CN1047829C - 溢流阀 - Google Patents

Abstract

一种阀瓣移动式溢流阀，包括一构成阀腔的阀体，阀腔包括第一部分和第二部分，阀腔的第一部分和第二部分之间有一阀座。阀瓣设置在阀腔内，它包括一中空圆柱体的第一部分，阀瓣的第一部分插在阀腔的第二部分中，它的一端为开口形式，中空圆柱体的外径仅仅比阀腔第二部分的直径小一点点。阀瓣还包括一设置在阀腔第一部分中的端壁，端壁上形成一阀瓣封闭表面。压缩螺旋弹簧放置在阀瓣第一部分中。穿过阀瓣中空圆柱体的流体通道位于与阀瓣封闭表面紧紧相邻处。

Description

溢流阀

本发明属于阀门领域，特别是涉及阀瓣移动式溢流阀。

溢流阀是一般用于流体系统中，当超过预定压力时，切断支路流体或系统的流体。例如，顺流管道的破坏，或是顺流元件的其它失效，可造成大量的流体泄漏。所造成的严重后果随流体的种类而定。

所考虑中的令人满意的普通型阀门在运行中应该是完全自动的，无需外驱动最好，在系统正常工作时阀应该是全开的，允许正常流体流过一固定的孔，阀在移动点的流速应该是十分确定的，并且是可重复的。在低于移动点的所有流速时，阀应该是稳定的，不会发生颤动或振动。除此之外，阀当然还必须是高度可靠的，并且维修便利。再有，阀在正常流动条件下应该对流体几乎没有节流。

这种阀一般保持在静态条件下，不会移动而工作，而且如果正常，一定不会移动。所以，在许多系统如石油或化学工厂的系统中，它很容易被固体、杂质、沥青、蜡及其它物质堵塞，这些系统一般在管道壁上都有沉积。如果阀瓣中的孔因逐渐形成沉积层而变得狭小，它们就会最后导致工作流速小于原来的设计值，造成不可靠的运行和附带的维修费用。

在溢流控制中通常使用许多不同的阀，几乎没有一个能够以一种简单有效的方法满足所有提出的要求。例如，大部分普通溢流阀没有固定的稳定性，因为它们的功能与普通的单向阀相似。在这些已知的溢流阀中，流体流过阀瓣或阀球周围时会产生一压力差。随着流量的增大，阀瓣逐渐地压缩弹簧，向阀座移动。当流体处于开启和关闭之间的流速时，阀瓣仅仅由弹簧支撑并产生颤动。阀瓣达到关闭时的流速范围很宽，这样就不会有确定的可重复的值。

本发明提供一种阀瓣移动式溢流阀，它可满足上述要求，可以用于不同的、不管液体还是气体的流体系统中。本发明所述的阀具有一个非常确定的可重复的移动点，它的阀瓣在开启和关闭之间移动快速没有颤动。特别是，按照本发明的阀瓣移动式溢流阀一般包括一构成阀腔的阀体，阀体具有形成入口的第一端和形成出口的第二端。阀腔包括第一部分和第二部分，阀腔的第一部分具有第一直径并与第一端相邻，阀腔的第二部分具有较小的第二直径并与第二端相邻。阀腔的第一部分和第二部分之间是一圆周形阀座。阀瓣位于阀腔内，它包括一中空圆柱体的第一部分，阀瓣的第一部分插在阀腔的第二部分中，它的一端为开口形式。中空圆柱体的外径仅仅比阀腔第二部分的直径小一点点，这样使它在阀腔中做导向滑动。阀瓣还包括一位于阀腔第一部分中的第二部分，阀瓣的第二部分与它的第一部分是相连的。为了与阀座配合，阀瓣的第二部分上有一端壁，端壁上形成一圆周向连续的阀瓣封闭表面，阀瓣封闭表面沿径向向外延伸，它的直径比阀腔第二部分直径大。一压缩螺旋弹簧紧紧地放置在阀瓣第一部分的中空圆柱体内，并从开口端向外弹出与阀体出口相接触。压缩螺旋弹簧的设置是为了使阀瓣以一持续的预定压力压向入口，使阀瓣封闭表面与阀座保持一距离。穿过阀瓣中空圆柱体的流体通道设置在与第二部分的阀瓣封闭表面紧紧相邻处，通道的尺寸与螺旋弹簧允许通过通道的预定最大流量的预定压力有关，之后，克服弹簧力，使阀瓣封闭表面快速移动与阀座配合，切断流过阀门的流体。

优选的是，按照本发明进一步限定的方面，阀瓣封闭表面由阀腔第一部分和第二部分之间的连接处形成的径向凸台构成，它具有圆锥外形。除此之外，其流体通道最好是矩形槽，中空圆柱体的矩形槽设置在与阀瓣封闭表面紧紧相邻处。还有，螺旋弹簧最好与中空圆柱体内的流体通道和开口端之间的圆周凸台相接触。这样，通过阀门的流体流过通道，并且沿着螺旋弹簧的中心流出。

在发明的最佳结构中，阀体由两个螺纹连接的构件组成，它们分别构成阀腔的第一和第二部分，其中一部件的末端形成阀座。

由于螺旋弹簧、阀瓣、以及阀腔较小直径部分的连接关系，获得平滑导向功能，阀门元件在关闭运动中不会出现粘滞和堵塞。此外，在正常流量通过阀门时，流体作用在阀瓣上的动态力比弹簧使阀稳定的反力要小得多。然而，阀瓣上的槽或通孔最好设计得比上游流量面积小。这一结构使大部分压力差集中在槽上。通过通道的压力差与阀瓣的直径有关。作用在弹簧上的力等于压力差乘以阀瓣直径的面积。由于槽与阀座表面相邻，阀瓣的任何移动都会减小槽的面积，使压力差增大，使阀瓣快速关闭。更重要的是，本发明溢流阀具有一灵敏的、确定的、可重复的移动点流速。

由上述内容可知，本发明的一个目的是提供一种瓣移动式溢流阀，它具有确定的、可重复的移动点，阀瓣可啪地一下关闭，压缩弹簧和阀腔的配合对阀瓣运动起导向作用。

本发明的另一个目的是提供一上述形式的流体控制阀，它构造简单，运行高度可靠。

本发明的再一个目的是提供一溢流控制阀，它可设置成以不同的流速关闭。

本发明的还有一个目的是提供一上述形式的阀，它十分稳定，不会颤动。

通过下面的说明及附图，将进一步了解本发明的上述目的和其它目的以及其优点。

图1是本发明溢流阀的轴向剖视图。

图2是阀瓣的立体图。

图3是溢流时阀瓣在关闭位置的局部剖视图。

附图的目的仅仅是为了说明本发明的一个实施例，但本发明并不局限于该实施例中。参照附图，图1表示溢流阀10的整体构造，它包括一由第一构件14和第二构件16组成的阀体12。第一构件14和第二构件16可用任何适宜材料制造，最好使用金属如不锈钢制造。第一构件14上带有入口18和构成内阀腔22的大直径第一部分的内孔20。第二构件16通过其上的外螺纹24和内孔20上的内螺纹26与第一构件14螺纹连接。

第二构件16上有出口28和与其轴线成一直线的内孔30，内孔30与第一构件14上的内孔20一同构成基本呈缸形的阀腔22。如图所示，内孔30的直径小于内孔20的直径，通道30的末端是一围绕出口28的平端面32。构件16和构件14一样，可以用任何适宜材料制成，最好使用金属如不锈钢。

构件14和构件16之间安装的适宜流体密封是O型密封圈36和相对的刚性垫圈38。O型密封圈和刚性垫圈所使用的材料对于本发明来说并不重要，O型圈可以是任一种适宜的弹性件，它根据通过阀门的流体具有所需的特性。尽管附图未表示，可知，用适宜工具的承接面，如板平扁平部分与构件14和16的外部接触。将其两构件容易地连接或拆卸。为了使阀门与系统管道相接，构件14和16在入口18和出口28的端头带有外螺纹，还有与已知装配接头配合的接口，所提供的可能是任一种已知类型的接头和连接件，这些结构不是本发明的内容。

如图所示，入口18、出口28及阀腔22在同一轴线上。阀腔内装有一阀瓣40，它在图2中有更详细的表面。如图，阀瓣40为一整体的圆柱体结构，它包括一第一部分42，第一部分为一中空的圆柱体，它紧紧地但又可移动地安装在阀腔22第二构件形成的内孔30内。第一部分42在轴线上大部分为薄壁，薄壁部分末端是厚壁部分，并形成一凸台44。阀还有一第二部分，它包括横向延伸端壁46，它从轴线中心向外延伸，其延伸量超出了内孔30的径向延伸量。大直径的端壁46和中空的套筒式圆柱体42之间的过渡段是一截断的圆锥结构，它构成一圆周向连续的阀瓣封闭表面48。再有，与端壁46相连的多个间隔支脚50从端壁轴向向外延伸，支脚的尺寸及设置使它们能够与内孔20的入口18的端面相接触。

流体通道一般为一矩形槽52，它通过位于阀瓣封闭表面48的相邻处的圆柱体42形成，槽52的尺寸和结构将在下面叙述。

在正常流动条件下，阀瓣40通过螺旋弹簧54保持在图1所示位置。如图所示，螺旋弹簧54的外径仅仅比圆柱体42薄壁端部分内径小一点点。弹簧54的左端(如图1所示)顶在内环凸台44上。弹簧54另一端的死圈直径与构件16上内孔30的直径一样大。这样保证了阀瓣40在正常流动条件下保持在图1所示位置。流体可以正常地流入阀门，流入阀瓣周围支脚50之间，并流过槽52，沿弹簧54中心流至出口28。流过阀瓣端壁46经过支脚50的流动面积和阀瓣末端的环形面积均等于或大于入口通道和出口通道的流体面积。所以，阀瓣周围的压力差很小，所产生的作用在阀瓣上的力比弹簧力也要小。这样保证了阀瓣是静态的，不会移动，在达到移动点之前不会颤动。阀瓣槽的压力差作用在阀瓣直径面积上，使阀门移动。这个直径面积大于流体面积，因为它包围了弹簧，弹簧内是流体面积的直径。这样，穿过阀瓣槽的压力差可能很小，而且能够通过作用在大面积上继续克服弹簧力。所以，阀门在达到移动点之前对正常流量几乎没有限制。

阀瓣的设计及阀门内部的构造是这样的，通过槽52构成的流体开口处形成最大的节流。也就是说，在高压下阀瓣前方或左侧的流量及阀瓣和孔20之间环形面积上的流量比阀瓣圆柱体42内流量大。因此合成力首先作用在阀瓣端头或左侧端壁46上，合成力与阀轴线是平行的。当正常流量流过阀门，这个合成力大大地被弹簧的反作用力平衡掉了。但是，如果流过阀门的流量上升至预定的最大值，作用在阀瓣端头的流体力就足以克服弹簧力，使阀瓣向右移动。随着阀瓣向右移动，槽52开始进入内孔30末端。由于流体开口或槽52与阀瓣封闭表面紧紧相邻，相关的阀座由构件16形成，所以槽52的有效流通尺寸减小，造成经过槽52的压力差升高。这样产生了自激，阀瓣啪的一下快速关闭。阀瓣封闭表面48作用在阀座面上，使流量几乎降低至零。但因为阀座或封闭面上没有弹性体，所以不能做到完全彻底的关闭，在阀瓣和构件16之间存在小的泄漏。因此允许阀门重新调整，但不用旁路或人工装置。逆流或顺流控制阀的关闭允许阀门中的逆流压力慢慢地相等于顺流压力。一旦压力差足以让弹簧复原，阀瓣就可以打开，使阀门重新调整。为了保证一预定小流量通过阀门，在阀座或封闭表面上用激光加工一槽，以保证当阀门关闭时有一小的复位的流量流过。另外可以在端壁上设置一有预定尺寸的通孔，使之具有一理想的小流量或提高复位的速度。

与流量面积有关的弹簧尺寸根据所在系统的压力和容许的最大流量而定。工业实施要求这一限制是根据穿过系统管道的流速极限和管道内部尺寸而定的。溢流阀的每一尺寸是使它在不同的弹簧力控制的阀移动点的进一步变化的极限附近移动。移动点的变化可通过调节流孔尺寸而定。这些变动可由同领域的技术人员决定，选择一理想的移动点。

从上述可知，阀瓣元件、阀体构件和弹簧之间的关系保证了阀瓣在常开位置和移动或关闭位置之间的平滑导向运动。

以上结合最佳实施例说明了本发明。显然，根据对本说明书的阅读和理解上可以进行其它的变化和替换。只要在所附的权利要求或其等同物的范围之内，可进行各种变化和替换。

Claims (15)

1.一种阀瓣移动式溢流阀，包括：

a)一构成阀腔的阀体，该阀体具有形成入口的第一端和形成出口的第二端，阀腔包括第一部分和第二部分，阀腔的第一部分具有第一直径并与第一端相邻，阀腔的第二部分具有第二直径并与第二端相邻，第二直径比第一直径小；

b)阀腔的第一部分和第二部分之间有一阀座，阀座由阀腔第一部分和第二部分连接处的径向延伸的凸台构成；

c)阀瓣设置在阀腔内，它包括一中空圆柱体的第一部分，阀瓣的第一部分插在阀腔的第二部分中，它的一端为开口形式，中空圆柱体的外径仅仅比阀腔第二部分的直径小一点点，这样使它在阀腔中做导向滑动，阀瓣还包括一位于阀腔第一部分中的第二部分，阀瓣的第二部分与它的第一部分是相连的，为了与阀座配合，阀瓣的第二部分上有一端壁，端壁上形成一圆周向连续的阀瓣封闭表面，阀瓣封闭表面沿径向向外延伸，它的直径比阀腔第二部分直径大；

d)压缩螺旋弹簧放置在阀瓣第一部分中，并从开口端向外弹出与阀体出口相接触，使阀瓣以一持续的预定压力压向入口；

e)穿过阀瓣中空圆柱体的流体通道位于与第二部分的阀瓣封闭表面紧紧相邻处。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于压缩螺旋弹簧为圆柱形，可紧紧地放入阀瓣中空圆柱体的内部。

3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于阀瓣在其中空圆柱体的流体通道和开口端有一圆周凸台，螺旋弹簧顶在该凸台上。

4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于阀瓣的流体通道为矩形槽。

5.根据权利要求1所述的阀，其特征在于阀瓣具有多个脚，支脚50从第二部分的端壁向外延伸，避免端壁与入口端接触。

6.根据权利要求1所述的阀，其特征在于阀瓣的端壁是无孔的，阀瓣封闭表面为一圆锥表面。

7.根据权利要求6所述的阀，其特征在于阀瓣封闭表面上带有一泄漏槽，使阀瓣与阀座封闭时允许一预定的最小流量通过阀瓣封闭表面。

8.根据权利要求7所述的阀，其特征在于阀瓣上的流体通道是圆周布置的、与端壁平行的槽。

9.一种阀瓣移动式溢流阀，包括：

a)由两个轴向连接的构件组成的并形成一阀腔的阀体，它的第一端带有一入口，它的第二端带有一出口，阀腔为圆柱形包括第一部分和第二部分，第一部分具有第一直径并与构件之一构成的第一端相邻，阀腔的第二部分具有较小的第二直径并与另一构件构成的第二端相邻；

b)阀座由两构件连接处的圆周凸台构成；

c)阀瓣设置在阀腔内，它包括一中空圆柱体的第一部分，阀瓣的第一部分插在阀腔的第二部分中，它的一端为开口形式，中空圆柱体的外径仅仅比阀腔第二部分的直径小一点点，这样使它在阀腔中做导向滑动，为了与阀座配合，阀瓣还包括一设置在阀腔第一部分中的瑞壁，端壁上形成一圆周向连续的阀瓣封闭表面，阀瓣封闭表面沿径向向外延伸，它的直径比阀腔第二部分直径大；

d)压缩螺旋弹簧放置在阀瓣第一部分中，并从开口端向外弹出与阀体出口相接触，使阀瓣以一持续的预定压力压向入口；

e)穿过阀瓣中空圆柱体的流体通道位于与阀瓣封闭表面紧紧相邻处，流体通道的尺寸与弹簧允许的最大预定流量流过阀门的预定力有关，克服弹簧力，阀瓣封闭表面移动与阀座接触。

10.根据权利要求9所速的阀，其特征在于两个构件螺纹连接，阀瓣封闭表面为圆锥面，与阀座为线接触。

11.根据权利要求9所述的阀，其特征在于阀瓣包括一由中空圆柱体在流体通道和开口之间形成的圆形端面，螺旋弹簧的末端顶在该端面上。

12.根据权利要求11所述的阀，其特征在于入口、出口和阀腔在同一轴线上。

13.一种流体的响应装置，包括：

a)一构成阀腔的阀体，该阀体具有形成入口的第一端和形成出口的第二端，阀腔包括第一部分和第二部分，阀腔的第一部分具有第一直径并与第一端相邻，阀腔的第二部分具有第二直径并与第二端相邻，第二直径比第一直径小；

b)阀腔的第一部分和第二部分之间有一阀座，阀座由径向延伸的凸台构成；

c)阀瓣设置在阀腔内，它包括一中空圆柱体的第一部分，阀瓣的第一部分插在阀腔的第二部分中，它的一端为开口形式，中空圆柱体的外径仅仅比阀腔第二部分的直径小一点点，这样使它在阀腔中作导向滑动，阀瓣还包括一设置在阀腔第一部分中的第二部分，阀瓣的第二部分与它的第一部分是相连的，为了与阀座配合，阀瓣的第二部分上有一端壁，端壁上形成一圆周向连续的阀瓣封闭表面，阀瓣封闭表面沿径向向外延伸。

d)压缩螺旋弹簧放置在阀瓣第一部分中，并从开口端向外弹出与阀体出口相接触，使阀瓣以一持续的预定压力压向入口；

e)穿过阀瓣中空圆柱体的流体通道位于和第二部分的阀瓣封闭表面紧紧相邻处。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于压缩螺旋弹簧为圆柱形，可紧紧地放入阀瓣中空圆柱体的内部。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于阀瓣上的流体通道为矩形槽。

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