瓣线密封Ⅰ的结构放大图

图4是图1中填料密封Ⅱ的结构放大图

图5本发明的液压缓冲装置结构图

图5a是图5的A-A剖面结构图

图5b是图5的B-B剖面结构图

图中：1.阀体2.弹性阀座3.阀瓣4.阀体定位凸台5.端盖

6.端盖垫片7.销轴Ⅰ8.销9.销轴Ⅱ10.支架11.连接轴12.键Ⅰ13.键Ⅱ14.液压缓冲装置15.键Ⅲ16.重锤17.阀瓣与阀座线密封结构18.唇式密封圈19、锥形环填料20、应急环装置21、O形密封圈Ⅰ22、自动加载压套23、自动加载压板24、自动加载蝶形弹簧25、自动加载螺栓26、调整螺母27.下盖28.连接螺钉29.定位螺钉30.上盖31.螺塞32.螺塞垫33.0形密封圈Ⅱ34.壳体35.定子Ⅰ36.节流针Ⅰ37.紧定螺母Ⅰ38.钢球Ⅱ39.弹簧Ⅱ40.弹簧座Ⅱ41.定子Ⅱ42.转子43.钢球Ⅰ44.弹簧Ⅰ45.弹簧座Ⅰ46.节流针Ⅱ47.紧定螺母Ⅱ

具体实施方式

如图5、图5a和图5b所示，液压缓冲装置（14）的结构包括由壳体（34）、下盖（27）、上盖（30）和连接螺钉（28）组成液压缸，液压缸内设有液压腔，该启动件采用重锤（16）装置，壳体（34）上部和下部分别设置了a1-a2和b1-b2较大直径流体通道,连通空腔A和空腔B。定子Ⅰ（35）和定子Ⅱ（41）由定位螺钉（29）固定在壳体（34）上,定子Ⅰ（35）和定子Ⅱ（41）上分别设置了c1-c2、d1-d2和c3-c4、d3-d4连通空腔A和空腔B的小直径流体通道。定子Ⅰ（35）上的c1-c2通道上设置了由节流针Ⅰ（36）和紧定螺母Ⅰ（37）组成的调节机构,在d1-d2通道上设置了由钢球Ⅰ（43）、弹簧Ⅰ（44）和弹簧座Ⅰ（45）组成的单向阀组件；同时在定子Ⅱ（41）上的c3-c4通道上设置了由节流针Ⅱ（46）和紧定螺母Ⅱ（47）组成的调节机构,在d3-d4通道上设置了由钢球Ⅱ（38）、弹簧Ⅱ（39）和弹簧座Ⅱ（40）组成的单向阀组件。在转子（42）外圆与壳体（34）内圆之间为高精度动配合，键Ⅱ（13）将转子（42）中心孔与连接轴（11）联结紧配合，开启或关闭时，连接轴（11）会驱动转子（42）在壳体（34）内逆时针或顺时针旋转。螺塞（31）孔用于向壳体（34）空腔A和空腔B注液压液用，该液压液可采用具有不可压缩性的液体，本具体实施例优选液压油，液压油注满后再将螺塞（31）和螺塞垫（32）拧紧可密封住螺塞孔。0形密封圈Ⅱ（33）用于密封所有零部件的连接部位,保证液压缓冲装置（14）中液压油不对外泄漏。

如图1、图5a和图5b所示，液压缓冲装置（14）的工作原理是：如图1所示在阀门处于全开位置下出现工作介质倒流时，阀瓣（3）在工作介质和自身重力作用下会沿顺时针朝关闭方向转动，加上此时重锤（16）产生的力矩会通过键Ⅲ（15）、连接轴（11）、键Ⅰ（12）和销轴Ⅰ（7）与销轴Ⅱ（9）带动阀瓣（3）以快关动作朝关闭方向转动。在此双重关闭力矩作用下，连接轴（11）通过键Ⅱ（13）带动转子（42）顺时针转动，此时空腔A中液压油的液体压力会作用于由钢球Ⅰ（43）、弹簧Ⅰ（44）和弹簧座Ⅰ（45）组成的单向阀组件,使其关闭,同时空腔A中液压油会及时从a1-a2和c1-c2流体通道流到a2和c2方向空腔B的空腔中去；而空腔B中液压油的液体压力会作用于由钢球Ⅱ（38）、弹簧Ⅱ（39）和弹簧座Ⅱ（40）组成的单向阀组件,使其关闭,同时空腔B中液压油会及时从b1-b2和c3-c4流体通道流到b2和c4方向空腔A的空腔中去,保证快关动作完成。当转子（42）的M面转到由a1孔和b1孔外径连线的空间想象平面N面时,a1-a2和b1-b2流体通道被转子（42）完全阻挡,液压油只能从c1-c2和c3-c4小直径流体通道流过,此时流量减少使转子（42）减缓其旋转速度进入慢关段，慢关段的流速快慢可以由节流针Ⅰ（36）和紧定螺母Ⅰ（37）组成的调节机构和节流针Ⅱ（46）和紧定螺母Ⅱ（47）组成的调节机构进行调节,此时节流针Ⅰ（36）可以调节c1-c2小直径流体通道的流通面积,节流针Ⅱ（46）可以调节c3-c4小直径流体通道的流通面积，节流针Ⅰ（36）和节流针Ⅱ（46）共同调节流量。从而使转子（42）以慢关动作同步带动阀瓣（3）逐渐缓慢关闭阀门，避免了水击现象的发生。

如图1所示，阀体两侧上分别设置了销轴Ⅰ（7）和销轴Ⅱ（9），阀瓣（3）与销轴Ⅰ（7）和销轴Ⅱ（9）配合并可沿销轴Ⅰ（7）和销轴Ⅱ（9）回转。销轴Ⅰ（7）的左端，由端盖（5）和端盖垫片（6）与阀体（1）组成封闭式静密封确保密封性。如图4所示，销轴Ⅱ（9）的右端伸出阀体（1），由唇式密封圈（18）、锥形环填料（19）、应急环装置（20）、O形密封圈Ⅰ（21）、自动加载压套（22）、自动加载压板（23）、自动加载蝶形弹簧（24）、自动加载螺栓（25）和调整螺母（26）组成的组合式动密封保证销轴Ⅱ（9）的密封性。在正常工作介质正流时，阀瓣（3）逆时针回转开启阀门，直至其外圆背面与阀体（1）体腔内的定位凸台（4）处于接触状态时，阀门处于全开位置，此时阀瓣（3）的底平面与阀体（1）的流体通道平行，阀门流阻最小、压降最少。在工作介质倒流时，阀瓣（3）沿着销轴（7）和（9）自动顺时针回转，阀瓣（3）上的圆形密封面会与弹性阀座（2）上的双斜面圆锥形弹性结构密封面（如图2所示）逐步接触，最终组成一道具有高密封性的阀瓣与弹性阀座线密封副（17）（如图3所示）。由于阀瓣（3）上线密封副（20）与销轴Ⅰ（7）和销轴Ⅱ（9）回转中心距离短，因此关闭时回转力矩小、撞击力小，加之阀瓣（3）与弹性阀座（2）是逐步切入式关闭，并且弹性阀座（2）上弹性槽的弹力作用，从而可实现关闭时无撞击和运动件磨损小。液压缓冲装置（14）通过支架（10）安装在阀体（1）外部，连接轴（11）通过键Ⅰ（12）与销轴Ⅱ（9）连接，通过键Ⅱ（13）与液压缓冲装置（14）连接，通过键Ⅲ（15）与重锤（16）连接。在阀门关闭过程中，液压缓冲装置（14）通过快关、慢关两段动作自动完成阀门关闭，首先是快关段由重锤（16）产生的力矩以快关动作带动阀瓣（3）顺时针加速朝关闭方向回转以阻止工作介质倒流，防止工作泵倒转；随后在接近完全关闭时进入慢关段，由液压缓冲装置（14）起液压缓冲作用以慢关动作带动阀瓣（3）逐渐缓慢关闭阀门，从而避免了产生水击现象。

如图4所示，组合密封填料结构，其多层次逐级密封确保填料函无外漏。其结构特征是：由自动加载压套（22）、自动加载压板（23）、自动加载螺栓（25）、自动加载蝶形弹簧（24）和调整螺母（26）组成的自动加载机构可以向下压紧锥形环填料（19）和唇式密封圈（18）。由于唇式密封圈（18）具有优良的静态和动态密封性能,因此与销轴Ⅱ（9）组成第一道密封作用。同时在压紧锥形环填料（19）时,因锥形分力作用,将锥形环填料（19）推压于销轴Ⅱ（9）和阀体(1)上的填料函内壁,形成良好的密封，因此锥形环填料（19）与销轴Ⅱ（9）组成第二道密封。另外，自动加载机构可以通过被压紧的自动加载蝶形弹簧（24）的弹性力自动释放而施加于锥形环填料（19）上,可以弥补因销轴Ⅱ（9）长期旋转开关工作造成的锥形环填料（19）和唇式密封圈（18）表面摩擦损伤而保持其密封性。O形密封圈Ⅰ（21）安装在自动加载压套（22）内壁上,与销轴Ⅱ（9）组成第三道密封,起阻止微泄漏的密封作用。应急环装置（20）安装在上、下两组锥形环填料（19）之间,与阀体(1)上通孔相通,工况下可以连接远程监测,一旦发现有泄漏出现时,可以采用注入密封脂或充入惰性气体起紧急密封作用。

Claims (6)

1.一种大口径倾斜式止回阀，包括阀体、阀座、阀瓣、第一销轴以及第二销轴，阀瓣与第二销轴联动连接，其特征在于：所述的阀体外部设有液压缓冲装置，该液压缓冲装置包括启动件、壳体以及设于壳体内的液压腔，液压腔内设有推液机构、液压液及流体通道，推液机构把液压腔分隔为两个以上空腔，流体通道连通各空腔，推液机构促使各空腔内的液压液经过流体通道并在各空腔中进行流动替换，该推液机构和第二销轴联动，该推液机构包括定子和转子，定子在壳体内壁两端对应固定设置并紧贴空腔内壁，该液压缓冲装置设有连接轴，连接轴与第二销轴连接，转子中部挖空设有轴孔，轴孔内表面设有键，键将轴孔与连接轴联结紧配，该流体通道分为大直径流体通道和小直径流体通道，定子上设有小直径流体通道，壳体上设有大直径流体通道，大直径流体通道与空腔中心形成的弧度大于小直径流体通道与空腔中心形成的弧度，小直径流体通道夹设于大直径流体通道两个端口之间。

2.根据权利要求1所述的一种大口径倾斜式止回阀，其特征在于：转子的叶片和定子均为扇形结构并且叶片可与定子紧密贴合，各个定子上都设有一个调节机构和单向阀组件，该调节机构由节流针和紧定螺母组成，节流针插于一条小直径流体通道中，单向阀组件由钢球、弹簧和弹簧座组成，单向阀组件设于另一条小直径流体通道中，所述另一条小直径流体通道在单向阀组件两侧直径不等。

3.根据权利要求1所述的一种大口径倾斜式止回阀，该阀座为带有弹性槽的弹性阀座，阀座密封面为斜面圆锥形，该阀瓣密封面为圆弧形，圆弧形密封面在阀门关闭时与弹性阀座紧密结合，组成一道线密封副。

4.根据权利要求1所述的大口径倾斜式止回阀，其特征在于：第一销轴以及第二销轴设于阀体中腔两侧，两个销轴中心与阀体中心形成双偏心圆。

5.根据权利要求1所述的一种大口径倾斜式止回阀，其特征在于：第二销轴的一端伸出阀体，并在该一端设有组合密封填料装置，该组合密封填料装置包括唇式密封圈、锥形环填料、应急环装置、O型密封圈、自动加载机构，自动加载机构由自动加载压套、自动加载压板、自动加载螺栓、自动加载蝶形弹簧和调整螺母组成，唇式密封圈套于销轴上，组成第一道密封，该锥形环填料分别设于第二销轴的上、下两端并与第二销轴构成第二道密封，O型密封圈安装在自动加载压套内壁上，与第二销轴组成第三道密封，应急环装置安装在上、下两组锥形环填料之间,与阀体上通孔相通。

6.根据权利要求5所述的一种大口径倾斜式止回阀，该自动加载蝶形弹簧设于自动加载螺栓上，所述自动加载蝶形弹簧一侧抵靠于自动加载压板、另一侧抵靠于调整螺母，自动加载压套水平抵靠于自动加载压板一侧。