CN103821982B - 调压阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调压阀，包括：阀体；导流筛套，导流筛套的通流部分设置有沿导流筛套的轴向延伸的多个贯通孔；双活塞组件，其包括调压活塞和平衡活塞，双活塞组件能沿着导流筛套的内壁面在轴向上移动，调压活塞和平衡活塞之间形成压力平衡腔；以及调节机构，其用于控制上述压力平衡腔内的流体流量和压力，使双活塞组件沿阀体的轴向协同作用，以控制上述调压活塞与导流筛套的内壁面的接合位置。根据本发明的调压阀能够自适应调节调压阀的压力，且在确保安全性的同时将调压阀出口侧压力可靠地稳定在适当范围。

Description

调压阀

技术领域

本发明涉及用于燃气供给系统的调压阀，特别涉及一种轴流式自适应调压阀。

背景技术

在燃气供给系统中，调压阀用于将管道燃气的中高压管网调压后进入低压用户。例如，通常管道燃气官网的压力通常为中压(0.2-0.4MPa)、高压(2.5-4MPa)或次高压(0.8-1.6Mpa)。对于在管道燃气管网中采用的调压阀，期望调压阀的通流能力大、调压范围宽，进而能够使输气干路管网扩大供气范围，减少城市调压站的建设数量，提高经济效益。

随着城市建设的不断发展，燃气管网覆盖面积越来越高，目前，城市燃气管网建设所采用的调压阀大都是蝶阀，主要利用截流口前后活塞面积不同产生的压力差降低出口压力，由于出口压力与进口压力按照固定比例减压的，因此出口压力不易调节，并且输出压力波动大，通流能力小。由于蝶阀采用的是缝隙节流调压原理，不可避免地带来较大噪声，一般都需配消音器。现在市场上也出现了一些电控式调压阀，虽然可以实现较宽的调压范围，并易于实现无人看守和远程集中监控，但是一旦停电或者出现控制信号错误，整个燃气管网可能会陷入瘫痪甚至出现重大的安全事故。

对燃气调压站的自动化水平要求越来越高，实现无人看守和远程集中监控是未来燃气管网建设的发展趋势。因此，为了实现无人看守和远程监控，对智能控制的调压阀的要求特别迫切。

发明内容

发明要解决的问题

因此，研制出一种调压阀，其能够自适应调节调压阀的压力，以在确保安全性的同时将调压阀出口侧压力可靠地稳定在适当范围。

用于解决问题的方案

本发明提供一种调压阀，包括：阀体，其具有供流体流入的入口和供流体流出的出口；导流筛套，其靠近阀体的入口设置，导流筛套的通流部分设置有沿导流筛套的轴向延伸的多个贯通孔，从入口流入的流体经由所述贯通孔流向下游侧，再经由出口流出阀体；双活塞组件，其包括调压活塞和平衡活塞，双活塞组件能沿着导流筛套的内壁面在轴向上移动，调压活塞和平衡活塞活塞之间形成压力平衡腔；以及调节机构，其用于控制上述压力平衡腔内的流体流量和压力，使双活塞组件沿阀体的轴向协同作用，以控制上述调压活塞与导流筛套的内壁面的接合位置，进而控制导流筛套中的供流体流过的贯通孔的面积，由此实现调压作用，在上述调节机构的作用下，上述调压活塞能够在调压阀关闭的第一位置和调压阀完全打开的第二位置之间移动。

根据本发明的优选方面，导流筛套包括多层结构，该多层结构包括内侧筛套和位于内侧筛套外侧的至少一个外侧筛套，所述内侧筛套的贯通孔的形状以线性布置，从入口流入的流体首先流过所述内侧筛套的贯通孔，然后流过所述外侧筛套的贯通孔，继续流向阀体下游。

根据本发明的优选方面，双活塞组件还包括将调压活塞和平衡活塞连接在一起的紧固件，所述导流筛套在远离贯通孔的一侧、即靠近下游侧的一侧一体或可拆卸地设置支承套，支承套以密封地方式布置在上述调压活塞与导流筛套之间，紧固件贯通支承套，支承套与平衡活塞之间形成压力平衡腔。当压力平衡腔的压力大于阀出口侧的压力时，在压力平衡腔的压力作用下驱动平衡活塞向出口侧移动，进而带动经由紧固件与平衡活塞一体连接的调压活塞移动，以增大导流筛套的通流开度；当压力平衡腔的压力小于阀出口侧的压力时，在阀出口侧的压力作用下驱动平衡活塞向远离出口侧的方向移动，进而带动经由紧固件与平衡活塞一体连接的调压活塞移动，以减小导流筛套的通流开度

根据本发明的优选方面，调节机构包括：壳体；布置在壳体内部的隔膜，经由隔膜划分将壳体的内部空间分成第一腔和第二腔；先导进气管，其从第一腔延伸出并且与阀体入口侧连通；先导出气管，其从第一腔延伸出并且与压力平衡腔连通；以及压力平衡管，其从第二腔延伸出并且与阀体出口侧连通，当第一腔的压力与第二腔的压力不同时，所述隔膜适于变形。

根据本发明的优选方面，调节机构还包括第三腔，先导进气管和先导出气管均与第三腔相连，先导进气管和先导出气管布置在第三腔的相反的两侧，第三腔和第三腔之间经由小孔连通，隔膜设置在第一腔和第二腔之间。

根据本发明的优选方面，先导进气管和先导出气管之间的流量经由阀结构来控制。

根据本发明的优选方面，阀结构包括阀芯，隔膜经由阀芯驱动，阀芯以能够沿与隔膜所在面大致垂直的方向滑动的方式设置，阀芯包括芯塞和芯棒，芯塞布置在第三腔中，芯棒跨越第三腔和第二腔设置，芯棒的末端与隔膜固定在一起，当芯棒滑动时，带动隔膜上下运动，同时控制先导进气管和先导出气管之间的连通开度，其中当芯塞移动到适当位置时，能切断先导进气管和先导出气管之间的连通。

根据本发明的优选方面，芯棒在与隔膜固定在一起的端部设置有支承座，支承座与调节机构的壳体之间在与阀芯运动方向相同的方向上设置调压弹簧，根据调压阀的出口侧的压力预设张力部件中的预张紧力的大小。

根据本发明的优选方面，第三腔和第二腔经由一个分隔壁连接，分隔壁在第三腔侧具有沿芯塞滑动方向延伸的两凸起，所述两凸起之间形成收容部，第三腔在与分隔壁的芯塞移动方向的相反侧的内壁处形成以凹部，所述收容部和所述凹部构成所述芯塞在第三腔中移动通道，当所述芯塞滑动进收容部时，先导进气管和先导出气管之间的连通被切断，上述小孔在收容部的侧方设置在分隔壁上。

根据本发明的优选方面，第三腔和第二腔经由一个分隔壁连接，分隔壁在第三腔侧具有沿芯塞滑动方向延伸的凸起，凸起形成能与芯塞的移动方向的壁面抵接的抵接部，抵接部和芯塞之间的间隙构成先导进气管和先导出气管之间的连通开度，当所述芯塞移动至与芯塞的移动方向的壁面时，先导进气管和先导出气管之间的连通被切断。

根据本发明的调压阀，其采用具有较大通流能力的轴流式结构，可大幅提高调压阀流量，筛套的采用解决了振动噪声及压力调节范围窄的问题。采用自适应机械调压结构，具有全程压力加载工况下长工作寿命、低漏率、高可靠性等优点，并且互换性、通用性强。此外，本发明的调压阀调压范围大、调压精度高且噪音小。

附图说明

下面结合附图对本发明进行说明。其中：

图1是根据本发明的一个实施方式的调压阀处于开启状态结构示意图；

图2是根据本发明的示例性实施方式的调节机构的放大图。

具体实施方式

下文将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。应当理解，下面的说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性。

如图1所示，调压阀具有供流体流入的入口和供流体流出的出口。在一个实施方式中，阀体由两部分构成，即图中的左阀体1和右阀体2。左阀体1和右阀体2的内壁面形成大致沿阀体的轴向延伸的燃气流路通道。如图所示，左右两阀体通过止口定位并用螺栓联结，左右两阀体之间在优选位置设有密封圈。阀体内沿轴线顺次安装有端盖、阀口座、导流筛套10、调压活塞20、活塞杆22、支撑套24和平衡活塞26。

导流筛套10靠近阀体的入口设置，导流筛套10的通流部分设置有沿导流筛套的轴向延伸的多个贯通孔102，从入口流入的燃气经由所述贯通孔流向下游侧，再经由出口流出阀体。贯通孔优选为线性孔，例如为矩形孔或其它的长形状的孔。贯通孔优选沿周向错位等距分布。这样能够有助于减少噪声，并且调压线性好。

导流筛套包括多层结构，在图示的实施例中为2层，但是不限于2层。该多层结构包括内侧筛套104和位于内侧筛套外侧的至少一个外侧筛套106。在一个优选实施方式中，内侧筛套104、外侧筛套106在通流部分均沿周向错位等距均布有优选的长槽结构，使得气体流路处在最佳状态。二层筛套结构是优选的，这是因为与单层筛套相比，避免了因单层筛套减压比过大气体冲击产生振动，同时也避免三层筛套带来的流阻过大的问题，提高调压阀的稳定性并避免调压阀工作时常见的共振现象，具有噪声小及压力调节线性度好等一般调压阀所不具备的优点。

外侧筛套106的槽的形状没有特别的限定。优选与内侧筛套类似地布置。内侧筛套104通过螺栓等紧固件联结于左阀体1上，在环形密封槽内设有密封圈，内侧筛套104和外侧筛套106同轴联结并在通流部分均沿周向错位等距分布有优选的矩形槽，矩形槽槽宽及间距是根据流量、刚度及流阻优化得到。优选地，内侧筛套的贯通孔的面积不大于外侧筛套106的贯通孔的面积。

调压活塞20与活塞杆22通过止口定位并用紧固件28同轴联结在一起。在图中，紧固件28为螺栓，也可以为其它常用紧固部件。调压活塞20的结构为传统的活塞结构，调压活塞20能沿内侧筛套104的内壁面滑动，以控制贯通孔的开度，进而实现流量控制和压力控制。

在燃气的流动路径上，各部件的连接处以密封的方式连接，以防止漏气。例如，在调压活塞20右端优选位置开有一个密封槽，密封槽中放置O型密封圈或活塞专用密封。调压活塞20的左端凹台处安装有带三角形刃的阀口，阀口刃位置对准阀口座上的密封垫。密封垫和带三角形刃的阀口的结构可以在调压活塞20和阀口座颠倒设置。采用这样的结构，当密封垫与阀口贴合时，能有效地密封燃气流路，防止燃气泄露。调压活塞20与阀口座之间的密封结构可以用其它本领域的常用方式实现。

平衡活塞26与活塞杆22通过止口定位并用紧定螺母28同轴联结在一起。在右端面开有环形槽，槽内放置端面密封垫，密封垫通过活塞杆22联结而压紧，平衡活塞26与内侧筛套104之间在优先位置设置有两个密封槽，密封槽中放置O型密封圈或活塞专用密封。

调压活塞20和平衡活塞26之间设置有支承套24。支承套24可以为独立部件(未示出)，也可以与内侧筛套104一体地设置(如图所示)。类似地，支承套24和活塞杆22以密封的方式支承。支承套24和平衡活塞26之间形成压力平衡腔25。

当压力平衡腔25的压力大于阀出口侧的压力时，在压力平衡腔25的压力作用下驱动平衡活塞26向出口侧移动，进而带动经由紧固件28与平衡活塞26一体连接的调压活塞移动，以增大导流筛套10的通流开度(即供贯通孔的截面积)；当压力平衡腔25的压力小于阀出口侧的压力时，在阀出口侧的压力作用下驱动平衡活塞26向远离出口侧的方向移动，进而带动经由紧固件与平衡活塞26一体连接的调压活塞20移动，以减小导流筛套10的通流开度。

如图1和图2所示，调压阀还包括调节机构30。调节机构30包括：壳体302，壳体内形成有封闭的收容腔，壳体302的内部经由隔膜304分成两个腔308和310；先导进气管40，其从第二腔310延伸出并且与阀体入口侧连通；先导出气管50，其从第二腔310延伸出并且与压力平衡腔25连通；以及压力平衡管60，其从第一腔308延伸出并且与阀体出口侧连通，当第一腔的压力与第二腔的压力不同时，隔膜304适于变形。

调节机构30还包括第三腔312，先导进气管40和先导出气管60均与第三腔312相连，先导进气管40和先导出气管60布置在第三腔的两侧，第三腔和第二腔之间经由小孔306连通。先导进气管40和先导出气管60的结构实现为阀阀结构的形式，且先导进气管40和先导出气管60分别构成控制阀的进口和出口。阀结构包括阀芯，隔膜304经由阀芯324驱动，阀芯以能够沿与隔膜304所在面大致垂直的方向滑动。

阀芯包括芯塞320和芯棒324，芯塞320布置在第三腔312中，芯棒324跨越第三腔312和第二腔310设置，芯棒324的末端与隔膜304固定在一起，当芯棒滑动时，带动隔膜上下运动，同时控制先导进气管40和先导出气管50之间的连通开度，其中当芯塞324移动到适当位置时，能切断先导进气管40和先导出气管60之间的连通。

芯棒的与隔膜固定在一起的端部设置有支承座，支承座与调节机构的壳体之间在与阀芯运动方向相同的方向上设置调压弹簧，根据调压阀的出口侧的压力预设张力部件中的预张紧力的大小。

在图示实施方式中，调节机构30在壳体302上侧设置有调压螺母326，调压螺母326与设置在壳体302上的辅助调压棒314配合，以便控制调压弹簧314的预紧力。该预紧力的大小可基于出口侧的压力和调压阀的调压范围预先确定。

如图所示，第三腔312和第二腔310经由一个分隔壁328连接，分隔壁328在第三腔312侧具有沿芯塞滑动方向延伸的凸起318，凸起318形成能与芯塞320的移动方向的壁面抵接的抵接部，抵接部和芯塞之间的间隙构成先导进气管和先导出气管之间的连通开度，当所述芯塞移动至与芯塞的移动方向的壁面时，先导进气管和先导出气管之间的连通被切断。在图示中凸起318为2个，一个凸起318也能实现同样的目的。

在未示出的实施方式中，分隔壁328在第三腔侧具有沿芯塞滑动方向延伸的两凸起，两凸起之间形成收容部，第三腔在与分隔壁的芯塞移动方向的相反侧的内壁处形成以凹部，收容部和凹部构成所述芯塞在第三腔中移动通道，当所述芯塞滑动进收容部时，先导进气管40和先导出气管50之间的连通被切断，小孔在收容部的侧方设置在分隔壁上。采用这样的结构，芯塞320能够在由收容部和凹部构成的通路中移动，以便控制向压力平衡腔供给的燃气流量。优选地，在收容芯塞320的凹部设置有调节弹簧322，以适当地调节芯塞的初始位置。

如图1所示，燃气经先导进气管40与先导出气管50进入平衡活塞26腔内，平衡活塞26的右侧与燃气出口侧连通，平衡活塞26的左侧构成压力平衡腔的内壁，由于燃气进口侧的压力大而燃气出口侧的压力小，因此由于压力差的作用，推动平衡活塞26向靠近阀出口一侧运动。由于平衡活塞26与调压活塞20一体地连接，平衡活塞26向靠近阀出口一侧运动，必然带动活塞杆22及调压活塞20向靠近阀出口一侧运动。调压活塞20向靠近阀出口一侧运动使，使导流筛套10的通流部分增大，进而增大调压阀的通流开度。

若上游燃气压力突然增大(或减小)，调压阀出口侧的压力会随之增大(或减小)，由于出口侧的压力通过气压平衡管60与调节机构30的第二腔310相通，第二腔310的气体压力会增大(或减小)，进而使得隔膜304对阀芯的作用力增加(或减小)，阀芯12向下运动(或向上运动)。结果，先导进气管40和先导出气管50之间的连通开度减小(或增大)，进而使得压力平衡腔25的腔内的气体压强减小(或增大)。作用在平衡活塞26的两侧上的压力不同且平衡活塞26的右侧的压力大于平衡活塞26的左侧的压力，因此，推动平衡活塞26向左侧移动，进而带动调压活塞20和活塞杆22向左(或向右)运动，使得导流筛的通流开度减小(或增大)。当导流筛的通流开度减小时，流过调压阀的流量变小，阀体出口侧压力减小(或增大)，从而实现输出口气体压力的稳定。由此实现安全调压作用。

因此，根据本发明的调压阀能够自适应调节调压阀的压力，无论调压阀上游侧的压力如何变动，均能够有效地将调压阀出口侧压力可靠地稳定在适当范围。

此外，当燃气停输时，若调压阀上游侧管道沿线的静压压力增加，由于燃气经先导进气管40经由先导出气管50与压力平衡腔25连通，因此压力平衡腔25内的压力随之增加，当超过一定值时，在平衡活塞26的压力平衡腔25内的压力达到预定值时，在该压力的作用下，推动平衡活塞26向右移动，进而带动调压活塞20和活塞杆22向右运动，使得调压阀打开，从而调压阀上游侧的燃气经由导流筛套10的贯通孔流出，释放出一定量的气体；当气体压力减到安全范围之内，基于类似的原理，调压阀自动关闭。因此，根据本发明的调压阀能够防止因静压力超过管线最大允许值导致爆管事故的发生，提高管网的安全性。

在本发明中，本发明的调压阀由机械式控制器、执行部件组成了压力闭环控制系统，具有静压稳定、压力控制精度高、低漏率、高可靠性等诸多优点。轴流式自适应调压阀采用轴流式结构，保证适应流量范围大，采用机械式自适应调压结构，全程压力加载工况下工作寿命长，且能保证在上游压力出现波动时能起到稳压作用,保证调压阀上游管段正压力运行,实现全线密闭输送,同时在停输时保证管道沿线静压不超过管壁最高承受压力，防止因静压力超过管线最大允许值导致爆管事故的发生。

另外，内侧筛套、外侧筛套在通流部分沿周向错位等距均布有优选的长槽结构，使得气体流路处在最佳状态，避免了因单层筛套减压比过大气体冲击产生振动，同时也避免三层筛套带来的流阻过大的问题，提高调压阀的稳定性并避免调压阀工作时常见的共振现象，具有噪声小及压力调节线性度好等的优点。

本发明阀体结构简单便于加工，价格低廉，安装、维护简便，使用寿命长。采用轴流式自感应调压结构，具有适应流量范围大、全程压力加载工况下工作寿命长、低漏率、高可靠性具有安全性高、人性化程度高、成本低等诸多优点。内筛套、外筛套结构的选择，使得本发明具有噪声小及压力调节线性度好等一般调压阀所不具备的优点。

在优选的实施方式中，该调压阀进口压力范围为0-1.2MPa，出口压力可以任意调节，关闭压力小于1.1倍出口压力。

基于该公开，在图示和说明的特征的配置和操作序列中的许多变形例对于本领域技术人员而言是明显的。因而，应当领略的是，在不偏离权利要求主题的精神和范畴的情况下，可以对本公开做出各种改变。例如，本申请不仅适用于燃气系统，还可以用于其它液体或气体流路系统。

Claims (10)

1.一种调压阀，其特征在于，包括：

阀体，其具有供流体流入的入口和供流体流出的出口；

导流筛套，其靠近阀体的入口设置，导流筛套的通流部分设置有沿导流筛套的轴向延伸的多个贯通孔，从入口流入的流体经由所述贯通孔流向下游侧，再经由出口流出阀体；

双活塞组件，其包括调压活塞和平衡活塞，双活塞组件能沿着导流筛套的内壁面在轴向上移动，调压活塞和平衡活塞活塞之间形成压力平衡腔；以及

调节机构，其用于控制上述压力平衡腔内的流体流量和压力，使双活塞组件沿阀体的轴向协同作用，以控制上述调压活塞与导流筛套的内壁面的接合位置，进而控制导流筛套中的供流体流过的贯通孔的面积，由此实现调压作用，在上述调节机构的作用下，上述调压活塞能够在调压阀关闭的第一位置和调压阀完全打开的第二位置之间移动。

2.如权利要求1所述的调压阀，其特征在于，导流筛套包括多层结构，该多层结构包括内侧筛套和位于内侧筛套外侧的至少一个外侧筛套，所述内侧筛套的贯通孔的形状以线性布置，从入口流入的流体首先流过所述内侧筛套的贯通孔，然后流过所述外侧筛套的贯通孔，继续流向阀体下游。

3.如权利要求2所述的调压阀，其特征在于，双活塞组件还包括将调压活塞和平衡活塞连接在一起的紧固件，所述导流筛套在远离贯通孔的一侧、即靠近下游侧的一侧一体或可拆卸地设置支承套，支承套以密封地方式布置在上述调压活塞与导流筛套之间，紧固件贯通支承套，支承套与平衡活塞之间形成压力平衡腔；

其中，当压力平衡腔的压力大于阀出口侧的压力时，在压力平衡腔的压力作用下驱动平衡活塞向出口侧移动，进而带动经由紧固件与平衡活塞一体连接的调压活塞移动，以增大导流筛套的通流开度；当压力平衡腔的压力小于阀出口侧的压力时，在阀出口侧的压力作用下驱动平衡活塞向远离出口侧的方向移动，进而带动经由紧固件与平衡活塞一体连接的调压活塞移动，以减小导流筛套的通流开度。

4.如权利要求3所述的调压阀，其特征在于，调节机构包括：壳体；布置在壳体内部的隔膜，经由隔膜划分将壳体的内部空间分成第一腔和第二腔；先导进气管，其从第一腔延伸出并且与阀体入口侧连通；先导出气管，其从第一腔延伸出并且与压力平衡腔连通；以及压力平衡管，其从第二腔延伸出并且与阀体出口侧连通，当第一腔的压力与第二腔的压力不同时，所述隔膜适于变形。

5.如权利要求4所述的调压阀，其特征在于，调节机构还包括第三腔，先导进气管和先导出气管均与第三腔相连，先导进气管和先导出气管布置在第三腔的相反的两侧，第三腔和第二腔之间经由小孔连通，隔膜设置在第一腔和第二腔之间。

6.如权利要求5所述的调压阀，其特征在于，先导进气管和先导出气管之间的流量经由起阀结构作用的调节机构来实现。

7.如权利要求6所述的调压阀，其特征在于，阀结构包括阀芯，隔膜经由阀芯驱动，阀芯以能够沿与隔膜所在面大致垂直的方向滑动的方式设置，阀芯包括芯塞和芯棒，芯塞布置在第三腔中，芯棒跨越第三腔和第二腔设置，芯棒的末端与隔膜固定在一起，当芯棒滑动时，带动隔膜上下运动，同时控制先导进气管和先导出气管之间的连通开度，其中当芯塞移动到适当位置时，能切断先导进气管和先导出气管之间的连通。

8.如权利要求7所述的调压阀，其特征在于，芯棒在与隔膜固定在一起的端部设置有支承座，支承座与调节机构的壳体之间在与阀芯运动方向相同的方向上设置调压弹簧，根据调压阀的出口侧的压力预设张力部件中的预张紧力的大小。

9.如权利要求8所述的调压阀，其特征在于，第三腔和第二腔经由一个分隔壁连接，分隔壁在第三腔侧具有沿芯塞滑动方向延伸的凸起，凸起形成能与芯塞的移动方向的壁面抵接的抵接部，抵接部和芯塞之间的间隙构成先导进气管和先导出气管之间的连通开度，当所述芯塞移动至与芯塞的移动方向的壁面时，先导进气管和先导出气管之间的连通被切断。

10.如权利要求8所述的调压阀，其特征在于，第三腔和第二腔经由一个分隔壁连接，分隔壁在第三腔侧具有沿芯塞滑动方向延伸的两凸起，所述两凸起之间形成收容部，第三腔在与分隔壁的芯塞移动方向的相反侧的内壁处形成以凹部，所述收容部和所述凹部构成所述芯塞在第三腔中移动通道，当所述芯塞滑动进收容部时，先导进气管和先导出气管之间的连通被切断，上述小孔在收容部的侧方设置在分隔壁上。