CN104696559A - 活塞式平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞式平衡阀，即本平衡阀的阀体两侧为进口和出口，阀体的上下分别用上阀盖和下阀盖封闭，阀腔中设有多个活塞部件，上阀杆穿过上阀盖与上阀盖开口筒体内的活塞式上阀瓣相连，套筒式台阶阀座设于阀体下部，并用下阀盖封闭，套筒式台阶阀座内装有活塞式下阀瓣和驱动活塞，活塞式下阀瓣与驱动活塞之间用下阀杆连接，活塞式上阀瓣和活塞式下阀瓣分别设有平衡孔，套筒式台阶阀座上部设有若干异形窗口，在驱动活塞的下腔与阀体进口之间有导管连通，驱动活塞的上腔设有平衡弹簧。本平衡阀用于调节空调暖通管路中介质的流量，自动消除系统中各支管之间的干扰，消除系统水力失调，使系统运行平稳、室温控制准确，可显著减少能源消耗。

Description

活塞式平衡阀

技术领域

本发明涉及一种活塞式平衡阀。

背景技术

通常在空调暖通系统运行中，管路中介质普遍存在水力失调的现象，也就是供热或供冷系统中用户端的管路中介质实际流量与设计要求流量之间的不一致，这种现象会使建筑物内冷热不均、温度控制不稳定、不准确，不但达不到调节温度改善体感的目的，还会造成极大的能源浪费，这部分浪费的能源占到中央空调系统总能源消耗量的8%-15%。

一般在空调暖通系统的管路中设置有各类用于调节介质流量的阀门，该类阀门分为静态平衡阀和动态平衡阀两种；静态平衡阀用于消除由于设计、施工、设备材料等原因导致的管路系统实际流量与设计预计流量值的不一致，动态平衡阀用于消除系统中某些支路流量变化时对另外支路流量的影响。因此在管路中需同时安装动态平衡阀和静态平衡阀才能基本实现介质流量调节和水力平衡，这种方式投入成本高、占用空间大、安装调试工序复杂；同时静态平衡阀在系统中设定繁琐复杂，不宜实现自动化控制，动态平衡阀的调节精度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活塞式平衡阀，本平衡阀克服了传统空调暖通系统中管路阀门的缺陷，方便调节管路中介质的流量，自动消除系统中各支管之间的干扰，消除水力失调，使系统运行平稳，室温控制准确，显著减少能源消耗。

为解决上述技术问题，本发明活塞式平衡阀包括阀体、上阀盖和下阀盖，所述阀体的上下分别设有上阀腔和下阀腔、两侧分别设有进口和出口，所述上阀盖和下阀盖分别设于所述上阀腔顶面和下阀腔底面，本平衡阀还包括上阀杆、活塞式上阀瓣、套筒式台阶阀座、活塞式下阀瓣、下阀杆、驱动活塞、平衡弹簧和导管，所述上阀盖底面设有开口筒体并伸入所述阀体的上阀腔，所述活塞式上阀瓣端面设有平衡孔并位于所述上阀盖的开口筒体内，所述上阀杆穿入所述上阀盖并底端连接所述活塞式上阀瓣顶面，所述套筒式台阶阀座设于所述阀体的下阀腔内，所述活塞式下阀瓣和驱动活塞间隔设于所述套筒式台阶阀座内，所述下阀杆连接所述活塞式下阀瓣与驱动活塞，所述上阀杆与所述下阀杆同轴设置，所述平衡弹簧设于所述套筒式台阶阀座内并两端分别抵靠所述驱动活塞顶面与套筒式台阶阀座台阶面，所述活塞式下阀瓣端面设有平衡孔，所述套筒式台阶阀座上部沿圆周方向设有若干异形窗口，所述活塞式上阀瓣下端面与套筒式台阶阀座上端面之间形成密闭所述阀体的上阀腔与下阀腔的密封副，所述导管设于所述阀体外并连通所述阀体的进口与驱动活塞的下腔。

进一步，上述活塞式上阀瓣的下端面和套筒式台阶阀座上端面是相互配合的锥形面。

进一步，上述上阀杆与上阀盖之间、上阀盖与阀体之间、下阀盖与阀体之间、套筒式台阶阀座与阀体之间、驱动活塞与套筒式台阶阀座之间分别设有O形密封圈。    

由于本发明活塞式平衡阀采用了上述技术方案，即本平衡阀的阀体两侧为进口和出口，阀体的上下分别用上阀盖和下阀盖封闭，阀腔中设有多个活塞部件，上阀杆穿过上阀盖与上阀盖开口筒体内的活塞式上阀瓣相连，套筒式台阶阀座设于阀体下部，并用下阀盖封闭，套筒式台阶阀座内装有活塞式下阀瓣和驱动活塞，活塞式下阀瓣与驱动活塞之间用下阀杆连接，活塞式上阀和活塞式下阀分别设有平衡孔，套筒式台阶阀座上部设有若干异形窗口，在驱动活塞的下腔与阀体进口之间有导管连通，驱动活塞的上腔设有平衡弹簧。本平衡阀克服了传统空调暖通系统中管路阀门的缺陷，同时实现静态平衡阀和动态平衡阀的作用，方便调节管路中介质的流量，自动消除系统中各支管之间的干扰，消除水力失调，使系统运行平稳，室温控制准确，显著减少能源消耗。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明活塞式平衡阀的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明活塞式平衡阀包括阀体1、上阀盖2和下阀盖3，所述阀体1的上下分别设有上阀腔13和下阀腔14、两侧分别设有进口11和出口12，所述上阀盖2和下阀盖3分别设于所述上阀腔13顶面和下阀腔14底面，本平衡阀还包括上阀杆4、活塞式上阀瓣5、套筒式台阶阀座6、活塞式下阀瓣8、下阀杆7、驱动活塞10、平衡弹簧9和导管15，所述上阀盖2底面设有开口筒体21并伸入所述阀体1的上阀腔13，所述活塞式上阀瓣5端面设有平衡孔51并位于所述上阀盖2的开口筒体21内，所述上阀杆4穿入所述上阀盖2并底端连接所述活塞式上阀瓣5顶面，所述套筒式台阶阀座6设于所述阀体1的下阀腔14内，所述活塞式下阀瓣8和驱动活塞10间隔设于所述套筒式台阶阀座6内，所述下阀杆7连接所述活塞式下阀瓣8与驱动活塞10，所述上阀杆与所述下阀杆同轴设置，所述平衡弹簧9设于所述套筒式台阶阀座6内并两端分别抵靠所述驱动活塞10顶面与套筒式台阶阀座6的台阶面，所述活塞式下阀瓣8端面设有平衡孔81，所述套筒式台阶阀座6上部沿圆周方向设有若干异形窗口61，所述活塞式上阀瓣5下端面与套筒式台阶阀座6上端面之间形成密闭所述阀体1的上阀腔13与下阀腔14的密封副，所述导管15设于所述阀体1外并连通所述阀体1的进口11与驱动活塞10的下腔。

进一步，上述活塞式上阀瓣5的下端面和套筒式台阶阀座6上端面是相互配合的锥形面。锥形面的设置提高了阀体上阀腔与下阀腔的密封可靠性、耐冲蚀性，延长了阀门使用寿命，密封副结构简单，且方便机械加工，降低加工成本。

进一步，上述上阀杆4与上阀盖2之间设有O形密封圈27，上阀盖2与阀体1之间设有O形密封圈22，活塞式上阀瓣5与上阀盖2的开口筒体21之间设有O形密封圈23，下阀盖3与阀体1之间设有O形密封圈26，套筒式台阶阀座6的上端和下端与阀体1之间分别设有O形密封圈24、28，驱动活塞10与套筒式台阶阀座6之间设有O形密封圈25。

本活塞式平衡阀中，管路介质通过阀体1进口11流经活塞式上阀瓣5、套筒式台阶阀座6、套筒式台阶阀座6上的异形窗口61、活塞式下阀瓣8后由阀体1出口12流出，上阀杆4连接阀门驱动装置16改变活塞式上阀瓣5的开度来调节阀门的介质流量，阀门驱动装置16为手动或电动均可，通过驱动活塞10感受阀体1进口11的压力波动，推动活塞式下阀瓣8上下运动来消除介质压力变化带来的流量变化，从而达到阀门所在支管路水力平衡的目的。

本活塞式平衡阀的活塞式上阀瓣由阀门驱动装置驱动作直线往复运动，活塞式上阀瓣与套筒式台阶阀座接触后形成密封副，用于设定和控制阀门的介质流量，该流量值可以是设计给定值，也可根据用户需求进行设定。由于上阀瓣采用活塞式结构并上端面开设平衡孔，能使本平衡阀在大压差下只需较小的操作力即可实现开关，与常见的板式阀瓣相比，阀门驱动装置所需作用力减小60%。

本活塞式平衡阀的活塞式下阀瓣由驱动活塞驱动作直线往复运动，其动力来自于阀门进口压力P1与阀座出口压力P2和平衡弹簧的差，P1和P2的压力分别由导管和活塞式下阀瓣的平衡孔传递给驱动活塞两端；活塞式下阀瓣的往复运动改变套筒式台阶阀座上部的若干异形窗口的流通面积，从而改变介质流量。当P1增加，介质流量变大，则活塞式下阀瓣向上运动，关小若干异形窗口流通面积，减小介质流量，当介质流量回复到原来值时，活塞式下阀瓣停止运动。相反，当P1降低，流量变小，活塞式下阀瓣向下运动，增大若干异形窗口流通面积，介质流量增大，恢复到设定值时，活塞式下阀瓣停止运动。如此使介质流量始终保持在活塞式上阀瓣所设定的流量值上，起到了动态稳定流量的作用。使用本平衡阀，其管路下游的流量不会受其他支路压力流量变化的影响，在各支管中或设备终端处使用本平衡阀可实现整个系统的水力平衡。

由于本平衡阀采用驱动活塞作为感应元件及双阀瓣，较传统平衡阀，阀瓣反应灵敏，调节精度高，温度控制准确，阀门使用寿命长，可同时实现静态平衡阀和动态平衡阀的两种功能，同时可选择多种阀门驱动方式，便于数字化控制，体积小，省成本，节能效果明显。

本活塞式平衡阀中活塞式上阀瓣与套筒式台阶阀座组成的阀组相当于静态平衡阀，起到调节设定流量的作用，可实现自动化控制；而且上阀瓣采用开有平衡孔的活塞式结构，克服了普通静态平衡阀不能在大压差下开关的缺陷，减小了阀门的开关作用力。开有平衡孔的活塞式下阀瓣与套筒式台阶阀座、驱动活塞组成的阀组相当于动态平衡阀，活塞式下阀瓣连接驱动活塞，驱动活塞的下腔与阀体进口由导管连通，阀体进口与驱动活塞下部阀腔的压差为驱动活塞提供推动力，带动活塞式下阀瓣上下运动，活塞式下阀瓣上下运动遮蔽或打开套筒式台阶阀座上部的若干异形窗口，改变介质的流通面积，从而调节介质流量。

活塞式上阀瓣开度设定好以后，如果阀体进出口压力不变，阀门流量保持不变，如果阀门进口压力升高，如其他支路关闭，阀门压差（P1-P2）就会增大，介质流量就会增大，增大的P1-P2的力作用于驱动活塞下端面，使驱动活塞及活塞式下阀瓣向上运动，异形窗口面积变小，流量减小，使流量恢复到进口压力升高前的流量，从而维持流量恒定；驱动活塞的运动取决于P1-P2与弹簧力的差值，当它们平衡时驱动活塞及活塞式下阀瓣停止移动。

本活塞式平衡阀将静态平衡阀和动态平衡阀的功能集于一身，显著降低了成本，并占用空间小、安装方便；可实现数字化自动控制，流量设定简单并可自动调节，同时可以在大压差下调节流量，动态平衡调节精度高。本活塞式平衡阀可主要应用于供冷（热）系统中要求保持流量不变的管路，如冷水机组冷冻、冷却各级水管以及供冷（热）量的末端设备管路处，特别适合于温度设定精度要求高的场合，如医院、电子厂房等。

Claims (3)

1.一种活塞式平衡阀，包括阀体、上阀盖和下阀盖，所述阀体的上下分别设有上阀腔和下阀腔、两侧分别设有进口和出口，所述上阀盖和下阀盖分别设于所述上阀腔顶面和下阀腔底面，其特征在于：本平衡阀还包括上阀杆、活塞式上阀瓣、套筒式台阶阀座、活塞式下阀瓣、下阀杆、驱动活塞、平衡弹簧和导管，所述上阀盖底面设有开口筒体并伸入所述阀体的上阀腔，所述活塞式上阀瓣端面设有平衡孔并位于所述上阀盖的开口筒体内，所述上阀杆穿入所述上阀盖并底端连接所述活塞式上阀瓣顶面，所述套筒式台阶阀座设于所述阀体的下阀腔内，所述活塞式下阀瓣和驱动活塞间隔设于所述套筒式台阶阀座内，所述下阀杆连接所述活塞式下阀瓣与驱动活塞，所述上阀杆与所述下阀杆同轴设置，所述平衡弹簧设于所述套筒式台阶阀座内并两端分别抵靠所述驱动活塞顶面与套筒式台阶阀座台阶面，所述活塞式下阀瓣端面设有平衡孔，所述套筒式台阶阀座上部沿圆周方向设有若干异形窗口，所述活塞式上阀瓣下端面与套筒式台阶阀座上端面之间形成密闭所述阀体的上阀腔与下阀腔的密封副，所述导管设于所述阀体外并连通所述阀体的进口与驱动活塞的下腔。

2.根据权利要求1所述的活塞式平衡阀，其特征在于：所述活塞式上阀瓣的下端面和套筒式台阶阀座上端面是相互配合的锥形面。

3.根据权利要求1或2所述的活塞式平衡阀，其特征在于：所述上阀杆与上阀盖之间、上阀盖与阀体之间、下阀盖与阀体之间、套筒式台阶阀座与阀体之间、驱动活塞与套筒式台阶阀座之间分别设有O形密封圈。