CN105179708A - 一种节能平衡高压阀及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节能平衡高压阀，包括阀体、阀芯、进流侧活塞装置、出流侧活塞装置、透镜垫、螺纹压板、阀座、接管、阀杆及阀盖，阀杆末端透过阀盖位于阀体内部，阀芯和阀座均位于阀体内部阀座安装在阀体内表面，阀体呈套筒状，并与阀盖连接，阀芯两端分别设进流侧活塞装置和出流侧活塞装置，进流侧活塞装置和出流侧活塞装置均包括活塞杆、活塞及活塞缸，接管共两根，并通过透镜垫、螺纹压板与阀体连接，其设计方法包括确定阀门运行工作环境，校核阀前阀后压差和生产制造共三步。本发明一方面可有效的使阀芯受到的介质作用力相互抵消，另一方面有效的避免阀芯在使用中震荡现象出现，避免发生介质堵卡现象，同时另可降低生产成本。

Description

一种节能平衡高压阀及设计方法

技术领域

本发明涉及一种压力阀设备，确切地说是一种节能平衡高压阀。

背景技术

目前现有技术中的高压阀多为单座阀和双座阀，其中单座结构形式的阀无论压差大与小，随着阀压力增大，其阀芯阀杆收到向上的力很大，所需执行器的输出力就越大，反之亦然，当压力、压差过大时要求执行器输出力过大时，极易造成阀芯振荡。且其“S”型流道复杂，影响介质流通；双座阀虽能适用于高压差情况，但其阀内结构复杂，其加工、装配精度要求高，且介质流道复杂，因双座密封缘故，相较于单座结构其密封等级不高，易泄漏。

发明内容

本发明的目的是提供本发明提供一种节能平衡高压阀及设计方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种节能平衡高压阀，包括阀体、阀芯、进流侧活塞装置、出流侧活塞装置、透镜垫、螺纹压板、阀座、接管、阀杆及阀盖，阀杆末端透过阀盖位于阀体内部，阀芯和阀座均位于阀体内部，且阀芯与阀杆连接并与阀座相抵，阀座安装在阀体内表面上，阀体呈套筒状，并与阀盖连接，阀芯两端分别设进流侧活塞装置和出流侧活塞装置，且进流侧活塞装置和出流侧活塞装置分别相对位于阀体两端，进流侧活塞装置和出流侧活塞装置均包括活塞杆、活塞及活塞缸，其中活塞缸安装在阀体上，活塞滑动安装在活塞缸内并活塞杆一端连接，活塞杆另一端与阀杆连接，接管共两根，并通过透镜垫、螺纹压板与阀体连接，且两接管均与阀体轴线相互垂直分布。

进一步的，所述的阀盖与阀体接触面出设密封垫。

进一步的，所述的活塞与活塞缸接触面上设至少一条密封环。

进一步的，所述的活塞缸与阀体为一体式结构。

一种节能平衡高压阀设计方法，包括如下步骤：

第一步，确定阀门运行工作环境，根据实际使用环境，确定阀门所运行的工作环境中介质的流量、流速及压力；

第二步，校核阀前阀后压差，根据第一步获取的介质的数据，根据相应的计算公式对阀芯阀前和阀后压差进行校核计算，并对阀杆直径尺寸、阀体内部导流腔尺寸进行进行计算，其中具体计算方式如下：

当下述尺寸有以下关系时：f≥c≥a，

因介质作用、阀杆⑧下端承受一向上大于等于零的受力：

F1=P1×[π(c/2)2-π(b/2)2]-P1×[π(a/2)2-π(b/2)2]

=P1×π(c2-a2)/4

因介质作用、阀杆⑧上端承受一向上大于等于零的受力：

F2=P2×[π(f/2)2-π(b/2)2]-P1×[π(c/2)2-π(b/2)2]

=P2×π(f2-c2)/4

综上所上述，阀杆⑧承受一向上受力为：

F=F1+F2=P1×π(c2-a2)/4+P2×π(f2-c2)/4

其中f:出流侧活塞直径

c:阀芯直径

a：进流侧活塞直径

第三步：生产制造，根据第二步计算获得的各组数据，进行阀芯组件的生产，并根据阀芯组件的结构生产与之相匹配的阀体结构，然后将阀芯与阀体组装即可。

进一步的，所述的当尺寸f趋近于c，c趋近于a，故而受力F向上且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差(|P1-P2|)可增大，此时高压阀总为流开阀；当f≤c≤a时，当尺寸a趋近于c，c趋近于f，故而受力F向下且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差（|P1-P2|)可增大，此时高压阀总为流闭阀。

本发明一方面可有效的使阀芯受到的介质作用力相互抵消，从而达到减小阀门驱动执行力和提高阀前阀后压差承受能力的目的，另一方面有效的避免阀芯在使用中震荡现象出现，并简化阀体结构，提高介质通过率，避免发生介质堵卡现象，同时另可简化加工工艺，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种节能平衡高压阀，包括阀体1、阀芯2、进流侧活塞装置3、出流侧活塞装置4、透镜垫5、螺纹压板6、阀座7、接管8、阀杆9及阀盖10，阀杆9末端透过阀盖10位于阀体1内部，阀芯2和阀座7均位于阀体1内部，且阀芯2与阀杆9连接并与阀座7相抵，阀座7安装在阀体1内表面上，阀体1呈套筒状，并与阀盖10连接，阀芯2两端分别设进流侧活塞装置3和出流侧活塞装置4，且进流侧活塞装置3和出流侧活塞装置4分别相对位于阀体1两端，进流侧活塞装置3和出流侧活塞装置4均包括活塞杆101、活塞102及活塞缸103，其中活塞缸103安装在阀体1上，活塞102滑动安装在活塞缸103内并活塞杆101一端连接，活塞杆101另一端与阀杆9连接，接管8共两根，并通过透镜垫5、螺纹压板6与阀体1连接，且两接管8均与阀体1轴线相互垂直分布。

本实施例中，所述的阀盖10与阀体1接触面出设密封垫11。

本实施例中，所述的活塞102与活塞缸103接触面上设至少一条密封环12。

本实施例中，所述的活塞缸103与阀体1为一体式结构。

如图2所示一种节能平衡高压阀设计方法，包括如下步骤：

第一步，确定阀门运行工作环境，根据实际使用环境，确定阀门所运行的工作环境中介质的流量、流速及压力；

第二步，校核阀前阀后压差，根据第一步获取的介质的数据，根据相应的计算公式对阀芯阀前和阀后压差进行校核计算，并对阀杆直径尺寸、阀体内部导流腔尺寸进行进行计算，其中具体计算方式如下：

当下述尺寸有以下关系时：f≥c≥a，

因介质作用、阀杆⑧下端承受一向上大于等于零的受力：

F1=P1×[π(c/2)2-π(b/2)2]-P1×[π(a/2)2-π(b/2)2]

=P1×π(c2-a2)/4

因介质作用、阀杆⑧上端承受一向上大于等于零的受力：

F2=P2×[π(f/2)2-π(b/2)2]-P1×[π(c/2)2-π(b/2)2]

=P2×π(f2-c2)/4

综上所上述，阀杆⑧承受一向上受力为：

F=F1+F2=P1×π(c2-a2)/4+P2×π(f2-c2)/4

其中f:出流侧活塞直径

c:阀芯直径

a：进流侧活塞直径

第三步：生产制造，根据第二步计算获得的各组数据，进行阀芯组件的生产，并根据阀芯组件的结构生产与之相匹配的阀体结构，然后将阀芯与阀体组装即可。

本实施例中，所述的当尺寸f趋近于c，c趋近于a，故而受力F向上且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差(|P1-P2|)可增大，此时高压阀总为流开阀；当f≤c≤a时，当尺寸a趋近于c，c趋近于f，故而受力F向下且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差（|P1-P2|)可增大，此时高压阀总为流闭阀。

本发明一方面可有效的使阀芯受到的介质作用力相互抵消，从而达到减小阀门驱动执行力和提高阀前阀后压差承受能力的目的，另一方面有效的避免阀芯在使用中震荡现象出现，并简化阀体结构，提高介质通过率，避免发生介质堵卡现象，同时另可简化加工工艺，降低生产成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种节能平衡高压阀,其特征在于：所述的节能平衡高压阀包括阀体、阀芯、进流侧活塞装置、出流侧活塞装置、透镜垫、螺纹压板、阀座、接管、阀杆及阀盖，所述的阀杆末端透过阀盖位于阀体内部，所述的阀芯和阀座均位于阀体内部，且阀芯与阀杆连接并与阀座相抵，所述的阀座安装在阀体内表面上，所述的阀体呈套筒状，并与阀盖连接，所述的阀芯两端分别设进流侧活塞装置和出流侧活塞装置，且所述的进流侧活塞装置和出流侧活塞装置分别相对位于阀体两端，所述的进流侧活塞装置和出流侧活塞装置均包括活塞杆、活塞及活塞缸，其中所述的活塞缸安装在阀体上，活塞滑动安装在活塞缸内并活塞杆一端连接，所述的活塞杆另一端与阀杆连接，所述的接管共两根，并通过透镜垫、螺纹压板分别与与阀体连接，且两接管均与阀体轴线相互垂直分布。

2.根据权利要求1所述的一种节能平衡高压阀,其特征在于：所述的阀盖与阀体接触面出设密封垫。

3.根据权利要求1所述的一种节能平衡高压阀,其特征在于：所述的活塞与活塞缸接触面上设至少一条密封环。

4.根据权利要求1所述的一种节能平衡高压阀,其特征在于：所述的活塞缸与阀体为一体式结构。

5.一种节能平衡高压阀设计方法，其特征在于：所述的节能平衡高压阀设计方法包括如下步骤：

第一步，确定阀门运行工作环境，根据实际使用环境，确定阀门所运行的工作环境中介质的流量、流速及压力；

第二步，校核阀前阀后压差，根据第一步获取的介质的数据，根据相应的计算公式对阀芯阀前和阀后压差进行校核计算，并对阀杆直径尺寸、阀体内部导流腔尺寸进行进行计算，其中具体计算方式如下：

当下述尺寸有以下关系时：f≥c≥a，

因介质作用、阀杆⑧下端承受一向上大于等于零的受力：

F1=P1×[π(c/2)2-π(b/2)2]-P1×[π(a/2)2-π(b/2)2]

=P1×π(c2-a2)/4

因介质作用、阀杆⑧上端承受一向上大于等于零的受力：

F2=P2×[π(f/2)2-π(b/2)2]-P1×[π(c/2)2-π(b/2)2]

=P2×π(f2-c2)/4

综上所上述，阀杆⑧承受一向上受力为：

F=F1+F2=P1×π(c2-a2)/4+P2×π(f2-c2)/4

其中f:出流侧活塞直径

c:阀芯直径

a：进流侧活塞直径

第三步：生产制造，根据第二步计算获得的各组数据，进行阀芯组件的生产，并根据阀芯组件的结构生产与之相匹配的阀体结构，然后将阀芯与阀体组装即可。

6.根据权利要求5所述的一种节能平衡高压阀,其特征在于：所述的当尺寸f趋近于c，c趋近于a，故而受力F向上且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差(|P1-P2|)可增大，此时高压阀总为流开阀；当f≤c≤a时，当尺寸a趋近于c，c趋近于f，故而受力F向下且很小，所需执行器输出力很小、节能，高压阀阀前阀后的压差（|P1-P2|)可增大，此时高压阀总为流闭阀。