CN104847917A - 电动分体轴流式调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动分体轴流式调节阀，它显著的结构特点是：在分体结构的阀体内配装调节阀杆、转向曲臂、拉杆、调节盘、阀芯组成曲柄连杆机构和由调节螺栓、锁紧螺钉、调节盘组成的调节锁定机构。它能方便地拉移调节阀芯关闭时的“密封位置”来补偿因各零件生产组装叠加所产生的“安装尺寸误差”并将其牢固锁定，使阀芯的密封面能紧密贴合阀座密封面形成严密有效的密封副，可极大地提高轴流式调节阀在关闭时的切断密封性能。经过试用表明：本发明具有结构简捷、制造成本低、生产组装调节操作方便、调控反应速度快、运行稳定振动噪音小、流量大压降小、关闭切断密封性能高的突出优点，特别适合在石化行业输配送管线上安装使用。

Description

电动分体轴流式调节阀

技术领域

本发明涉及调节阀，属于输配送管网调控设备的技术领域，尤其涉及一种电动分体轴流式调节阀，它特别适合在石化行业输配送管线上安装使用。

背景技术

我们知道，调节阀是安装于管道上用于调控输送介质流量的一种专用设备，在输送管网中使用最为普遍的是一种阀体内腔呈“S”形流道的常规型调节阀，其基本结构为：阀芯的移位方向与管道轴线是相垂直的。虽然这种常规型调节阀具有结构简单、生产成本低和安装使用方便的优点，但是，它在实际运行中却存在阀腔受力不均、输送介质压损大、动态稳定性能差和振动噪音大的技术性缺陷。目前，在集输技术上要求“流量大、压降小、动态稳定性能高”的输气管线上已开始采用工作性能稳定的“轴流阀”作为调控设备。所谓“轴流阀”其本质上是一种压力平衡式套筒调节阀，它因阀芯以及介质的运动方向与管道轴线同轴而得名。现行轴流阀的结构特点是：阀体做成一个整体结构，在阀体中腔设计一个与管道同轴的流线状锥体构成与管道轴线同轴的环形流道，在阀套内滑装有与管道轴线同轴的阀芯，使介质能均匀分散地绕过锥面体在环形流道内形成“同心圆流束”进入下游管道。它的调控原理是：在阀体内配装齿轮齿条传动机构将旋转型执行机构输出的转矩转化为阀芯沿管道轴线方向的往复直行运动来调节阀口的开度进而实现调控流量的目的。据现行轴流阀产品市场调查：对于小口径（指DN300以下）轴流阀，它是在整体结构的阀体内安装一组45°斜齿齿条啮合传动机构推动阀芯沿管道轴线方向往复直行运动来调控流量。对于大口径（指DN300以上）轴流阀，它是在整体结构的阀体内配装具有较大传递力矩、传动比的蜗轮蜗杆齿条啮合传动机构推动阀芯往复直行运动来调控流量。客观地说，采用斜齿齿条、蜗轮蜗杆传动机构的调控作业方式在实际使用中具有运行平稳、调控精度高的优点。但是，我们在长期从事轴流阀产品研发和市场调研中发现：由于现行轴流阀的阀体大都采用一体化整体结构，它的阀座、阀套、阀芯和传动机构等内部组件是从进口法兰内孔送入进行组合配装的，这种组装操作方式极为麻烦费工费时，特别是在组装时还需再旋入一个圆环形套筒来固定阀座、阀套，这个增配的圆环形套筒会对进口法兰内孔形成“缩颈”现象，会减小进口流道通径而影响流通能力；另外，它对蜗轮蜗杆齿条齿轮啮合传动机构的制造安装精度要求较高，增加了轴流阀的生产加工难度和制造成本。近来也有一些文献提出采用“连杆摆臂”作传动机构的轴流阀，经检索：中国专利CN103047476A就公开了一种名称为“分体活塞轴流式调节阀”，它主要由阀体、内阀体、阀盖、阀轴和阀座构成，在内阀体内装导向套、活塞，导向套与内阀体和活塞之间装有节流环，节流环通过固定环联接活塞，活塞端部配装密封圈与阀座形成密封副，阀轴上装有摆臂、连杆，连杆与摆臂、固定环通过销连接。这种“连杆摆臂”结构的轴流式调节阀具有压头损失低、流通能力高和组装操作方便的优点。但是，它在实际运行中却存在“关闭时切断密封性能低”的使用缺陷，究其原因是：它在关闭时的密封性能是由连杆摆臂机构推动活塞与阀座形成密封副来实现的，由于各个零件在生产中不可避免地存在加工尺寸误差，在组装后总会叠加产生一定数量的安装尺寸误差，但是，现行轴流阀的连杆摆臂机构推移活塞至与阀座形成密封副的“极限位置”却是固定不可调节的，即是说它不能调节活塞的“极限位置”来补偿因“组装叠加所产生的安装尺寸误差”。当“安装尺寸误差”较大时，就会出现活塞密封面无法紧密贴合阀座而降低关闭切断密封性能的现象，严重时会使密封副失效引发无法关闭切断的设备事故。这正是现行轴流阀存在“关闭切断密封性能低”技术缺陷的一个主要原因，这也是现行轴流阀产品还需要进一步改进和改善的技术课题。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术存在的上述不足之处而提出一种具有高密封性能且组装操作极为方便的电动分体轴流式调节阀，它能方便地调节阀芯关闭时的密封“极限位置”来补偿因组装叠加所产生的“安装尺寸误差”，确保关闭时阀芯密封面能完全紧密贴合于阀座密封面形成严密有效的密封副，它对进一步稳定提高轴流式调节阀的关闭切断密封性能具有极佳的技术效果。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

本发明提出的一种电动分体轴流式调节阀，它包括主阀体、连接安装于主阀体的左阀盖、电动头、配装于主阀体内的阀座、阀套、阀芯、调节盘、拉杆和连接于电动头的调节阀杆，阀芯滑配于阀套内，在阀套上设置有与环形轴流通道相通的阀口，其特征在于：所述的调节盘由一组调节螺栓配装于阀芯的内凸环，在调节盘与阀芯的内凸环之间配装有一组锁紧螺钉,在调节阀杆上安装转向曲臂，拉杆的两端由销轴分别铰连接于调节盘、转向曲臂组成“曲柄连杆”调节机构。它显著的结构特点是：在分体结构的主阀体内配装由调节阀杆、转向曲臂、拉杆、调节盘组成的“曲柄连杆”调节机构，用一组调节螺栓将调节盘连接配装于阀芯的内凸环并配装一组锁紧螺钉，转动调节螺栓即可方便地拉移阀芯来调节阀芯关闭时的“密封极限位置”，再拧紧一组锁紧螺钉即可牢固地锁定阀芯的“密封极限位置”，它能有效地补偿因组装叠加所产生的“安装尺寸误差”，使阀芯密封面能完全紧密地贴合于阀座密封面形成严密的密封副，可稳定提高轴流式调节阀的关闭切断密封性能。

为更好地实现本发明的发明目的，它还具有如下的技术特征：

在阀芯的内凸环壁体上设置有平衡孔。设置平衡孔的目的是：在阀芯开启处于调节工作状态时，它能使阀芯左右两侧压力平衡进而增强对阀调控的轻便灵活性能，对提高调控反应速度有明显效果；在阀芯处于关闭状态时，它能借助介质压力对阀芯关闭起到自紧式辅助密封作用。

在主阀体与调节阀杆的上杆段配合面嵌装有密封填料函，在主阀体上安装有内配推力轴承的上阀盖。所述密封填料函为“O形圈—聚四氟乙烯填料”交替密封形式，可保证阀在工作过程中具有“调节阀杆零泄漏”的高密封性能，并且聚四氟乙烯填料对调节阀杆还具有“自润滑”作用，它能有效地改善调节阀杆的转动灵活性，对进一步提高调节精度和调控反应速度也有一定作用。

调节阀杆的下杆段配装于导向套内，在主阀体下端配装调节堵头。所述导向套上端支撑转向曲臂，转动调节堵头即可方便地调节导向套对转向曲臂的支撑高度位置，使转向曲臂水平中心与阀门中心相重合，即是说能使曲柄拉杆机构处于水平中心位置。这种结构设计能有效避免曲柄连杆机构出现偏心而导致阀芯移动时产生受力不均的现象，它对进一步提高角向转动灵活性、调节精度和调控反应速度有明显作用。

在阀座的右端面堆焊钴基合金层并嵌装氢化丁腈橡胶密封圈，在阀芯的左端面对应钴基合金层、氢化丁腈橡胶密封圈的位置处堆焊钴基合金阶梯环构成“硬软双重密封副”结构。这种“硬软双重密封副”的构设计对进一步提高轴流式调节阀的关闭切断密封性能具有非常明显的技术效果。

本发明同现有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著进步：

本发明首创了一种在分体结构的主阀体内配装调节阀杆、转向曲臂、拉杆、调节盘、阀芯组成“曲柄连杆”调节机构的电动分体轴流式调节阀,它显著的结构特点是：在调节盘与阀芯的内凸环之间配装一组调节螺栓、锁紧螺钉构成“可拉移调节阀芯关闭时的初始密封位置来补偿安装尺寸误差”的调节锁定机构，只需转动调节螺栓即可方便地拉移阀芯来调节阀芯关闭时“初始密封位置”来补偿因各零件组装叠加产生的“安装尺寸误差”，它可方便地调节拉移阀芯的“初始密封位置”使阀芯密封面能紧密贴合于阀座密封面形成严密有效的密封副，再拧紧锁紧螺钉即可牢固地锁定阀芯关闭时的“初始密封位置”，它对稳定提高轴流式调节阀的关闭切断密封性能具有非常明显的技术效果。本发明经过试用表明：它确实具有结构简捷、制造成本低、明显降低生产组装难度、安装使用调节操作方便、调控反应速度快精度高、运行安全稳定振动噪音小、关闭切断密封性能高和工作寿命长的突出优点，特别适合在要求“流量大、压降损失小、动态稳定性能高”的输配送管线上安装使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，也作摘要附图，展示本发明处于最大开启工作状态的结构示意图。

图2是本发明处于关闭状态的结构示意图，展示拉杆、转向曲臂组成的“曲柄连杆”调节机构推移阀芯向左直行封闭阀口呈完全关闭状态的结构示意图。

图3是图1的A—A视图，展示调节阀杆带动转向曲臂旋转至90°最大开启极限位置，由拉杆拉移阀芯向右直行完全开启阀口呈最大开启状态的结构示意图。

图4是图2的B—B视图，展示调节阀杆带动转向曲臂回转至0°关闭极限位置时，由拉杆推移阀芯向左直行完全封闭阀口呈完全关闭工作状态的结构示意图。

图5是图2的的Ⅰ局部放大图,展示本发明在完全关闭工作状态时，阀芯左端面钴基合金阶梯环的右硬质密封面、软密封压贴面分别紧贴阀座右端面的钴基合金层、氢化丁腈橡胶密封圈构成“硬软双重密封副”的结构示意图。

图6展示在阀座右端面堆焊一层钴基合金层和嵌装氢化丁腈橡胶密封圈的结构示意图（放大）。

图7展示在阀芯左端面堆焊钴基合金阶梯环的结构示意图（放大）。

附图中的标记说明：

1为电动头，2为导线，3为控制盒，4为阀套，5为阀芯，6为阀口，7为连接螺栓，8为进口法兰，9为阀座，10为调节盘，11为一组锁紧螺钉，12为平衡孔，13为拉杆，14为内凸环，15为一组调节螺栓，16为销轴，17为箭头，18为进口阀腔，19为左阀盖，20为环形轴流通道，21为导向套，22为调节堵头，23为主阀体，24为转向曲臂，25为出口阀腔，26为出口法兰，27为调节阀杆，28为密封填料函，29为上阀盖，30为推力轴承，31为键，32为氢化丁腈橡胶密封圈，33为钴基合金阶梯环，34为钴基合金层，35为左硬质密封面，36为右硬质密封面，37为软密封压贴面。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的实施例：

本发明提出的一种电动分体轴流式调节阀，它主要由主阀体23、连接安装于主阀体23的左阀盖19、电动头1、配装于主阀体23内的阀座9、阀套4、阀芯5、调节盘10、拉杆13、转向曲臂24、调节阀杆27和导向套21构成，在主阀体23与调节阀杆27的上杆段配合面嵌装有密封填料函28，所述的密封填料函28采用“O形圈—聚四氟乙烯填料”交替密封结构形式，在主阀体23上安装有压装密封填料函28的上阀盖29，在上阀盖29内配装有推力轴承30，调节阀杆27的上杆端联接于电动头1的驱动输出轴，调节阀杆27的下杆段配装于导向套21内，在主阀体23下端配装有调节支承导向套21的调节堵头22，所述导向套21的上端面支撑于转向曲臂24，转动调节堵头22可方便地调节转向曲臂24的高度位置，能使曲柄拉杆调节机构处于管道轴线位置，能有效避免出现偏心而使阀芯5在移动时产生受力不均的现象，对进一步提高角向转动灵活性、调节精度和调控反应速度有明显作用。在阀套4上设置有与环形轴流通道20相通的阀口6，在阀芯5的内凸环14壁体上设置有平衡孔12，阀芯5滑配于阀套4内，所述的调节盘10是由一组调节螺栓15配装于阀芯5的内凸环14并在调节盘10与内凸环14之间配装一组锁紧螺钉11构成可拉移调节阀芯5“关闭时初始密封位置”的调节锁定机构,所述的转向曲臂24由键31固定安装于调节阀杆27，拉杆13的两端是由销轴16分别铰连接于调节盘10、转向曲臂24组成“曲柄连杆”调节机构。在阀座9的右端面堆焊有钴基合金层34并嵌装氢化丁腈橡胶密封圈32，在阀芯5左端面对应钴基合金层34、氢化丁腈橡胶密封圈32的位置处堆焊有钴基合金阶梯环33，即能使其在关闭时形成严密的“硬软双重密封副”结构。它是按照如下方式进行生产组装的：首先在分体结构的主阀体23内配装调节阀杆27，在调节阀杆27上用键31固定安装转向曲臂24，在主阀体23与调节阀杆27的上杆段配合面嵌装密封填料函28，在主阀体23上固定安装内配有推力轴承30的上阀盖29，将调节阀杆27的上杆端固定联接于电动头1的驱动输出轴，将调节阀杆27的下杆段配装于导向套21内并在主阀体23下端配装调节堵头22并使调节堵头22上端面支撑于转向曲臂24，再用销轴16将拉杆13的两端分别铰连接于调节盘10、转向曲臂24即可组成“曲柄连杆”调节机构，采用一组调节螺栓15将调节盘10连接配装于阀芯5的内凸环14上并在调节盘10与内凸环14之间配装一组锁紧螺钉11即可组成调节锁定机构，最后将阀套4、阀座9配装于主阀体23内后再用一组连接螺栓7固定安装左阀盖19，逐渐拧紧一组连接螺栓7即可将阀座9、阀套4固定配装于主阀体23内。至此，即可在主阀体23内构成由“曲柄连杆”沿管道轴线往复推移阀芯5来调节阀口6的开度进而调节通过环形轴流通道20流量的调控机构。在“初始关闭状态”下，可按照如下操作方式来调节拉移阀芯5关闭时的“初始密封位置”并进行锁定：首先转动调节阀杆27带动转向曲臂24旋转至0°初始角向位置（即是说，使拉杆13与管道轴线相重合的初始位置），拉杆13将推移配装于阀套4内的阀芯5向左直行滑移至最左端“初始极限位置”， 这时，阀芯5会封闭阀套4的阀口6使其处于“初始关闭状态”。但是，由于不可避免地存在各零件在生产过程中和组装后叠加所产生的“安装尺寸误差”，显然，在这种“初始关闭状态”下，阀芯5左端面堆焊设置的钴基合金阶梯环33并不一定就能完全紧密地贴合于阀座9右端面的钴基合金层34和嵌装的氢化丁腈橡胶密封圈32，也可以说，在“初始关闭状态”下，阀芯5与阀座9很难能形成严密有效的“硬软双重密封副”，它在这种“初始关闭状态”下的切断密封性能是较低的。这时，工作人员可缓缓地转动一组调节螺栓15拉动阀芯5向阀座9方向滑移，直至使阀芯5左端面堆焊钴基合金阶梯环33的右硬质密封面36、软密封压贴面37能分别与阀座9右端面钴基合金层34的左硬质密封面35和嵌装的氢化丁腈橡胶密封圈32都完全紧密贴合并具有一定的预紧挤压力。至此，即可在阀芯5与向阀座9之间形成严密有效的“硬软双重密封副”结构，可极大地稳定提高轴流式调节阀在关闭时的切断密封性能，最后再拧紧一组锁紧螺钉11将阀芯5牢固锁定于调节盘10。这种锁定机构能有效地防止因调节螺栓15的松动而影响密封性能。至此即可完美地实现由调节锁定机构调节拉移阀芯5关闭时的“初始密封位置”来补偿“安装尺寸误差”进而使阀芯5密封面能紧密贴合阀座9密封面形成严密有效的“硬软双重密封副”的发明目的，它对稳定提高轴流式调节阀的关闭切断密封性能具有极佳的技术效果。

它是这样进行安装工作的：首先将电动分体轴流式调节阀两端的进口法兰8、出口法兰26固定连接安装于主输送管道上，如箭头17所示即可形成从进口阀腔18、阀套4的阀口6、再经环形轴流通道20至出口阀腔25的介质流道，在下游管道上配装一组能动态监测流量或者压力参数的探头并将下游管道内的流量或者压力的电信号输送至控制机房内进行计算处理，再由与控制机房相连的导线2将调控指令输至控制盒3即可指挥电动头1进行调控驱动作业，例如：当探头监测到下游管道内的流量高于额定许可范围时，控制机房就会经过导线2向控制盒3发出“节流指令”，电动头1会带动调节阀杆27沿逆时针方向转动一定的角度，再经“曲柄连杆”调节机构推动阀芯5向左移动来减小阀口6进行节流开度，即可将下游管道内的流量降低至额定许可范围内维持管线正常输送作业。反之，当探头监测到下游管道的流量低于额定许可范围时，电动头1将带动调节阀杆27沿顺时针方向转动一定的角度，经“曲柄连杆”调节机构拉动阀芯5向右移动来增大阀口6的开度，即可将下游管道的流量升至额定许可范围内维持管线正常输送作业。当控制机房发出“关闭指令”时，电动头1会带动调节阀杆27转动并使转向曲臂24回旋转至0°角位位置，这时，拉杆13将处于与管道轴线相重合位置，拉杆13会推移阀芯5向左直行滑移至最左端位置封闭阀口6，与此同时，阀芯5左端面堆焊钴基合金阶梯环33的右硬质密封面36、软密封压贴面37能分别与阀座9右端面堆焊的钴基合金层34、嵌装的氢化丁腈橡胶密封圈32完全紧密贴合形成严密的“硬软双重密封副”。至此，即可完美地实现电动分体轴流式调节阀在处于关闭工作状态时具有极高的关闭切断密封性能的发明目的。

需要说明的是：本发明经过较长时间的试用表明：它确实具有结构简捷、制造成本低、生产组装快捷、调节操作方便、调节反应速度快、控制精度高、运行安全稳定振动噪音小、关闭切断密封性能高和工作寿命长的突出优点，特别适合在石化行业输配送管线上安装使用。

显然：上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的方式之一，本发明所要求保护的范围并不局限于上述实施例，还应包括由本领域的普通技术人员按照本发明的技术方案所能变化的其它实施方式。

Claims (5)

1.一种电动分体轴流式调节阀，它包括主阀体（23）、连接安装于主阀体（23）的左阀盖（19）、电动头（1）、配装于主阀体（23）内的阀座（9）、阀套（4）、阀芯（5）、调节盘（10）、拉杆（13）和连接于电动头（1）的调节阀杆（27），阀芯（5）滑配于阀套（4）内，在阀套（4）上设置有与环形轴流通道（20）相通的阀口（6），其特征在于：所述的调节盘（10）由一组调节螺栓（15）配装于阀芯（5）的内凸环（14），在调节盘（10）与阀芯（5）的内凸环（14）之间配装有一组锁紧螺钉（11）,在调节阀杆（27）上安装转向曲臂（24），拉杆（13）的两端由销轴（16）分别铰连接于调节盘（10）、转向曲臂（24）组成“曲柄连杆”调节机构。

2.根据权利要求1所述的电动分体轴流式调节阀，其特征在于：在阀芯（5）的内凸环（14）壁体上设置有平衡孔（12）。

3.根据权利要求1或2所述的电动分体轴流式调节阀，其特征在于：在主阀体（23）与调节阀杆（27）的上杆段配合面嵌装有密封填料函（28），在主阀体（23）上安装有内配推力轴承（30）的上阀盖（29）。

4.根据权利要求1或2所述的电动分体轴流式调节阀，其特征在于：调节阀杆（27）的下杆段配装于导向套（21）内，在主阀体（23）下端配装调节堵头（22）。

5.根据权利要求1或2所述的电动分体轴流式调节阀，其特征在于：在阀座（9）的右端面堆焊钴基合金层（34）并嵌装氢化丁腈橡胶密封圈（32），在阀芯（5）的左端面对应钴基合金层（34）、氢化丁腈橡胶密封圈（32）的位置处堆焊钴基合金阶梯环（33）构成“硬软双重密封副”结构。