CN104390015A - 小流量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及小流量控制阀。导向套装在阀腔内并安放在隔套上，衬套座装在导向套的内孔中并安放在阀座上并被导向套压住；密封软衬套装在衬套座的内腔中，衬套座和密封软衬套的中心设有轴向贯穿连通的衬套组件中心通孔；阀芯活动装配在导向套内孔、隔套内孔、衬套组件中心通孔和阀座中心孔内，阀芯上部的外周壁与导向套的内孔壁密封滑动配合，阀芯下部的外壁与衬套组件中心通孔和阀座中心孔的内壁密封滑动配合；阀芯下部的外壁上设有沿阀芯长度方向走向的V形斜切槽，V形斜切槽在长度方向具有斜角α，V形斜切槽在横截面方向具有夹角β。本发明通过可很好地满足现场使用要求，解决了微小流量调节，降低了制造成本，提高了控制精度。

Description

小流量控制阀
技术领域
本发明涉及一种小流量控制阀，属于阀门加工制造技术领域。
背景技术
在微小流量控制阀领域用到的小流量控制阀，国内很多厂家采用的大都是针形阀芯的结构，通过对针形阀芯的阀芯形状修正来满足流量特性的要求，一般的针形阀芯尺寸为很小，只有1~2mm，这种针形阀芯的小流量阀结构虽然能满足小流量阀的使用要求，但在实际的使用过程会出现一些固有的缺点：针形阀芯容易断裂，因为尺寸较小，所以在实际使用中很容易出现断裂现象，容易冲刷，因为尺寸较小，流体在此处的流速较快，很容易对针形阀芯产生破坏性冲刷，破坏针形阀芯，调节精度差，因为针形阀芯的曲线是通过流量试验数据然后工人用手工研磨出来的，导致了每次都不一样，制作稳定性差，并且调节不稳定，精度较差，制造成本高，因为小流量阀芯的修正是通过人工来完成的，一旦人工修正错误，就会重新制作阀芯，而且在修正的过程中，会耗费大量的人力物力，很难满足高效生产的目的。
为了提高这种场合下阀门的国内技术水平，同时也为我公司迅速进入这个高端领域，我公司经过创造性的设计，研发了一种小流量控制阀，使得原来存在的问题彻底消除，既满足了以上的工况要求，又延长了阀门的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种小流量控制阀，其通过新颖的结构设计可很好地满足现场使用要求，从根本上解决了微小流量调节，降低了制造成本，提高了控制精度，既满足了以上的使用要求，又延长了阀门的使用寿命，给国内生产企业节省了成本和给连续生产提供了必要保证。
按照本发明提供的技术方案：小流量控制阀，包括阀体、阀盖、阀芯、阀杆、阀座和隔套，所述阀体内设有阀腔，阀座装在阀腔内，阀座通过阀体阀腔内的台阶支撑，阀座与阀体的接触部位呈密封连接，阀座上设有阀座中心孔，所述阀盖固定密封安装在阀体顶部；所述隔套装在阀腔内并安放在阀座上，隔套底部与阀座顶部相抵，隔套周壁上均匀设置有若干个通孔；所述阀杆穿过阀盖，阀杆与阀盖之间利用密封结构密封，阀杆下端与阀芯连接；所述阀体上设有介质入口和介质出口，介质入口与阀座安装孔下端连通，介质出口与阀座和隔套外部空间连通；其特征在于：所述小流量控制阀还包括导向套、衬套座和密封软衬套，所述导向套装在阀腔内并安放在隔套上，导向套底部与隔套顶部相抵；所述衬套座装在导向套的内孔中并安放在阀座上，衬套座边沿被导向套下端压住；所述密封软衬套装在衬套座的内腔中，衬套座和密封软衬套的中心设有轴向贯穿连通的衬套组件中心通孔；所述阀芯活动装配在导向套内孔、隔套内孔、衬套组件中心通孔和阀座中心孔内，阀芯上部的外周壁与导向套的内孔壁密封滑动配合，阀芯下部的外壁与衬套组件中心通孔和阀座中心孔的内壁密封滑动配合；所述阀芯下部的外壁上设有沿阀芯长度方向走向的V形斜切槽，所述V形斜切槽在长度方向具有斜角α，即V形斜切槽的深度由阀芯上端向阀芯下端逐渐变大，V形斜切槽的槽底线与阀芯的中心轴线具有夹角α；所述V形斜切槽在横截面方向具有夹角β，即V形斜切槽的两内侧壁之间具有夹角β。
作为本发明的进一步改进，所述密封软衬套采用聚四氟乙烯（PTFE）材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述阀座底端面设置有阀座密封环槽，在阀座密封环槽内设有阀座垫圈；所述阀盖底端面设置有阀盖密封环槽，在阀盖密封环槽内设有阀盖垫圈。
作为本发明的进一步改进，所述阀座垫圈和阀盖垫圈均采用缠绕垫圈。
作为本发明的进一步改进，所述密封结构包括填料衬垫、填料、填料隔套、填料压套和填料压盖，所述阀盖内的阀杆外周设有填料，填料下方设有填料衬垫，填料中间设有填料隔套、填料上方设有填料压套，填料压套通过设置在其上方的填料压盖压住，所述填料压盖与阀盖之间通过第二紧固连接件固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述第二紧固连接件包括第二双头螺柱和第二六角螺母，所述第二双头螺柱下端连接在压盖上，第二双头螺柱上端穿过填料压盖后螺装第二六角螺母。
作为本发明的进一步改进，所述填料压套内壁上设有内密封环槽，内密封环槽内装有第一O型密封圈；所述填料压套外壁上设有外密封环槽，外密封环槽内装有第二O型密封圈。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明通过新颖的结构设计可很好地满足现场使用要求，从根本上解决了微小流量调节，降低了制造成本，提高了控制精度，既满足了以上的使用要求，又延长了阀门的使用寿命，给国内生产企业节省了成本和给连续生产提供了必要保证。
附图说明
图1为本发明实施例小流量控制阀的整体结构图。
图2为图1中阀芯的结构示意图。
图3为图2的B向视图。
图4为图1中的A部放大结构示意图。
附图标记说明：1-阀体、1a-介质入口、1b-介质出口、2-阀盖、3-阀芯、3a-V形斜切槽、4-阀杆、5-阀座、6-隔套、7-导向套、8-第一双头螺柱、9-第一六角螺母、10-填料隔套、11-填料衬垫、12-填料、13-填料压套、14-填料压盖、15-第二双头螺柱、16-阀座垫圈、17-第二六角螺母、18-第一O型密封圈、19-第二O型密封圈、20-阀盖垫圈、21-衬套座、22-密封软衬套。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中的小流量控制阀主要由阀体1、阀盖2、阀芯3、阀杆4、阀座5、隔套6、导向套7、第一双头螺柱8、第一六角螺母9、填料隔套10、填料衬垫11、填料12、填料压套13、填料压盖14、第二双头螺柱15、阀座垫圈16、第二六角螺母17、第一O型密封圈18、第二O型密封圈19、阀盖垫圈20、衬套座21和密封软衬套22等组成。
如图1~图4所示，所述阀体1内设有阀腔，阀座5装在阀腔内，阀座5通过阀体1阀腔内的台阶支撑，阀座5与阀体1的接触部位呈密封连接，阀座5上设有阀座5中心孔，所述阀盖2固定密封安装在阀体1顶部；所述隔套6装在阀腔内并安放在阀座5上，隔套6底部与阀座5顶部相抵，隔套6周壁上均匀设置有若干个通孔；所述阀杆4穿过阀盖2，阀杆4与阀盖2之间利用密封结构密封，阀杆4下端与阀芯3连接；所述阀体1上设有介质入口1a和介质出口1b，介质入口1a与阀座5安装孔下端连通，介质入口1a与阀座5和隔套6外部空间连通；所述导向套7装在阀腔内并安放在隔套6上，导向套7底部与隔套6顶部相抵；所述衬套座21装在导向套7的内孔中并安放在阀座5上，衬套座21边沿被导向套7下端压住；所述密封软衬套22装在衬套座21的内腔中，衬套座21和密封软衬套22的中心设有轴向贯穿连通的衬套组件中心通孔；所述阀芯3活动装配在导向套7内孔、隔套6内孔、衬套组件中心通孔和阀座5中心孔内，阀芯3上部的外周壁与导向套7的内孔壁密封滑动配合，阀芯3下部的外壁与衬套组件中心通孔和阀座5中心孔的内壁密封滑动配合；所述阀芯3下部的外壁上设有沿阀芯3长度方向走向的V形斜切槽3a，所述V形斜切槽3a在长度方向具有斜角α，即V形斜切槽3a的深度由阀芯3上端向阀芯3下端逐渐变大，V形斜切槽3a的槽底线与阀芯3的中心轴线具有夹角α；所述V形斜切槽3a在横截面方向具有夹角β，即V形斜切槽3a的两内侧壁之间具有夹角β。
以往的技术观点认为，对于小流量控制阀来说，要想避免发生针形阀芯3所产生的一些缺点，就考虑必须增大阀芯3尺寸，但增大阀芯3尺寸势必又会出现很难满足小流量调节的问题。本发明采用了一种新颖的结构设计，即通过在阀芯3表面上加工V形斜切槽3a，用V形斜切槽3a长度方向的斜角α和横截面方向的夹角β来控制最小流量。即所述V形斜切槽3a长度方向的斜角和横截面方向的夹角的大小要根据阀芯3最小流量的流量系数【Cv值】要求设计。
从图2、图3可以看出，所述阀芯3上V形斜切槽3a的切口面积是由V形斜切槽3a的长度L、阀芯3下部的直径D、V形斜切槽3a的长度方向斜角α和V形斜切槽3a的横截面方向夹角β四个参数决定，通过这四个参数可以设计出不同的Cv值，并且直径D的尺寸也可以增大，这样可以有效避免国内使用针形阀芯3易断裂的情况，上述的四个参数只需加工精度保证即可，普通加工工艺即可满足要求，极大地节省了生产成本，所有的阀芯3只要这四个参数一致，即可具备互换性，能够实现快速更换，维修简单使用寿命长，大大减少人力、物力、财力。
由于阀芯3上设计了V形斜切槽3a，由此带来了阀芯3与阀座5间的密封问题，本发明为此设计了密封软衬套22来实现这部分的密封。从图3中可以看出，密封软衬套22紧密装配在衬套座21内，衬套座21又被隔套6紧紧压在阀座5上，阀芯3外周都被密封软衬套22抱住，控制好密封软衬套22的直径和长度，阀芯3就会被密封软衬套22紧紧抱住。密封软衬套22压缩的越多，阀芯3就被抱的越紧，但是密封软衬套22的压缩量必须控制好，否则会出现抱死情况，对于后面的调试带来极大的不便，或者根本无法调试。当密封软衬套22抱紧阀芯3时，介质只能经过阀芯3的V形斜切槽3a流出，有效防止介质从阀芯3与阀座5之间的间隙流出，，从而实现小流量调节的目的。并且由于阀芯3密封面处是金属密封，这样就大大提高了耐介质冲刷性能。本发明中，所述密封软衬套22优选采用聚四氟乙烯【PTFE】材料制成。
对于本发明来说，阀芯3的流量系数【Cv值】的计算也很重要，本发明通过先估算一个流量系数，然后根据这个流量系数来设计V形斜切槽3a，最后通过流量试验得出的结果来推算实际流量系数，根据新的流量系数就可以在新的阀芯3上面的设计合符要求的V形斜切槽3a了。依次类推，也可以设计其他的不同Cv值的小流量阀芯3，即使不再做流量试验也没有问题。这样经过试验就能找出规律，得到一套完整的Cv值计算程序，可根据实际工况设计不同Cv值以满足现场使用要求。
如图1所示，所述阀盖2与阀体1之间通过由第一双头螺柱8和第一六角螺母9的紧固连接件固定连接，第一双头螺柱8下端螺纹连接在阀体1上，第一双头螺柱8上端穿过阀盖2后螺装第一六角螺母9。
如图1、3所示，所述阀座5底端面设置有阀座5密封环槽，在阀座5密封环槽内设有阀座垫圈16；所述阀盖2底端面设置有阀盖2密封环槽，在阀盖2密封环槽内设有阀盖垫圈20；这样可以保证阀座5、阀盖2与阀体1之间具有更优的密封性能。所述阀座垫圈16和阀盖垫圈20优选采用缠绕垫圈。
如图1、图3所示，本发明中，所述密封结构主要由填料衬垫11、填料12、填料隔套106、填料压套13和填料压盖14组成，所述阀盖2内的阀杆4外周设有填料12，填料12下方设有填料衬垫11，填料12中间设有填料隔套106、填料12上方设有填料压套13，填料压套13通过设置在其上方的填料压盖14压住，所述填料压盖14与阀盖2之间通过第二紧固连接件固定连接。所述第二紧固连接件主要由第二双头螺柱15和第二六角螺母17组成，所述第二双头螺柱15下端连接在压盖上，第二双头螺柱15上端穿过填料压盖14后螺装第二六角螺母17。
如图1所示，本发明中，所述填料压套13内壁上设有内密封环槽，内密封环槽内装有第一O型密封圈18；所述填料压套13外壁上设有外密封环槽，外密封环槽内装有第二O型密封圈19。所述第一O型密封圈18用于提高填料压套13与阀杆4之间的密封性，所述第二O型密封圈19用于提高填料压套13与阀盖2之间的密封性。
本发明的工作原理及工作过程如下：
具体应用时，介质从介质入口1a流入，直接进入到阀座5下方，如果阀芯3位于打开位置，阀芯3上的V形斜切槽3a上端高出衬套组件中心通孔的上端，介质就会经过阀芯3上的V形斜切槽3a流入到隔套6内，然后经过隔套6上的通孔流至介质出口1b并流出。如果阀芯3处于关闭位置，阀芯3上的V形斜切槽3a上端低于衬套组件中心通孔的上端，介质在流入V形斜切槽3a是会给密封软衬套22施加压力，使密封软衬套22压缩，密封软衬套22压缩就会抱紧阀芯3，保证了密封性。

Claims (7)

1.小流量控制阀，包括阀体（1）、阀盖（2）、阀芯（3）、阀杆（4）、阀座（5）和隔套（6），所述阀体（1）内设有阀腔，阀座（5）装在阀腔内，阀座（5）通过阀体（1）阀腔内的台阶支撑，阀座（5）与阀体（1）的接触部位呈密封连接，阀座（5）上设有阀座（5）中心孔，所述阀盖（2）固定密封安装在阀体（1）顶部；所述隔套（6）装在阀腔内并安放在阀座（5）上，隔套（6）底部与阀座（5）顶部相抵，隔套（6）周壁上均匀设置有若干个通孔；所述阀杆（4）穿过阀盖（2），阀杆（4）与阀盖（2）之间利用密封结构密封，阀杆（4）下端与阀芯（3）连接；所述阀体（1）上设有介质入口（1a）和介质出口（1b），介质入口（1a）与阀座（5）安装孔下端连通，介质出口（1b）与阀座（5）和隔套（6）外部空间连通；其特征在于：所述小流量控制阀还包括导向套（7）、衬套座（21）和密封软衬套（22），所述导向套（7）装在阀腔内并安放在隔套（6）上，导向套（7）底部与隔套（6）顶部相抵；所述衬套座（21）装在导向套（7）的内孔中并安放在阀座（5）上，衬套座（21）边沿被导向套（7）下端压住；所述密封软衬套（22）装在衬套座（21）的内腔中，衬套座（21）和密封软衬套（22）的中心设有轴向贯穿连通的衬套组件中心通孔；所述阀芯（3）活动装配在导向套（7）内孔、隔套（6）内孔、衬套组件中心通孔和阀座（5）中心孔内，阀芯（3）上部的外周壁与导向套（7）的内孔壁密封滑动配合，阀芯（3）下部的外壁与衬套组件中心通孔和阀座（5）中心孔的内壁密封滑动配合；所述阀芯（3）下部的外壁上设有沿阀芯（3）长度方向走向的V形斜切槽（3a），所述V形斜切槽（3a）在长度方向具有斜角α，即V形斜切槽（3a）的深度由阀芯（3）上端向阀芯（3）下端逐渐变大，V形斜切槽（3a）的槽底线与阀芯（3）的中心轴线具有夹角α；所述V形斜切槽（3a）在横截面方向具有夹角β，即V形斜切槽（3a）的两内侧壁之间具有夹角β。
2.如权利要求1所述的小流量控制阀，其特征在于：所述密封软衬套（22）采用聚四氟乙烯（PTFE）材料制成。
3.如权利要求1所述的小流量控制阀，其特征在于：所述阀座（5）底端面设置有阀座（5）密封环槽，在阀座（5）密封环槽内设有阀座垫圈（16）；所述阀盖（2）底端面设置有阀盖（2）密封环槽，在阀盖（2）密封环槽内设有阀盖垫圈（20）。
4.如权利要求3所述的小流量控制阀，其特征在于：所述阀座垫圈（16）和阀盖垫圈（20）均采用缠绕垫圈。
5.如权利要求1所述的小流量控制阀，其特征在于：所述密封结构包括填料衬垫（11）、填料（12）、填料隔套（10）（6）、填料压套（13）和填料压盖（14），所述阀盖（2）内的阀杆（4）外周设有填料（12），填料（12）下方设有填料衬垫（11），填料（12）中间设有填料隔套（10）（6）、填料（12）上方设有填料压套（13），填料压套（13）通过设置在其上方的填料压盖（14）压住，所述填料压盖（14）与阀盖（2）之间通过第二紧固连接件固定连接。
6.如权利要求5所述的小流量控制阀，其特征在于：所述第二紧固连接件包括第二双头螺柱（15）和第二六角螺母（17），所述第二双头螺柱（15）下端连接在压盖上，第二双头螺柱（15）上端穿过填料压盖（14）后螺装第二六角螺母（17）。
7.如权利要求5所述的小流量控制阀，其特征在于：所述填料压套（13）内壁上设有内密封环槽，内密封环槽内装有第一O型密封圈（18）；所述填料压套（13）外壁上设有外密封环槽，外密封环槽内装有第二O型密封圈（19）。
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