CN104879540A - 具有闭阀功能的减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：在阀体横向隔墙的中央有中心孔，中心孔内设有阀座套，阀座套的上、下端与设置于阀杆相应部位的压板及密封垫座形成上、下两个阀口；阀座套的上端面设有环形沟槽，沟槽中设有O形密封圈，作为上阀口的阀座，压板作为上阀口的阀瓣；阀座套的下端面设有环形刃边，作为下阀口的阀座，密封垫座上面有密封垫，两者用螺母紧固在阀杆上，作为下阀口的阀瓣。所述下阀盖与密封垫座下底之间设有弹簧一。本发明当膜片损坏时，上阀口会自动关闭；当下游较长时间不需要水时，下阀口关闭并产生足够的密封力。这二种情况都能避免下游设备损坏的后果。

Description

具有闭阀功能的减压阀

技术领域

本发明涉及一种减压阀，尤其涉及一种具有闭阀功能的减压阀。

背景技术

减压阀已广泛应用于给水系统和暖通空调系统中，有效地解决了压力调节问题和控制用水点的压力和流量。目前市场上供应的减压阀，为了提高调节精度和简化结构，大多采用膜片结构，当作用在阀杆上的力失去平衡时，由膜片带动其上下运动，将阀口开大或关小，以保证输出压力不变。与活塞式相比，其主要不足是膜片较易损坏，由于膜片是安装在阀体内部的，什么时候损坏使用者不得而知，一旦损坏，减压阀不再起减压作用，阀口全部打开，高压介质会流向下游的阀门或管道，造成下游的设备损坏。

膜片式减压阀还有一个问题，当下游较长时间不需要水时，阀口会自动关闭，但由于膜片等零件的尺寸选择不当，造成密封力不够，上游的高压水将会通过阀座与密封垫间的间隙向下游泄漏，致使下游管道中的压力升高，同样会造成下游设备的损坏。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的不足而设计的，是一种当膜片损坏时阀口会自动关闭；或下游较长时间不需要水时，阀瓣与阀座间有足够密封力的减压阀。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种具有闭阀功能的减压阀，具有阀体、阀杆，所述阀体具有上、下通孔，阀体的进口腔和出口腔水平布置，阀体上面有上阀盖，上阀盖内有弹簧腔，阀体下面有下阀盖，下阀盖中央有导向座，阀体与上阀盖之间设有弹簧二和膜片，所述膜片与阀杆上端部固连，其特征在于：

在阀体横向隔墙的中央有中心孔，所述中心孔内设有阀座套，所述阀座套的上、下端与设置于阀杆相应部位的压板及密封垫座形成上、下两个阀口；

所述阀座套的上端面设有环形沟槽，所述沟槽中设有O形密封圈，作为上阀口的阀座，所述压板作为上阀口的阀瓣；

所述阀座套的下端面设有环形刃边，作为下阀口的阀座，所述密封垫座上面有密封垫，两者用螺母紧固在阀杆上，作为下阀口的阀瓣。

所述下阀盖与密封垫座下底之间设有弹簧一。

本发明的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，供水过程当膜片损坏时，上阀口的关闭力：

F₁＝P₁×π/4(d₂ ²-d₁ ²)+f_i-f₂  (1)

式中：

P₁-进口水压；

d₁-阀杆的相应直径；

d₂-阀座套的内孔直径；

f₁-弹簧二的向下压力；

f₂-弹簧一的向上推力；

为了保证在最不利工况下密封可靠，必须保证：

P₁min×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-f₂≥F₁min  (2)

式中

P₁min-最低进口水压

F₁mim-保证密封可靠的最小关闭力。

作为优选，当下游不需要水时，下阀口(V2)关闭后，为了保证密封可靠，必须满足下列条件：

P₂×S-P₁×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-f₁+f₂≥F₂min  (3)

式中

P₂-出口水压，低于下游设备或管道的许允压力；

S-膜片的受力面积

F₂min-确保下阀口可靠关闭的最小密封力。

本发明有益效果是：

当膜片损坏时，由于阀杆受力失去平衡，阀口会自动关闭，上游停止向下游供水，避免了上游高压水流向下游；

当下游较长时间不需要水时，阀口关闭并产生足够的密封力，阻止上游高压水向下游泄漏。

从而避免出现下游设备损坏的后果。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图。

附图标记说明：

1、膜片，2、阀体，3、阀杆，4、O形密封圈，5、横向隔墙，6、阀座套，7、密封垫，8、密封垫座，9、弹簧一，10、弹簧二；

A、进水腔，B、出水腔，V₁、上阀口，V₂、下阀口，m、压板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图所示的具有闭阀功能的减压阀，减压阀具有阀体2、阀杆3，所述阀体2具有上、下通孔，阀体的进口腔A和出口腔B水平布置，阀体上面有上阀盖，上阀盖内有弹簧腔H，阀体下面有下阀盖，下阀盖中央有导向座，阀体2与上阀盖之间设有膜片1，所述膜片1与阀杆3上端部固连，本发明与普通减压阀在结构上的主要区别是具有二个阀口，上阀口V₁及下阀口V₂。在阀体2横向隔墙5的中央孔中设有阀座套6，阀座套6的上端面的沟槽中设有O形密封圈4，作为上阀口V₁的阀座；在阀杆3的中段设有与其连成一体的压板m，作为上阀口V₁的阀瓣；阀杆3的下端设有用螺母紧固的密封座8及密封垫7，作为下阀口V₂的阀瓣；阀座套6下端的环形刃边作为下阀口V₂的阀座。弹簧一9用以在P≤0(例如上游停水检修或管道破裂等情况)时，不致使上阀口V₁关闭，以免再次启动时介质无法从进口腔A进入出口腔B。上述零件的中心线在安装后与阀体2上、下通孔的垂直中心线一致。

1、在供水过程中，阀杆3受力在动态上始终是平衡的，因此能保证输出压力P₂基本不变。当膜片1突然损坏时，出口腔的压力水通过孔C进入到弹簧腔H，膜片1上、下压力相等，阀杆3受力失去平衡，在弹簧二10的压力作用下膜片1、阀杆3等零件向下运动，直至压板m的下平面与O形密封圈4接触为止，上阀口V1关闭，上阀口V1关闭后的密封可靠性计算如下：

由于介质从阀瓣7的上方流入，下方流出，并且闭阀时减压阀已失去减压作用，故P₂趋于零，因此关闭力

F₁＝P₁×π/4(d₂ ²-d₁ ²)+f₁-f₂  (1)

式中

P₁-进口水压；

d₁-阀杆3的相应直径；

d₂-阀座套6的内孔直径；

f₁-弹簧二10的向下压力；

f₂-弹簧一9的向上推力；

当进口水压P₁最低及弹簧二10的压力f₁最小(高减压比工况下，由于弹簧二10压力很松，故f₁很小，计算时可忽略不计)时，关闭力F₁最小，为了保证在最不利工况下密封可靠，必须保证：

F₁min×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-f₂≥F₁min  (2)

式中

P₁min-最低进口水压；

F₁min-保证密封可靠的最小关闭力。

减压阀的设计和应用规程中规定，P₁min至少比出口压力P₂高0.15MPa，出口压力P₂由用户决定，为密封可靠起见，计算时取P₂min＝0.1MPa；F₁min为保证密封可靠的水压(一般取0.05MPa)乘以阀座套6的内孔面积；f₂比输出水压P₂最大时弹簧二10的压力略大(此时弹簧二10压得较紧)，此值可计算得到，也可实测得到。因此可根据P₁min、F₁min及f₂的值按(2)式计算出d₁和d₂的关系，然后根据阀门的口径和具体结构确定d₁和d₂，由于d₂与流量系数关系较大，尺寸不宜过小。

现以DN65减压阀为例计算如下：

取最小出口水压P₂min＝0.1MPa＝1kg/cm²，那么最低进口水压P₁min＝P₂min+0.15＝0.25MPa＝2.5kg/cm²；

测得f₂＝60N＝6kg；F₁min＝0.5×π/4×d₂ ²

把各值代入(2)式得：2.5×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-6≥0.5×π/4×d₂ ²

整理后得 $d_1\≤\sqrt{\frac{1.57{d_2}^2-6}{1.96}}$

取d₂＝3.5cm，则d₁≤2.6cm。

2、当下游不需要水时，出口水压P₂逐渐升高，作用在膜片1下腔的压力也逐渐升高，当P₂升至一定值时，克服弹簧10的压力将下阀口V₂关闭。如果下游较长时间不需要水，并且闭阀力不够时，那么进口腔A的高压水P₁会通过下阀口V₂密封面的间隙向出口腔B泄漏，导致下游水压P₂升高，同样会给下游设备造成损坏。

下阀口V₂关闭后的密封可靠性计算如下：

为了防止泄漏，必须满足下列条件：

P₂×S-P₁×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-f₁+f₂≥F₂min  (3)

式中

P₂-出口水压，低于下游设备或管道的许允压力；

S-膜片1的受力面积；

F₂min-确保下阀口V₂可靠关闭的最小密封力；

从(3)式可知，防止下阀口V₂泄漏的第一措施是增大膜片1的面积，但必须恰当，否则阀体体积会过大；第二措施是降低最小密封力F₂min，为此，可在不降低流量系数的条件下，减小阀座套6的内孔直径d₂，即减小d₂下端环形刃边与密封垫7的接触面积，但不能使二者的接触应力太大，否则会降低密封垫7的寿命。

计算应在高减压比的工况下进行，因此时P₂较低，而在减压比不大(例如＜3)的工况下，由于P₂相对较高，(3)式的条件容易满足。现接上例计算如下：

设进口水压P₁＝1MPa＝10kg/cm²；出口水压P₂＝0.1MPa＝1kg/cm²。

把各值代入(3)式得：

S≥42cm²，膜片一般为圆形，膜片直径D≥7.3cm。

Claims (4)

1.一种具有闭阀功能的减压阀，具有阀体(2)、阀杆(3)，所述阀体(2)具有上、下通孔，阀体(2)的进口腔(A)和出口腔(B)水平布置，阀体上面有上阀盖，上阀盖内有弹簧腔(H)，阀体下面有下阀盖，下阀盖中央有导向座，阀体与上阀盖之间设有膜片(1)，所述膜片(1)与阀杆(3)上端部固连，其特征在于：

在阀体(2)横向隔墙(5)的中央有中心孔，所述中心孔内设有阀座套(6)，所述阀座套(6)的上、下端与设置于阀杆(3)相应部位的压板(m)及密封垫(7)形成上、下两个阀口(V₁、V₂)。

2.根据权利要求1所述的具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：

所述阀座套(6)的上端面设有环形沟槽，所述沟槽中设有O形密封圈(4)，作为上阀口(V₁)的阀座，所述压板(m)作为上阀口(V₁)的阀瓣；

所述阀座套(6)的下端面设有环形刃边，作为下阀口(V₂)的阀座，所述密封垫(7)下面有密封垫座(8)，两者用螺母紧固在阀杆(3)上，作为下阀口(V₂)的阀瓣；

所述下阀盖与密封垫座(8)下底之间设有弹簧一(9)。

3.根据权利要求1或2所述的具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：

供水过程中，当膜片(1)损坏时，上阀口(V₁)的关闭力：

F₁＝P₁×π/4(d₂ ²-d₁ ²)+f₁-f₂  (1)

式中

P₁-进口压力

d₁-阀杆(3)的相应直径

d₂-阀座套(6)的内孔直径

f₁-弹簧二(10)的向下压力

f₂-弹簧一(9)的向上推力

为了保证在最不利工况下密封可靠，必须保证：

P1min×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-f₂≥F₁min  (2)

式中

P₁min-最低进口水压

F₁min-保证密封可靠的最小关闭力。

4.根据权利要求1或2所述的具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：

当下游不需要水时，下阀口(V2)关闭后，为了保证密封可靠，必须满足下列条件：

P₂×S-P₁×π/4(d₂ ²-d₁ ²)-f₁+f₂≥F₂min  (3)

式中

P₂-出口水压，低于下游设备或管道的许允压力

S-膜片(1)的受力面积

F₂min-确保下阀口(V₂)可靠关闭的最小密封力。