CN105134984A - 小流量高压差双螺旋降压控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小流量高压差双螺旋降压控制阀，包括阀体和降压结构，所述阀体内部设有流入腔和流出腔，所述降压结构连通所述流入腔和流出腔，所述降压结构包括压阀芯杆，所述压阀芯杆侧壁上沿轴向设有双螺旋降压通道，所述双螺旋降压通道的螺旋旋向相反。本发明提供的小流量高压差双螺旋降压控制阀，具有调节精度高，全开度范围内降压效果好，无闪蒸现象发生，内件使用寿命长，现场维护方便，产品适用范围广等优点。

Description

小流量高压差双螺旋降压控制阀

技术领域

本发明涉及控制阀技术领域，特别是涉及一种小流量高压差双螺旋降压控制阀。

背景技术

在化工厂的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用。其中高压差调节阀则是运行工况最恶劣的装置之一，它的性能好坏直接影响系统的安全可靠和经济效益，在高压差工况中有一类控制阀一般其阀座直径只有5-20mm故其调节的流量小，有线性流量特性和等百分比流量特性两种，并且要求调节精度高。针对要求小口径小流量高压差工况所用控制阀，现有的工艺方法是用单座柱塞式阀芯进行直接调节，并且阀芯表面进行硬化处理，虽然这种调节阀调节精度高，但是在高压差工况中，依靠阀芯阀座处的间隙调节流量并直接降压，因为只有一级降压所以在阀座出口处会瞬间产生闪蒸现象，从而对内件造成汽蚀损坏，还有一种是多次节流降压的内件结构，这种结构只能是线性流量特性，无法满足要求是等百分比流量特性的工况，并且在小开度状态下因为流过的流量小所以多级降压结构的效果就无法体现出来，虽然在大开度状态下降压效果好，但是调节精度低，也无法做到流量系数CV值小于1的内件结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种小流量高压差双螺旋降压控制阀，采用双螺旋结构降压，解决了闪蒸现象和精度低的技术问题。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种小流量高压差双螺旋降压控制阀，包括阀体和降压结构，所述阀体内部设有流入腔和流出腔，所述降压结构连通所述流入腔和流出腔，所述降压结构包括压阀芯杆，所述压阀芯杆侧壁上沿轴向设有双螺旋降压通道，所述双螺旋降压通道的螺旋旋向相反。采用双螺旋式降压结构延长了流体通过的路线，实现有效降压，使每一节流位置处不产生闪蒸现象。

进一步，为了使降压结构各个位置均匀降压，所述双螺旋降压通道的起始角度和螺距相等。采用等距螺旋均匀降压。

进一步，所述压阀芯杆的下端端部设有阀芯头，所述阀芯头为单座柱塞式阀芯头，阀芯头外设有司太立硬质合金层。阀芯头表面堆焊司太立硬质合金，保证调节精度和表面硬度，提高抗冲蚀性能。

压阀芯杆采用柱塞式阀芯头，有线性流量特性和等百分比流量特性两种型面，阀芯头处在高压区调节流量，通过阀芯头调节流量后通过双螺旋结构降压，一前一后的布局，两种结构结合在一起，提高阀芯头出口处的压力，这样分担在阀芯头进口和出口处的压差就小了，消除了在阀芯头出口处的闪蒸现象。

进一步，为了实现降压结构与阀体的连接，所述降压结构还包括从上到下依次连接的上阀盖、降压套筒和阀座，所述上阀盖与所述阀体上端固定连接，所述降压套筒置于所述流出腔内部，所述阀座与所述阀体的内壁连接。

进一步，所述压阀芯杆置于所述上阀盖、降压套筒和阀座的内孔中，所述压阀芯杆向上延伸出所述上阀盖，向下延伸至所述阀座内，所述降压套筒套设在所述双螺旋降压通道外侧，且所述双螺旋降压通道外径与所述降压套筒内孔孔径配合，所述流入腔通过所述降压套筒和双螺旋降压通道与流出腔连通。双螺旋降压通道与降压套筒采用轴孔配合，避免进入的流体直接从流入腔冲入流出腔。

进一步，所述上阀盖上设有与所述阀体连接的螺栓，通过所述螺栓使所述上阀盖、降压套筒、阀座与阀体依次压紧。采用直压式阀座，阀座无需使用螺纹与阀体直接连接，依靠上阀盖螺栓预紧力通过降压套筒将阀座压紧。

进一步，所述降压套筒包括上下设置的第一内孔和第二内孔，且所述第一内孔的孔径大于第二内孔的孔径，所述双螺旋降压通道外径与第二内孔孔径配合，所述第一内孔的侧壁与所述压阀芯杆之间形成气室，且所述第一内孔的侧壁上设有通孔，所述气室通过所述双螺旋降压通道与所述流入腔连通，所述气室通过所述通孔与所述流出腔连通。通过变径的设置形成气室，气室可以用于气体缓存，减小气体的流速度，使通过通孔的气体更加稳定均匀。

进一步，为了保证降压套筒内孔与阀座内孔和上阀盖内孔的同心度，所述降压套筒下端周向设有第一导向凸台或凹槽，所述阀座上端周向设有与所述第一导向凸台或凹槽配合的第一导向凹槽或凸台；所述降压套筒上端周向设有第二导向凸台或凹槽，所述上阀盖下端周向设有与所述第二导向凸台或凹槽配合的第二导向凹槽或凸台。

进一步，所述上阀盖靠近所述降压套筒一端的内孔中设有导向套，所述导向套外侧与所述上阀盖内孔配合，所述压阀芯杆置于所述导向套内，所述导向套内孔与所述压阀芯杆外圆配合。在上阀盖内增加导向套，导向套依靠上阀盖内孔定位与阀芯外圆配合，在阀芯上下运动过程中起支撑和导向作用，提高阀芯在调节过程中稳定性和调节精度。

进一步，所述导向套表面设有渗氮层。导向套表面进行渗氮处理提高表面硬度和耐磨性。

进一步，为了提高阀体与阀座之间的密封性能，所述阀体与所述阀座的连接面上设有密封垫，所述阀体与阀座通过所述密封垫密封连接。

进一步，为了提高阀座与降压套筒之间的密封性能，所述阀座与所述降压套筒的连接面上设有密封垫，所述阀座与降压套筒通过所述密封垫密封连接。

具体的，为了延长使用寿命，所述密封垫为石墨密封垫。

进一步，为了实现压阀芯杆的安装和导向，所述上阀盖上端设有填料压板，所述填料压板与所述上阀盖固定连接，所述上阀盖靠近所述填料压板一端的内孔中从上到下依次连接的复合导向套、V形填料和弹簧，所述上阀盖内孔的侧壁设有弹簧限位面，所述弹簧下端与所述限位面接触。

进一步，所述填料压板的下端设有锥形面凹槽，所述复合导向套上端设有与所述锥形面凹槽配合的锥形面凸台。通过锥形面凹槽和凸台限制复合导向套与填料压板间的径向移动。

进一步，为了实现防尘和提高密封性能，所述复合导向套上周向设有三个环形槽，分别为第一环形槽、第二环形槽和第三环形槽，所述第一环形槽位于所述复合导向套上端的内孔处，所述第二环形槽位于所述复合导向套的外侧壁上，所述第三环形槽位于所述复合导向套下端的内孔处，所述第一环形槽设有防尘圈，所述第二环形槽内设有第一密封圈，所述第三环形槽内设有第二密封圈。采用第一密封圈和第二密封圈进行双重密封，密封效果更好。

具体的，所述防尘圈为唇形防尘圈，所述第一密封圈为O型圈，所述第二密封圈为星型密封圈。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种小流量高压差双螺旋降压控制阀，降压阀杆采用单座柱塞式阀芯头且表面堆焊司太立硬质合金，保证调节精度和表面硬度，提高抗冲蚀性能；采用双螺旋降压结构，逐级降压，保证每一节流位置处不产生闪蒸现象；双导向结构保证调节过程中运行平稳；直压式内件结构，安装维护方便快捷；采用双重密封结构，保证阀杆处的可靠密封，具有调节精度高，全开度范围内降压效果好，无闪蒸现象发生，内件使用寿命长，现场维护方便，产品适用范围广等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的最佳实施例的结构示意图；

图2是图1中压阀芯杆的结构示意图；

图3是图1中降压套筒的结构示意图；

图4是图1中阀座的结构示意图；

图5是图1中复合导向套的结构示意图；

图6是图1中A的放大示意图；

图7是图1中B的放大示意图。

图中：1、阀体，2、流入腔，3、流出腔，4、上阀盖，5、降压套筒，6、阀座，7、压阀芯杆，8、双螺旋降压通道，9、阀芯头，10、螺栓，11、第一内孔，12、第二内孔，13、气室，14、通孔，15、第一导向凹槽，16、第二导向凸台，17、第一导向凸台，18、第二导向凹槽，19、导向套，20、填料压板，21、螺母，22、螺杆，23、复合导向套，24、V形填料，25、弹簧，26、限位面，27、第一环形槽，28、第二环形槽，29、第三环形槽，30、防尘圈，31、第一密封圈，32、第一密封圈。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-7所示，本发明的一种小流量高压差双螺旋降压控制阀，包括阀体1和降压结构，阀体1内部设有流入腔2和流出腔3，降压结构连通流入腔2和流出腔3。

降压结构包括从上到下依次连接的上阀盖4、降压套筒5和阀座6以及设置在降压结构内孔中的压阀芯杆7，压阀芯杆7可沿内孔轴向移动，压阀芯杆7的侧壁上沿轴向设有双螺旋降压通道8，双螺旋降压通道8的螺旋旋向相反，且起始角度和螺距相等，双螺旋降压通道8通过增大流体通过的路线进行有效降压，采用等距螺旋可以更加均匀降压；压阀芯杆7向下延伸至阀座6内，且下端端部设有阀芯头9，阀芯头9为单座柱塞式阀芯头9，有线性流量特性和等百分比流量特性两种型面，阀芯头9表面堆焊司太立硬质合金，保证调节精度和表面硬度，提高抗冲蚀性能，阀座6下端的内孔孔径小于阀芯头9的最大外径，使阀芯头9卡接在阀座6内；上阀盖6通过螺栓10与阀体1上端固定连接，降压套筒5位于流出腔3内部，且位于双螺旋降压通道8外侧，阀座6与阀体1的内壁密封连接，通过螺栓10使上阀盖4、降压套筒5、阀座6与阀体1依次压紧，采用直压式阀座6，阀座6无需使用螺纹与阀体1直接连接，依靠上阀盖4螺栓10预紧力通过降压套筒5将阀座6压紧在阀体1上；为了提高阀座6与阀体1和上阀盖4之间的密封性能，在阀座6与阀体1和上阀盖4连接面上分别设有石墨密封垫5；

降压套筒5内孔从下向上呈内孔孔径逐渐增大的级阶梯结构，包括第一内孔11和第二内孔12，第一内孔11置于第二内孔12上端，且第一内孔11的孔径大于第二内孔12的孔径，第一内孔11的侧壁与压阀芯杆7之间形成用于缓存的气室13，气室13通过双螺旋降压通道8与流入腔2连通，第一内孔11的侧壁上设有多个通孔14，通孔14均匀分布在第一内孔11的侧壁上，且连通气室13与流出腔3，第二内孔12的孔径与阀座6内孔孔径相等，且均与双螺旋降压通道8的外径配合；为了保证降压套筒5内孔与阀座6和上阀盖4内孔的同心度，降压套筒5下端端面内孔处周向设有第一导向凹槽15，上端端面的外圆周上周向设有第二导向凸台16，阀座6上端端面的内圆周上周向设有与第一导向凹槽15配合的第一导向凸台17，上阀盖4下端面外圆周上周向设有与第二导向凸台16配合的第二导向凹槽18。

上阀盖4靠近降压套筒5一端的内孔中设有导向套19，导向套19外径与上阀盖4内孔配合，压阀芯杆7置于导向套19内，并穿过导向套19，导向套19内孔与压阀芯杆7外圆配合。上阀盖4内增加导向套19，导向套19依靠上阀盖4内孔定位与压阀芯杆7外圆配合，在压阀芯杆7上下运动过程中起支撑和导向作用，提高压阀芯杆7在调节过程中稳定性和调节精度。导向套19表面进行渗氮处理提高表面硬度和耐磨性。

上阀盖4上端设有填料压板20，压阀芯杆7上端向上延伸出填料压板20，填料压板20通过螺母21和螺杆22与上阀盖4固定连接，上阀盖4靠近填料压板20一端的内孔中从上到下依次连接的复合导向套23、V形填料24和弹簧25，上阀盖4内孔的侧壁设有弹簧限位面26，弹簧25下端与限位面26接触。填料压板20的下端设有锥形面凹槽，复合导向套23上端设有与锥形面凹槽配合的锥形面凸台，限制复合导向套23与填料压板20间的径向移动。为了实现防尘和提高密封性能，复合导向套23上周向设有三个环形槽，分别为第一环形槽27、第二环形槽28和第三环形槽29，第一环形槽27位于复合导向套23上端的内孔处，第二环形槽28位于复合导向套23的外侧壁上，第三环形槽29位于复合导向套23下端的内孔处，第一环形槽27内设有唇形防尘圈30，第二环形槽28内设有第一密封圈31，第三环形槽29内设有第二密封圈32，第一密封圈31为O型圈，第二密封圈32为星型密封圈，采用双重密封，密封效果更好。

工作原理，气路中的气体进入降压控制阀的流入腔2后，压力作用于阀芯头9上，控制压阀芯杆7使气体流入口打开，通过控制压阀芯杆7阀芯头9的打开程度调节流体流量，流体通过阀芯头9调节流量后再通过双螺旋降压通道8进行降压，两种结构结合在一起，一前一后，提高阀芯头9出口处的压力，这样分担在阀芯头9进口和出口处的压差就小了，消除了在阀芯头9出口处的闪蒸现象，实现降压。

附图中的箭头代表流体的流向。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (13)

1.一种小流量高压差双螺旋降压控制阀，包括阀体(1)和降压结构，所述阀体(1)内部设有流入腔(2)和流出腔(3)，所述降压结构连通所述流入腔(2)和流出腔(3)，其特征在于：所述降压结构包括压阀芯杆(7)，所述压阀芯杆(7)侧壁上沿轴向设有双螺旋降压通道(8)，所述双螺旋降压通道(8)的螺旋旋向相反。

2.如权利要求1所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述双螺旋降压通道(8)的起始角度和螺距相等。

3.如权利要求1或2所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述降压结构还包括从上到下依次连接的上阀盖(4)、降压套筒(5)和阀座(6)，所述上阀盖(4)与所述阀体(1)上端固定连接，所述降压套筒(5)置于所述流出腔(3)内部，所述阀座(6)与所述阀体(1)的内壁连接。

4.如权利要求3所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述压阀芯杆(7)的下端端部设有阀芯头(9)，所述阀芯头(9)为单座柱塞式阀芯头，阀芯头(9)外设有司太立硬质合金层。

5.如权利要求3所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述压阀芯杆(7)置于所述上阀盖(4)、降压套筒(5)和阀座(6)的内孔中，所述压阀芯杆(7)向上延伸出所述上阀盖(4)，向下延伸至所述阀座(6)内，所述降压套筒(5)套设在所述双螺旋降压通道(8)外侧，且所述双螺旋降压通道(8)外径与所述降压套筒(5)内孔孔径配合，所述流入腔(2)通过所述降压套筒(5)和双螺旋降压通道(8)与流出腔(3)连通。

6.如权利要求4所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述上阀盖(4)上设有与所述阀体(1)连接的螺栓(10)，通过所述螺栓(10)使所述上阀盖(4)、降压套筒(5)、阀座(6)和阀体(1)依次压紧。

7.如权利要求4所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述降压套筒(5)包括上下设置的第一内孔(11)和第二内孔(12)，且所述第一内孔(11)的孔径大于第二内孔(12)的孔径，所述双螺旋降压通道(8)外径与第二内孔(12)孔径配合，所述第一内孔(11)的侧壁与所述压阀芯杆(7)之间形成气室(13)，且所述第一内孔(11)的侧壁上设有通孔(14)，所述气室(13)通过所述双螺旋降压通道(8)与所述流入腔(2)连通，所述气室(13)通过所述通孔(14)与所述流出腔(3)连通。

8.如权利要求3所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述降压套筒(5)下端周向设有第一导向凹槽(15)或凸台，所述阀座(6)上端周向设有与所述第一导向凹槽(15)或凸台配合的第一导向凸台(17)或凹槽；所述降压套筒(5)上端周向设有第二导向凸台(16)或凹槽，所述上阀盖下端周向设有与所述第二导向凸台(16)或凹槽配合的第二导向凹槽(18)或凸台。

9.如权利要求3所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述上阀盖(4)靠近所述降压套筒(5)一端的内孔中设有导向套(19)，所述导向套(19)外侧与所述上阀盖(4)内孔配合，所述压阀芯杆(7)置于所述导向套(19)内，所述导向套(19)内孔与所述压阀芯杆(7)外圆配合。

10.如权利要求9所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述导向套(7)表面设有渗氮层。

11.如权利要求3-10任一项所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述上阀盖(4)上端设有填料压板(20)，所述填料压板(20)与所述上阀盖(4)固定连接，所述上阀盖(4)靠近所述填料压板(20)一端的内孔中从上到下依次连接的复合导向套(23)、V形填料(24)和弹簧(25)，所述上阀盖(4)内孔的侧壁设有弹簧(25)限位面(26)，所述弹簧(25)下端与所述限位面(26)接触。

12.如权利要求11所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述填料压板(20)的下端设有锥形面凹槽，所述复合导向套(23)上端设有与所述锥形面凹槽配合的锥形面凸台。

13.如权利要求11所述的小流量高压差双螺旋降压控制阀，其特征在于：所述复合导向套(23)上周向设有三个环形槽，三个环形槽从上到下分别为第一环形槽(27)、第二环形槽(28)和第三环形槽(29)，所述第一环形槽(27)位于所述复合导向套(23)上端的内孔处，所述第二环形槽(28)位于所述复合导向套(23)的外侧壁上，所述第三环形槽(29)位于所述复合导向套(23)下端的内孔处，所述第一环形槽(27)内设有防尘圈(30)，所述第二环形槽(28)内设有第一密封圈(31)，所述第三环形槽(29)内设有第二密封圈(32)。