CN104913088A - 浮动节能止回阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮动节能止回阀，包括阀体、阀杆和阀瓣，阀瓣将阀体分隔成与入口相通的第一腔室以及与出口相通的第二腔室，第一腔室与第二腔室均连接到压力传感器；阀杆上安装有阀位变送器，阀杆与凹凸卡套联接，凹凸卡套具有周向的自由度，凹凸卡套与定位器安装于执行器的输出轴上；阀体外安装有中控箱，中控箱与压力传感器、执行器、定位器和阀位变送器相连接。本发明可在小流量下实现阀门开启并避免阀瓣往返撞击阀座，在不稳定大流量下避免阀瓣撞击阀体，同时可以显示阀瓣位置并减少能源损耗。

Description

浮动节能止回阀

技术领域

本发明涉及一种带有铰接闭合元件的单向阀，具体涉及一种浮动节能止回阀。

背景技术

流体控制止回阀主要用于电厂或石油化工行业，用于水和蒸汽等介质的管道上。现有的流体控制止回阀门如图1所示，包括阀体1，阀瓣2和阀杆6，阀瓣2将阀体1分隔成与入口相通的第一腔室及与出口相通的第二腔室，阀瓣2与阀杆6之间固定连接有旋臂3，执行器控制阀杆6带动阀瓣2选择性地连通或隔断第一腔室4和第二腔室6。

流体由入口流入第一腔室，推动阀瓣2向上转动，第一腔室与第二腔室连通，使得流体进入第二腔室，并从出口流出本阀门。当从入口到出口方向无流体或存在逆向流体时，由于阀瓣2具有一定的倾角，在重力作用下会回落，并在汽动执行器的辅助动力下快速封闭了第一腔室和第二腔室之间的通道，使得流体不能从第二腔室倒流入第一腔室。

现有流体控制止回阀在使用中存在以下不足：

1.当流体如水或蒸汽从第一腔室流入，而压力不足以克服阀瓣的自重时，阀门不能打开，导致流体不能流通到第二腔室，即小流量时阀门打不开。

2.当流体如水或蒸汽从第一腔室流入，而随着压力增加并克服阀瓣自重，并推开阀瓣，流体流通到第二腔室，两腔室压力平衡。压力平衡后，阀瓣由于自重，又回到关闭状态，并撞击阀座。即小流量时阀瓣往返撞击阀座，周而复始，导致阀门损坏。

3.当阀门正常工作时，由于阀杆与阀瓣是有限度的柔性连接，即无法准确实时显示阀瓣的开度位置，掌握阀门的运行状态。

4.当阀门工作时，管道内的流体需要克服阀瓣自重来打开阀门，损耗相当大的能量，即浪费能源。

5.当管道内的流体流量大且不稳定时，阀瓣会往返摆动，撞击阀体并发出异响。即对阀体与阀瓣造成损坏。

经检索，中国专利文献CN102720881B公开了一种气控膜片式高压大流量减压阀出口压力控制系统，利用压力变送器单向感知低压腔的压力，并将此压力反馈到气动系统，提高了阀门的控制的精度，保证了工作管路的安全。中国专利文献CN202209468U公开了一种蝶阀的流量测量与控制装置，通过风差压变压器对蝶阀前后的压差进行实时测量与反馈，确保曝气系统对空气流量即时调节的精度要求。然而上述方案无法直接应用到止回阀上，依然无法解决止回阀小流量开启和阀瓣摆动撞击阀座、大流量往返摆动撞击阀体、阀瓣位置显示以及减少能源损耗的问题。设计一种浮动节能止回阀已成为亟待解决的技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可在小流量下实现阀门开启并避免阀瓣往返撞击阀座，在不稳定大流量下避免阀瓣撞击阀体，同时可以显示阀瓣位置并减少能源损耗的浮动节能止回阀。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的浮动节能止回阀，包括阀体、阀杆和阀瓣，所述阀瓣阀体分隔成与入口相通的第一腔室以及与出口相通的第二腔室，所述第一腔室与第二腔室均连接到压力传感器，所述阀杆上安装有阀位变送器，所述阀杆与凹凸卡套联接，所述凹凸卡套具有周向的自由度，所述凹凸卡套与定位器均安装于执行器的输出轴上；所述阀体外安装有中控箱，所述中控箱与压力传感器、执行器、定位器和阀位变送器相连接。

具体地，压力传感器可以是压力变送器或者差压变送器。所述压力传感器也可以用流量传感器代替。

具体地，止回阀可以是倾斜阀瓣的止回阀、垂直阀瓣的止回阀、蝶阀或者蝶阀形式的止回阀。

具体地，凹凸卡套周向上的自由度为45°-90°。

具体地，所述阀杆的两端伸出阀体外，所述阀位变送器安装于阀杆的一端，所述凹凸卡套联接于阀杆的另一端，所述凹凸卡套安装于执行器输出轴的一端，所述定位器安装于执行器输出轴的另一端。

本发明同时提出上述浮动节能止回阀的控制方法，包括以下步骤：

第一步,执行器带动凹凸卡套旋转，使凹凸卡套与阀杆啮合并保持阀瓣关闭，阀位变送器将阀瓣位置反馈给中控箱；

第二步，压力变送器检测阀瓣前后压力，经中控箱算出阀瓣前后压力差，当压力差为正时，执行器带动凹凸卡套在第一步的基础上继续旋转5°-10°，使阀瓣主动开启5°-10°；

第三步，阀瓣打开并经过设定的时间后，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转回第一步中的关闭位置；

第四步，当第三步完成时，阀位变送器检测此时阀瓣在前5s-10s内的角度范围值，中控箱处理上述范围值并取角度最大值，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转一个角度，此角度为上述角度最大值加2°-5°；

第五步：当检测到上下游压力差为负值时，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器气量，使执行器带动凹凸卡套关闭阀瓣。

具体地，当止回阀的运行最大开度与阀瓣最大设计角度的差值小于5°时，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器气量，使执行器带动凹凸卡套及阀杆旋转到止回阀的最大设计角度。当阀位变送器检测到阀瓣运行到最大设计角度时，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器气量，使执行器驱动凹凸卡套带动阀杆旋转到止回阀的最大设计角度。

使用时，包括以下步骤：

第一步：打开电磁阀，给气缸通入工作气源，在执行器的扭力驱动下，凹凸卡套旋转45°，由于凹凸卡套与阀杆是柔性连接，故此时阀杆无转动，即阀瓣仍为关闭状态，阀位变送器实时检测阀瓣位置，并以电流或电压的形式传递给中控箱；

第二步：压力变送器检测阀瓣前后压力，经中控箱运算，算出阀瓣前后压力差，当压力差为正时，执行器带动凹凸卡套在第一步的基础上再继续旋转5°，即此时阀瓣主动开启5°；

第三步：阀瓣打开后，经过30分钟，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转回第一步中45°位置；

第四步：当第三步完成时，中控箱检测并处理此时阀瓣在前5秒内的角度范围值，并取角度最大值，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转一个角度，此角度为上述最大角度值上加2°，使阀瓣处于浮动状态；在下列情况下：（1）当上述最大角度值大于40°时，凹凸卡套在第一步的基础上直接旋转45°；（2）当中控箱一检测到有45°值时，凹凸卡套直接旋转至90°位置；

第五步：当检测到上下游压力差为负值时，中控箱发出指令，电磁阀关闭，执行器强制辅助快速关闭阀瓣。

有益效果：本发明通过在阀体外侧增加角度变送器并与阀杆直接连接，增加压力变送器随时检测阀瓣前后压力，增加定位器以控制阀瓣的旋转角度值，增加中控箱对上述数据进行综合处理，根据上述组件的共同作用，最终实现阀门的小流量开启、防小流量下阀瓣往返撞击阀座、显示阀瓣位置、防止阀瓣撞击阀体、减少能源损耗的功能。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的浮动节能止回阀所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是现有流体控制止回阀的结构示意图；

图2是本发明实施例的流体控制止回阀的结构示意图；

图3是图2的B-B剖视图；

图4是图3的主视图；

图5是图3中凹凸卡套的A-A剖视图；

图6是本发明的流体控制止回阀各组件间的控制关系图；

图中：1阀体，2阀瓣，3悬臂，4阀位变送器，5左支架，6阀杆，7键，8四合环，9螺栓，10盖板，11阀盖，12垫环，13密封座，14右支架，15定位器，16执行器，17凹凸卡套，18压盖，19填料，20中控箱，21压力变送器，22第一腔室，22a入口，23第二腔室，23a出口。

具体实施方式

实施例：

本实施例的浮动节能止回阀如图2、图3、图4和图5所示，本包括阀体1、阀瓣2、悬臂3、阀位变送器4、阀杆6、阀盖11、凹凸卡套17以及安装在阀体1外部的压力变送器21、执行器16和汽动定位器15等组件。阀体1的顶部通过四合环8、螺栓9和盖板10将阀盖11密封地安装。

其中阀体1的内部被阀瓣2分割成与入口22a相通的第一腔室22和与出口23a相通的第二腔室23。执行器16控制阀杆6带动阀瓣2选择性连通或切断第一腔室22和第二腔室23。阀杆6的一端通过凹凸卡套17与执行器16输出轴的一端相连接，另一端与通过左支架5安装在阀体1上的阀位变送器4连接，凹凸卡套17安装于阀体外侧，凹凸卡套17与阀杆6之间具有周向限位区间，该区间的角度为45°，赋予两者周向上45°的自由度，凹凸卡套与阀杆的相对转动达到45°开始啮合，即凹凸卡套17与阀杆6在轴向上的相对转动超过45°时，两者同步转动；当相对转动角度小于45°时，两者不同步。执行器16安装于右支架14上，其输出轴的另一端与汽动定位器15连接，阀体1上下游两个压力变送器21第一个通过引压口P1与第一腔室22连接，第二个通过引压口P2与第二腔室23连接，阀瓣2通过悬臂3以及键7与阀杆6形成固定连接。阀杆6与阀体之间安装有垫环12、密封座13、压盖18及填料19，形成密封保护。定位器15可以精确控制执行器16的旋转角度，进而实现对阀瓣2开度阶段性的精准控制。

上述浮动节能止回阀的工作过程包括以下步骤，其控制关系如图6所示。

第一步：打开电磁阀，给气缸通入工作气源，在执行器的扭力驱动下，凹凸卡套旋转45°，由于凹凸卡套与阀杆是柔性连接，故此时阀杆无转动，即阀瓣仍为关闭状态，阀位变送器实时检测阀瓣位置，并以电流或电压的形式传递给中控箱。

第二步：压力变送器检测阀瓣前后压力，经中控箱运算，算出阀瓣前后压力差，当压力差为正时，执行器带动凹凸卡套在第一步的基础上再继续旋转5°（可调），即此时阀瓣主动开启5°（可调）。

第三步：阀瓣打开后，经过一段时间30分钟（可调），中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转回第一步中45°位置。

第四步：当第三步完成时，中控箱检测并处理此时阀瓣在前5秒可调内的角度范围值，并取角度最大值，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转一个角度，此角度为上述最大角度值上加2°（可调），阀瓣处于“浮动”状态。在下列情况下：（1）当上述最大角度值大于40°时，凹凸卡套在第一步的基础上直接旋转45°。（2）特殊情况，当中控箱一检测到有45°值时，凹凸卡套直接旋转至90°位置。

第五步：当检测到上下游压力差为负值时，中控箱发出指令，电磁阀关闭，执行器强制辅助快速关闭阀瓣。

本实施例的止回阀采用倾斜阀瓣的止回阀，其阀瓣的最大开度为45°，凹凸卡套的自由度也取45°，当两者啮合时，阀瓣可以在最大45︒内摆动，起到普通止回阀的作用。本发明的结构和方法并不受阀瓣形式和安装角度的限制，只要具有阀瓣和作为阀瓣转轴的阀杆即可，所以也可以应用到阀瓣垂直的止回阀，以及阀杆直接连接于阀瓣上的蝶阀或蝶阀形式的止回阀上。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种浮动节能止回阀，包括阀体、阀杆和阀瓣，所述阀瓣阀体分隔成与入口相通的第一腔室以及与出口相通的第二腔室，其特征在于：所述第一腔室与第二腔室均连接到压力传感器，所述阀杆上安装有阀位变送器，所述阀杆与凹凸卡套联接，所述凹凸卡套具有周向的自由度，所述凹凸卡套与定位器均安装于执行器的输出轴上；所述阀体外安装有中控箱，所述中控箱与压力传感器、执行器、定位器和阀位变送器相连接。

2.根据权利要求1所述的浮动节能止回阀，其特征在于：所述自由度为45°-90︒。

3.根据权利要求1所述的浮动节能止回阀，其特征在于：所述压力传感器是压力变送器或差压变送器。

4.根据权利要求1所述的浮动节能止回阀，其特征在于：所述止回阀是倾斜阀瓣的止回阀、垂直阀瓣的止回阀、蝶阀或蝶阀形式的止回阀。

5.根据权利要求1所述的浮动节能止回阀，其特征在于：所述阀杆的两端伸出阀体外，所述阀位变送器安装于阀杆的一端，所述凹凸卡套联接于阀杆的另一端，所述凹凸卡套安装于执行器输出轴的一端，所述定位器安装于执行器输出轴的另一端。

6.一种浮动节能止回阀，包括阀体、阀杆和阀瓣，所述阀瓣阀体分隔成与入口相通的第一腔室以及与出口相通的第二腔室，其特征在于：所述第一腔室与第二腔室均连接到流量传感器，所述阀杆上安装有阀位变送器，所述阀杆与凹凸卡套联接，所述凹凸卡套具有周向的自由度，所述凹凸卡套与定位器均安装于执行器的输出轴上；所述阀体外安装有中控箱，所述中控箱与流量传感器、执行器、定位器和阀位变送器相连接。

7.根据权利要求1所述的浮动节能止回阀的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步,执行器带动凹凸卡套旋转，使凹凸卡套与阀杆啮合并保持阀瓣关闭，阀位变送器将阀瓣位置反馈给中控箱；

第二步，压力变送器检测阀瓣前后压力，经中控箱算出阀瓣前后压力差，当压力差为正时，执行器带动凹凸卡套在第一步的基础上继续旋转5°-10°，使阀瓣主动开启5°-10°；

第三步，阀瓣打开并经过设定的时间后，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转回第一步中的啮合位置；

第四步，当第三步完成时，阀位变送器检测此时阀瓣在前5s-10s内的角度范围值，中控箱处理上述范围值并取角度最大值，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器的气量，使执行器带动凹凸卡套旋转一个角度，此角度为上述角度最大值加2°-5°；

第五步：当检测到上下游压力差为负值时，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器气量，使执行器带动凹凸卡套关闭阀瓣。

8.根据权利要求7所述的浮动节能止回阀的控制方法，其特征在于：所述第四步中，当止回阀的运行最大开度与阀瓣最大设计角度的差值小于5°时，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器气量，使执行器带动凹凸卡套及阀杆旋转到止回阀的最大设计角度。

9.根据权利要求7所述的浮动节能止回阀的控制方法，其特征在于：所述第四步中，当阀位变送器检测到阀瓣运行到最大设计角度时，中控箱输出信号给定位器，定位器控制执行器气量，使执行器驱动凹凸卡套带动阀杆旋转到止回阀的最大设计角度。

10.根据权利要求7所述的浮动节能止回阀的控制方法，其特征在于：所述凹凸卡套的自由度为45°，所述止回阀的最大开度是45°，在第四步中当检测到的角度最大值超过40°时，凹凸卡套在第一步的基础上直接旋转45°；只要检测到角度最大值有45°值时，凹凸卡套直接旋转至90°位置。