CN103867736A - 一种调节阀 - Google Patents

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刘祥明
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Abstract

本发明提供一种调节阀，包括阀体，阀体内部固定有阀座，阀座上设置有供流体流经的阀座节流口，阀体一侧固定有压盖，所述压盖与阀座在阀体内部形成间隙，所述间隙内插有可沿着阀座上下滑动的滑板，滑板与阀座形成平面密封副，滑板上设置有与所述阀座节流口相对应的滑板节流口，当滑板相对阀座上下移动时，阀座节流口与滑板节流口发生错位，从而控制流经调节阀的流体压力与流量，所述滑板与压盖之间还设置有将滑板与阀座压紧的挡圈。该调节阀当流体流过阀门时，不易产生气蚀、空化现象，并且对密封面的冲刷损伤很小、并且也减小了阀芯在开关过程中因受不平衡力影响而导致调节阀的调节精度。

Description

一种调节阀
技术领域
本发明涉及石油、冶金、化工、电站、核工业等流体输送系统，尤其涉及一种调节阀。
背景技术
调节阀是控制流体在输送管道上介质压力、调节流量的一种装置，是工业自动化控制系统中的执行单元，是调节系统中必不可少的部件，它是组成工业自动化系统的重要环节。按其功能可分为切断和调节两种。目前用于流量控制比较精确的调节阀主要以直通阀为主，而直通阀由于其结构特点，存在以下不足之处：
1、图1为现有技术中直通阀内流体流向示意图，图2为现有技术中直通阀产生气蚀、空化状态图，如图1及图2所示，直通阀包括直通阀阀座A1，直通阀阀芯A2，其流道呈“S”型，工艺介质在流经阀门时状态复杂，流通阻力大，特别在节流口处压降明显，流速较高，易产生气蚀、空化等现象，同时对密封面的冲刷也很严重，阀门的使用寿命受到影响；
2、流体通过调节阀时，直通阀阀芯A2受流体压力的影响，会产生与运动方向相反的力，即不平衡力，在直通阀中，不平衡力的方向与执行器输出力方向在同一直线上(见附图2)，直通阀阀芯A2在开关过程中的位置容易受到不平衡力大小变化的影响，从而影响调节精度；
3、在流通能力相同的情况下，直通阀体积庞大、笨重，口径越大越明显；
4、无论是传统的单座阀还是套筒阀，其阀芯与阀座之间、套筒与阀塞之间都有间隙存在，其间的流量不会随阀门的开度变化而变化，因而造成不可控制，所以可调比较小，一般为30∶1。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种滑板式调节阀，该调节阀当流体流过阀门时，不易产生气蚀、空化现象，并且对密封面的冲刷损伤很小、并且也减小了阀芯在开关过程中因受不平衡力影响而导致调节阀的调节精度。
一种调节阀，包括阀体，阀体内部固定有阀座，阀座上设置有供流体流经的阀座节流口，阀体一侧固定有压盖，所述压盖与阀座在阀体内部形成间隙，所述间隙内插有可沿着阀座上下滑动的滑板，滑板与阀座形成平面密封副，滑板上设置有与所述阀座节流口相对应的滑板节流口，当滑板相对阀座上下移动时，阀座节流口与滑板节流口发生错位，从而控制流经调节阀的流体压力与流量，所述滑板与压盖之间还设置有将滑板与阀座压紧的挡圈。
进一步地，所述滑板顶部连接有穿过阀体的阀杆，滑板通过阀杆的带动而上下滑动。
进一步地，所述滑板顶部设有T型槽，所述阀杆通过T型槽与滑板连接。
进一步地，阀杆上套有轴套，轴套与阀体固定连接，阀杆可在轴套内上下滑动，轴套上方、在阀杆上还依次套装有填料弹簧、填料组件、填料压盖和填料拼紧盖，填料拼紧盖通过螺纹与阀体连接，所述填料弹簧、填料组件、填料压盖和填料拼紧盖共同在阀杆与阀体之间形成密封结构。
进一步地，所述填料组件为V型填料。
进一步地，所述阀座部设有沿滑板上下移动方向的凹槽，滑板底部固定有阀板定位销，阀板定位销一端伸入凹槽内并随着滑板的上下滑动而在凹槽内上下滑动。
进一步地，所述压盖近挡圈一面设置有若干沉孔所述沉孔放置有压紧滑板与阀座的阀体弹簧。
进一步地，在所述压盖滑板之间设置有密封垫、压盖与阀座之间设置有密封圈。
进一步地，所述密封圈为O型密封圈，所述密封垫为金属缠绕垫。
进一步地，所述压盖5通过螺钉16与阀体1固定为一体。
本发明的调节阀与现有技术直通阀相比，具有以下优点：
1、控制精确高，响应速度快
由于本发明调节阀阀门流道简单，阀门在运动过程中，工艺介质均作直线流动，阀门阻力小，阀后流动状态稳定，在调节过程中能很快找到平稳点。
2、防泄漏等级高
本发明调节阀的滑板在正常动作过程中，时时在做着两块密封面间的自研磨(即滑板与底座之间形成的密封面)，越磨越光滑，同时还在压盖靠近挡圈的一面设置沉孔，在沉孔内放置了用于压紧滑板与阀座的阀体弹簧，从而能够实现滑板与阀座接触面的自动补偿，因此，可以让滑板与阀座紧密地贴合在一起，能使密封效果得到长期的保证。
3、调节性能好
滑板节流口可以根据不同的工艺控制要求加工成不同的形状而得到不同的流量特性曲线(阀门开度与流量之间的函数关系)，该函数关系可呈现出如直线型、等百分比型、抛物线型及快开型等函数特性关系曲线。
4、可调范围大
由于本发明的调节阀采用滑板式，滑板与阀座之间不存在间隙，流经介质流量随节流口的改变而变化，因此，本发明的调节阀在其全行程范围内都可以实现稳定的控制。
5、动作快速
本发明调节阀通过条形节流口将流道分成不同的区域，其行程短，执行机构小，进排气时间短，因此能实现快速动作。
6、不平衡力小
本发明调节阀流体介质压力方向与不平衡力方向垂直，其大小约为直通单座阀的1/10，滑板在滑动过程中的位置受到流体介质压力小，不会影响调节精度。
7、密封性能持久
本发明调节阀其一是因为阀门全开时，滑板与阀座密封面全部隐藏(即滑板与阀座的密封面不会与流体介质接触)，因此，流体工艺介质不能完全作用在密封面上；其二是由于密封处是平面，耐冲刷、耐损伤的时间长，所以密封性能持久，使用寿命长。
8、自清洁功能强
本发明滑板式调节阀的滑板与阀座之间的运动是剪切运动，所以粘接在滑板与阀座上的杂质很容易被清洁掉，使得密封副表面没有介质残留。
9、结构体积小
本发明调节阀不仅图外形美观、而且结构小巧，体积重量仅为同规格直通阀的1/2-1/5。
10、抗空化能力强
本发明调节阀产生空化的位置在阀后管道处，离阀内件和阀体比较远，延长了阀内件的使用寿命。
附图说明
图1为现有技术中直通阀内流体流向示意图；
图2为现有技术中直通阀产生气蚀、空化状态图；
图3为本发明调节阀主视图；
图4为图3的剖视图；
图5为本发明调节阀压盖、阀座、阀体组成结构示意图；
图6A为本发明调节阀滑板节流口与阀座节流口全开状态示意图；
图6B为本发明调节阀滑板节流口与阀座节流口半开状态示意图；
图6C为本发明调节阀滑板节流口与阀座节流口全闭状态示意图；
图7为本发明调节阀滑板主视图；
附图8为本发明调节阀流体介质流动状态图；
图9为现有技术中直通阀流体介质压力方向与不平平衡力方向指示图；
图10为本发明调节阀流体介质压力方向与不平平衡力方向指示图；
图11为本发明调节阀与现有技术直通阀重量对比图；
图12为本发明调节阀产生气蚀、空化状态图。
附图标记：A1-直通阀阀座，A2-直通阀阀芯，1-阀体，2-阀座，21-阀座节流口，22-凹槽，3-滑板，31-滑板节流口，32-T型槽，4-阀杆，5-压盖，51-沉孔，6-挡圈，7-轴套，8-填料压盖，9-填料拼紧盖，10-填料弹簧，11-填料组件，12-阀体弹簧，13-密封圈，14-密封垫，15-阀板定位销，16-螺钉，17-间隙。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图3为本发明调节阀主视图，图4为图3的剖视图，如图3及图4所示，本发明的调节阀包括阀体1，阀体1内部固定有阀座2，阀座2上设置有供流体流经的阀座节流口21，图5为本发明调节阀压盖、阀座、阀体组成结构示意图，如图5所示，阀体1的内部的一侧固定所述阀座2，其另一侧固定有压盖5，所述压盖5与阀座2在阀体1内部形成间隙17，所述间隙17内插有可沿着阀座2上下滑动的滑板3，滑板3与阀座2形成平面密封副，滑板3上设置有与所述阀座节流口21相对应的滑板节流口31，当滑板3相对阀座2上下移动时，阀座节流口21与滑板节流口31发生错位，从而控制流经调节阀的流体压力与流量，所述滑板3与压盖5之间还设置有将滑板3与阀座2压紧的挡圈6。
具体地，本发明的调节阀其阀体1为上部呈圆筒型、下部呈圆环型结构，在该圆环形结构的一面固定有阀座2，所述阀座2上设有供流体流经的阀座节流口21，在该圆环型结构的另一面与所述阀座2对应处固定有压盖5，该压盖5也为圆环形，其边缘固定在阀体1下部圆环形结构的边缘上，所述压盖5与阀座2在阀体1上形成间隙17，在该间隙17内放置有可上下滑动的滑板3，该滑板3上设置有与阀座节流口21相对应的滑板节流口31，为使流经阀门的流体不会通过滑板3与阀座2的接触面而外泄，本发明滑板3与阀座2设计为平面密封副结构，而为了进一步加强密封效果，在滑板3与压盖5之间还设置有压紧滑板3与阀座2的挡圈6。
所述滑板节流口31与阀座节流口21共同形成本发明调节阀用于控制流体流量与压力的节流口，该节流口的节口面积因滑板3的上下滑动而不断地发生着变化，图6A为本发明调节阀滑板节流口与阀座节流口全开状态示意图，图6B为本发明调节阀滑板节流口与阀座节流口半开状态示意图，图6C为本发明调节阀滑板节流口与阀座节流口全闭状态示意图，当滑板节流口31与阀座节流口21全部对齐时，如图6A所示，节流口的节口面积最大，此时可通过阀门的流量最大，反之，当滑板3再继续滑动时，滑板节流口31与阀座节流口21发生错位，如图6B所示，节流口的节口面积逐渐缩小，因而可通过阀门的流量也随之减小，最后，滑板节流口31与阀座节流口21完全错开，节流口的节口面积缩小为零，调节阀的阀门达到完全关闭的状态，而流体也就再无法通过关闭的阀门了。
进一步地，如上实施例所述的调节阀，如图4所示，所述滑板3顶部连接有穿过阀体1的阀杆4，滑板3通过阀杆4的带动而上下滑动，图7为本发明调节阀滑板主视图，如图7所示，滑板3的顶部设置T型槽32，所述阀杆4通过T型槽32与滑板3连接。
进一步，如上实施例所述的调节阀，所述阀杆4上套有轴套7，轴套7与阀体1固定连接，阀杆4可在轴套7内上下滑动，轴套7上方、在阀杆4上还依次套装有填料弹簧10、填料组件11、填料压盖8和填料拼紧盖9，填料拼紧盖9通过螺纹与阀体1连接，所述填料弹簧10、填料组件11、填料压盖8和填料拼紧盖9共同在阀杆4与阀体1之间形成密封结构。
具体地，在间隙17内不仅插有滑板3、与滑板3通过T型槽32连接的阀杆4，为了进一步加强当流体流经阀门时的密封性，而且在所述间隙17内、阀杆4上还套装有轴套7，在所述轴套7上方、阀杆4上从下到上还依次套了填料弹簧10、填料组件11，然后通过填料压盖8将所述填料弹簧10、填料组件11压紧，最后通过填料拼紧盖9将所述料弹簧10、填料组件11、填料压盖8紧紧压在间隙17内，如此便达到了对流经阀门的流体进一步起到了密封的效果，其中，所述填料组件11为V型填料。
进一步地，如上所述的调节阀，所述阀座2底部设有沿滑板3上下移动方向的凹槽22，滑板3底部固定有阀板定位销15，阀板定位销15一端伸入凹槽22内并随着滑板3的上下滑动而在凹槽22内上下滑动。
具体地，当滑板3通过阀杆4的带动向上滑动到一定位置时，如果继续再向上滑动，滑板3的滑板节流口31与阀座2的阀座节流口21就会失去相互配合的能力而无法再控制流体的流量，因此，本发明在滑板3的底部设置了一个限制滑板3无限制地向上滑动的阀板定位销15，该阀板定位销15的端部卡入阀座底部的凹槽22内，当滑板3滑动到凹槽22的槽顶时，滑板3就无法再继续上滑，而只能往相反的方向滑动了。
进一步地，如上所述的调节阀，所述压盖5靠近挡圈6的一面设置有若干沉孔51，所述沉孔51放置有压紧滑板3与阀座2的阀体弹簧12。
具体地，在压盖5上面设置若干沉孔51，给沉孔51内放置阀体弹簧12，这样阀体弹簧12就能给挡圈6压力进而使滑板3与阀座2之间的密封效果得到进一步的加强。
进一步地，如上所述的调节阀，在所述压盖5与滑板3之间设置有密封垫14，该密封垫14为金属缠绕垫，在压盖5与阀座2之间设置有O型密封圈。
具体地，当流体流经调节阀的阀门时，为了避免流体从各个部件的缝隙之间渗出，本发明在压盖5与滑板3之间、压盖5与阀座2之间均设置了密封装置。
进一步地，所述压盖5通过螺钉16与阀体1固定为一体。
本发明滑板式调节阀相对于传统直通阀具有如下优点：
1、控制精确高，响应速度快
附图8为本发明调节阀流体介质流动状态图；如图8所示，由于本发明调节阀阀门流道简单，阀门在运动过程中，工艺介质均作直线流动，阀门阻力小，阀后流动状态稳定，在调节过程中能很快找到平稳点。
2、防泄漏等级高
本发明调节阀的滑板在正常动作过程中，时时在做着两块密封面间的自研磨(即滑板与底座之间形成的密封面)，越磨越光滑，同时还在压盖靠近挡圈的一面设置沉孔，在沉孔内放置了用于压紧滑板与阀座的阀体弹簧，从而能够实现滑板与阀座接触面的自动补偿，因此，可以让滑板与阀座紧密地贴合在一起，能使密封效果得到长期的保证。
3、调节性能好
滑板节流口可以根据不同的工艺控制要求加工成不同的形状而得到不同的流量特性曲线(阀门开度与流量之间的函数关系)，该函数关系可呈现出如直线型、等百分比型、抛物线型及快开型等函数特性关系曲线，其中，常用的曲线特性有直线型和对数型，其对应的窗口形状如图7所示。
4、可调范围大
由于本发明的调节阀采用滑板式，滑板与阀座之间不存在间隙，流经介质流量随节流口的改变而变化，因此，本发明的调节阀在其全行程范围内都可以实现稳定的控制。
5、动作快速
本发明调节阀通过条形节流口分成不同的区域，其行程短，执行机构小，进排气时间短，因此能实现快速动作。
6、不平衡力小
图9为现有技术中直通阀流体介质压力方向与不平平衡力方向指示图，图10为本发明调节阀流体介质压力方向与不平平衡力方向指示图，如图9及图10所示，本发明调节阀流体介质压力方向与不平衡力方向垂直，其大小约为直通单座阀的1/10，具体计算如下：
F1＝ΔP×A1，F2＝ΔP×μ×A2；
其中，μ＝0.25；
F1：直通阀的不平衡力；
F2：本发明滑板式调节阀不平衡力；
A1：直通阀流体介质作用面积；
A2：本发明滑板式调节阀流体介质作用面积；
ΔP：压差；
μ：摩擦系数；
A2/A1≈0.36，
因此，F2/F1≈0.1，
滑板在滑动过程中的位置受到流体介质压力小，不会影响调节精度。
7、密封性能持久
本发明调节阀其一是因为阀门全开时，滑板与阀座密封面全部隐藏(即滑板与阀座的密封面不会与流体介质接触)，因此，流体工艺介质不能完全作用在密封面上；其二是由于密封处是平面，耐冲刷、耐损伤的时间长，所以密封性能持久，使用寿命长。
8、自清洁功能强
本发明滑板式调节阀的滑板与阀座之间的运动是剪切运动，所以粘接在滑板与阀座上的杂质很容易被清洁掉，使得密封副表面没有介质残留。
9、结构体积小
图11为本发明调节阀与现有技术直通阀重量对比图；如图11所示，圆柱型柱体为现有技术直通阀其公称通径与阀门重量的关系图，而正方形柱体为本发明滑板式调节阀直通阀其公称通径与阀门重量所形成的图形，本发明调节阀不仅图外形美观、而且结构小巧，体积重量仅为同规格直通阀的1/2-1/5。
10、抗空化能力强
图12为本发明调节阀产生气蚀、空化状态图，如图12所示，本发明调节阀产生空化的位置在阀后管道处，离阀内件和阀体比较远，延长了阀内件的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种调节阀，包括阀体(1)，阀体(1)内部固定有阀座(2)，阀座(2)上设置有供流体流经的阀座节流口(21)，阀体(1)一侧固定有压盖(5)，所述压盖(5)与阀座(2)在阀体(1)内部形成间隙()，所述间隙( )内插有可沿着阀座(2)上下滑动的滑板(3)，滑板(3)与阀座(2)形成平面密封副，滑板(3)上设置有与所述阀座节流口(21)相对应的滑板节流口(31)，当滑板(3)相对阀座(2)上下移动时，阀座节流口(21)与滑板节流口(31)发生错位，从而控制流经调节阀的流体压力与流量，所述滑板(3)与压盖(5)之间还设置有将滑板(3)与阀座(2)压紧的挡圈(6)。
2.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述滑板(3)顶部连接有穿过阀体(1)的阀杆(4)，滑板(3)通过阀杆(4)的带动而上下滑动。
3.根据权利要求2所述的调节阀，其特征在于，所述滑板(3)顶部设有T型槽(32)，所述阀杆(4)通过T型槽(32)与滑板(3)连接。
4.根据权利要求2所述的调节阀，其特征在于，阀杆(4)上套有轴套(7)，轴套(7)与阀体(1)固定连接，阀杆(4)可在轴套(7)内上下滑动，轴套(7)上方、在阀杆(4)上还依次套装有填料弹簧(10)、填料组件(11)、填料压盖(8)和填料拼紧盖(9)，填料拼紧盖(9)通过螺纹与阀体(1)连接，所述填料弹簧(10)、填料组件(11)、填料压盖(8)和填料拼紧盖(9)共同在阀杆(4)与阀体(1)之间形成密封结构。
5.根据权利要求4所述的调节阀，其特征在于，所述填料组件(11)为V型填料。
6.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述阀座(2)底部设有沿滑板(3)上下移动方向的凹槽(22)，滑板(3)底部固定有阀板定位销(15)，阀板定位销(15)一端伸入凹槽(22)内并随着滑板(3)的上下滑动而在凹槽(22)内上下滑动。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的调节阀，其特征在于，所述压盖(5)靠近挡圈(6)的一面设置有若干沉孔(51)所述沉孔(51)放置有压紧滑板(3)与阀座(2)的阀体弹簧(12)。
8.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，在所述压盖(5)与滑板(3)之间设置有密封垫(14)、压盖(5)与阀座(2)之间设置有密封圈(13)。
9.根据权利要求8所述的调节阀，其特征在于，所述密封圈(13)为O型密封圈，所述密封垫(14)为金属缠绕垫。
10.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述压盖(5)通过螺钉(16)与阀体(1)固定为一体。
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