CN106090271A - 一种可实现零泄漏的控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种可实现零泄漏的控制阀，包括阀体和阀芯，阀体内开有液氯流道，阀体两侧设有与液氯流道连通的进口和出口，阀芯包括阀芯本体以及阀座，水平放置U形的阀座安装在液氯流道的中部，阀座将所述液氯通道分隔成第一段流道和第二段流道，在堵块下端面上设有外径圆锥段，在阀座的两个竖直段上均开有连通腔体，阀杆竖直贯穿两个连通腔体，在沿圆锥段周向在其外壁上设有多个卡块，在连通腔体内壁上开有多个卡槽，在圆锥段的下端面固定有密封环。通过阀杆在竖直方向上的往复运动，即可实现液氯储罐与运输罐之间的连通与开闭，进而快速实现液氯充装过程中液氯流量的精确控制，避免因液氯的截流不及时或是截流精度差而导致液氯的泄漏。

Description

一种可实现零泄漏的控制阀

技术领域

本发明涉及一种液氯充装系统的控制阀门，具体是指一种可实现零泄漏的控制阀。

背景技术

在化工氯碱生产行业中，产品涉及到液氯等危化品，其销售充装有很大的难度，且充装手续十分繁多复杂；由于液氯具有毒性、易气化，一旦发生泄露，处理不及时或无法处理时，就会对人身造成严重伤害，从而引发重大安全事故，因此其充装要求严格，安全保障措施必须完善。液氯槽车进行时，槽车压力会随槽车内液氯温度上升而增加，一旦压力过高槽车罐体就有发生爆炸的危险。任何液氯容器，其充填系数均不得超过 80%，可见液氯充装过程中的准确计量就显得十分重要，不仅要考虑安全因素，而且作为效益单位，其计量精度也直接关系到销售业绩。然而，液氯的充装计量是一个受多种因素影响的复杂过程，如充装装置自身的选型及安装误差引起的计量误差、充装管道气液两相抽空引起的计量误差、环境温度引起的计量误差、外界振动干扰引起的误差等。同时为提高定量装车计量效益，降低计量误差带来的销售损失，选用一种既具有较高的计量精度、稳定性、又比较适合计量环境的质量流量计和即开即停的定量控制仪以提高安全性，就显得很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现零泄漏的控制阀，保证液氯在充装时的灵活调节，提高液氯的计量精度。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种可实现零泄漏的控制阀，包括阀体和阀芯，阀体内开有液氯流道，阀体两侧设有分别与液氯流道连通的进口和出口，所述阀芯包括阀芯本体以及与之配合的U形阀座，水平放置U形的阀座安装在液氯流道的中部，阀座将所述液氯通道分隔成第一段流道和第二段流道，所述阀芯本体包括阀杆和间隔设置在阀杆上的两个堵块，在堵块下端面上设有外径沿阀杆轴线方向向下递减的圆锥段，圆锥段套设在阀杆的外圆周壁上，所述阀座水平放置，且在阀座的两个竖直段上均开有与圆锥段相配合的连通腔体，阀杆竖直贯穿两个所述连通腔体，在沿所述圆锥段周向在其外壁上设有多个卡块，在连通腔体内壁上开有多个与所述卡块相适应的卡槽，在所述圆锥段的下端面固定有密封环，所述密封环的外径大于所述连通腔体下端开口的内径；在所述阀杆上设有两个正对连通腔体下端开口的导流块，所述导流块上段外径沿所述阀杆轴线向上递减，且沿所述导流块上段周向在其外壁上开有多个导流槽，所述导流槽的宽度沿沿所述阀杆轴线向下递增；在阀体上端安装有支撑体，支撑板固定在支撑体上端面，在支撑体中部开有空腔，在阀杆上端安装有驱动杆，所述驱动杆活动贯穿所述空腔、支撑板后向上延伸，在所述空腔内设置有填料，在阀体内部还设有止退块，止退块的上端面开有正对阀杆下端部的止退孔。

针对现有技术中，控制阀芯在使用时容易出现截流不精确而导致的泄漏问题，发明对现有的阀芯进行改进，在保证控制阀芯灵活调节的前提下，提高控制阀芯的截流精准度，以保证液氯在充装过程中的计量精度，减少液氯的损失同时提高液氯的充装效率；使用时，在阀体内开有液氯流道，而U形的阀座水平放置安装在液氯流道的中部，使得阀体的进口通过开设在阀座上的两个连通腔体与出口连通，充装前，圆锥段与连通腔体壁接触，同时卡块与卡槽相互配合，使得两个连通腔体实现一级密封，而圆锥段下端面上的密封环则实现连通腔体下端开口的二级密封，通过一级密封以及二级密封，使得液氯流道被完全封隔成两个部分，以维持控制阀芯对液氯储罐与外界的隔绝效果；充装时，液氯通过进口流入到U形阀座内壁与进口之间构成的第一段流道内，此时拨动阀杆，使得圆锥段与连通腔体壁之间逐渐分离，液氯则沿连通腔体与圆锥段之间的间隙进入到U形阀座外壁与出口之间构成的第二段流道内，最后经过出口注入至运输罐体内。通过阀杆在竖直方向上的往复运动，即可实现液氯储罐与运输罐之间的连通与开闭，进而快速实现液氯充装过程中液氯流量的精确控制，避免因液氯的截流不及时或是截流精度差而导致液氯的泄漏，以达到保证液氯在充装时的灵活调节，提高液氯的计量精度的目的。

其中，在阀杆上移直至圆锥段与连通腔体内壁完全脱离后，液氯快速通过连通腔体由第一段流道流入第二段流道中，此时第一段流道内的液氯会因位于上方的连通腔体下端开口内径较小而选择位于下方的连通腔体中流出，而第一段流道内绝大部分的液氯会对第二段流道内的正对位于下方的连通腔体下端开口的阀体内壁形成强烈冲击，严重时会导致阀体内壁受到剧烈碰撞而受损，发明人在阀杆上安装有两个正对连通腔体下端开口的导流块，且所述导流块的上段外径沿阀杆轴线朝上递减，即在连通腔体的下端形成一个圆锥状的导流面，使得第一段流道中的液氯同样分成两股流出，即第一股液氯在导流面的导引下沿位于上方的连通腔体下端开口处流出，而第二股液氯沿位于下方的连通腔体下端开口处流出，而第二股液氯在流入至第二段流道中后在导流面的导引下向四周扩散开，避免可对阀体内壁上的一点进行持续冲击，进而降低阀体内壁的受损率，同时保证由第一段流道分流至第二段流道中的两股液氯的流量趋于平衡，以保证阀体内上下两个部分的受力均衡，避免阀体内壁的下方过度磨损而降低其使用寿命。进一步地，在导流面上开有的多个导流槽能够提高在第一段流道和第二段流道中的导流效果，导流槽的宽度沿阀杆的轴向朝下递增，即在第一股液氯在流出时，第一股液氯在流通截面逐渐递减的导流槽内的流速会逐渐升高，即导流槽的对第一股液氯外排效果起到加强作用，使得在单位时间内沿位于上方的导流面流出的液氯流量增加；而在第二股液氯流出时，第二股液氯的在流通截面逐渐增加的导流槽内的流速会逐渐降低，即此时的导流槽对第二股液氯的流动速度起到减缓的作用，使得在单位时间内沿位于下方的导流面流出的液氯流量降低，以减小第二股液氯对阀体内部的冲击力度。

进一步地，阀体内液氯截止密封通过阀芯与阀座之间的配合来实现，而阀杆的驱动部分同样容易出现泄漏，因此发明人在阀体的上端面固定支撑体，支撑体的上端固定有支撑板，所述支撑板用于安装气缸等驱动部件，阀杆的上端安装有驱动杆，而支撑体中部设有空腔，空腔内填充有填料，驱动杆依次活动贯穿支撑体中的空腔以及支撑板后向上延伸，直至与驱动部件的输出端连接，同样地，在支撑体下端安装有密封垫，该密封垫能够将驱动杆的下端与空腔之间隔绝开，通过密封垫与填料对驱动杆的双重密封，可避免阀体内的液氯经阀芯的驱动部件处泄漏，并且，在支撑板与支撑体的连接处安装有轴套，驱动杆活动贯穿所述轴套，以保证驱动杆在与驱动部件输出端连接后能够在密封条件下实现上下往复运动。

所述卡块的宽度沿所述阀杆的轴线方向向下递减。卡块与卡槽的配合使得圆锥段与连通腔体壁之间的接触面积增大，即增加一级密封的密封效果，同时卡块的宽度沿阀杆的轴线方向向下递减，同样地连通腔体壁上的卡槽槽宽也沿阀杆的轴线方向向下递减，即在对液氯流道进行截断时可减小卡槽内的液氯残留量，并且卡块在与卡槽的接触过程中，卡块受到挤压而发生的形变量会在卡槽槽宽逐渐减小的部分中受到限制，即卡块与卡槽之间的相互作用力在沿阀杆轴向朝下的方向上递增，进而增大一级密封的密封效果。

所述密封环的纵向截面为水平放置的U形。作为优选，密封环的纵向截面为U形，即在阀杆的下移过程中，密封环逐渐与连通腔体的下端开口接触，直至卡槽与卡块完全契合，阀杆停止移动，此时密封环发生一定形变而对连通腔体的下端实现二级密封，而纵向截面为U形的密封环在与连通腔体发生相互挤压时，密封环外圆周部分的形变通过其U形部分而具备一定的形变空间，即防止了密封环上起到密封作用的部分不会造成内部作用应力集中而受损，以确保二级密封的稳定性，同时延长密封环的使用寿命。

所述卡块以及密封环均采用聚四氟乙烯材质。作为优选，液氯具备活泼的化学性质，同时具备腐蚀性，一般的作为密封介质的橡胶材料在液氯环境下的使用寿命较短，容易出现硬化开裂的现象，而发明人选用聚四氟乙烯材质作为卡块以及密封环的原材料，利用其良好的耐腐蚀性能，以保证在控制阀内保证一级密封以及二级密封的稳定性，同时延长卡块以及密封环的使用寿命，降低控制阀内部件更换的频率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过阀杆在竖直方向上的往复运动，即可实现液氯储罐与运输罐之间的连通与开闭，进而快速实现液氯充装过程中液氯流量的精确控制，避免因液氯的截流不及时或是截流精度差而导致液氯的泄漏，以达到保证液氯在充装时的灵活调节，提高液氯的计量精度的目的；

2、本发明的连通腔体壁上的卡槽槽宽也沿阀杆的轴线方向向下递减，即在对液氯流道进行截断时可减小卡槽内的液氯残留量，并且卡块在与卡槽的接触过程中，卡块受到挤压而发生的形变量会在卡槽槽宽逐渐减小的部分中受到限制，即卡块与卡槽之间的相互作用力在沿阀杆轴向朝下的方向上递增，进而增大一级密封的密封效果；

3、本发明选用聚四氟乙烯材质作为卡块以及密封环的原材料，利用其良好的耐腐蚀性能，以保证在控制阀内保证一级密封以及二级密封的稳定性，同时延长卡块以及密封环的使用寿命，降低控制阀内部件更换的频率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为阀芯本体的结构示意图；

图2为阀芯本体与阀体的装配图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-阀体、2-进口、3-止退孔、4-阀座、5-连通腔体、51-卡槽、6-阀芯本体、61-阀杆、62-堵块、63-圆锥段、64-卡块、65-密封环、66-导流块、67-导流槽、7-出口、8-密封垫、9-驱动杆、10-填料、11-支撑体、12-轴套、13-支撑板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括阀体1和阀芯，阀体1内开有液氯流道，阀体1两侧设有分别与液氯流道连通的进口2和出口7，所述阀芯包括阀芯本体6以及与之配合的U形阀座4，水平放置U形的阀座4安装在液氯流道的中部，阀座4将所述液氯通道分隔成第一段流道和第二段流道，所述阀芯本体6包括阀杆61和间隔设置在阀杆61上的两个堵块62，在堵块62下端面上设有外径沿阀杆61轴线方向向下递减的圆锥段63，圆锥段63套设在阀杆61的外圆周壁上，所述阀座4水平放置，且在阀座4的两个竖直段上均开有与圆锥段63相配合的连通腔体5，阀杆61竖直贯穿两个所述连通腔体5，在沿所述圆锥段63周向在其外壁上设有多个卡块64，在连通腔体5内壁上开有多个与所述卡块64相适应的卡槽51，在所述圆锥段63的下端面固定有密封环65，所述密封环65的外径大于所述连通腔体5下端开口的内径；在所述阀杆61上设有两个正对连通腔体5下端开口的导流块66，所述导流块66上段外径沿所述阀杆61轴线向上递减，且沿所述导流块66上段周向在其外壁上开有多个导流槽67，所述导流槽67的宽度沿沿所述阀杆61轴线向下递增；在阀体1上端安装有支撑体11，支撑板13固定在支撑体11上端面，在支撑体11中部开有，在阀杆61上端安装有驱动杆9，所述驱动杆9活动贯穿所述空腔、支撑板13后向上延伸，在所述空腔内设置有填料10，在阀体1内部还设有止退块，止退块的上端面开有正对阀杆61下端部的止退孔3。

针对现有技术中，控制阀芯在使用时容易出现截流不精确而导致的泄漏问题，发明对现有的阀芯进行改进，在保证控制阀芯灵活调节的前提下，提高控制阀芯的截流精准度，以保证液氯在充装过程中的计量精度，减少液氯的损失同时提高液氯的充装效率；使用时，在阀体1内开有液氯流道，而U形的阀座4水平放置安装在液氯流道的中部，使得阀体1的进口2通过开设在阀座4上的两个连通腔体5与出口7连通，充装前，圆锥段63与连通腔体5壁接触，同时卡块64与卡槽51相互配合，使得两个连通腔体5实现一级密封，而圆锥段63下端面上的密封环65则实现连通腔体5下端开口的二级密封，通过一级密封以及二级密封，使得液氯流道被完全封隔成两个部分，以维持控制阀芯对液氯储罐与外界的隔绝效果；充装时，液氯通过进口2流入到U形阀座4内壁与进口2之间构成的第一段流道内，此时拨动阀杆61，使得圆锥段63与连通腔体5壁之间逐渐分离，液氯则沿连通腔体5与圆锥段63之间的间隙进入到U形阀座4外壁与出口7之间构成的第二段流道内，最后经过出口7注入至运输罐体内。通过阀杆61在竖直方向上的往复运动，即可实现液氯储罐与运输罐之间的连通与开闭，进而快速实现液氯充装过程中液氯流量的精确控制，避免因液氯的截流不及时或是截流精度差而导致液氯的泄漏，以达到保证液氯在充装时的灵活调节，提高液氯的计量精度的目的。

其中，在阀杆61上移直至圆锥段63与连通腔体5内壁完全脱离后，液氯快速通过连通腔体5由第一段流道流入第二段流道中，此时第一段流道内的液氯会因位于上方的连通腔体5下端开口内径较小而选择位于下方的连通腔体5中流出，而第一段流道内绝大部分的液氯会对第二段流道内的正对位于下方的连通腔体5下端开口的阀体1内壁形成强烈冲击，严重时会导致阀体1内壁受到剧烈碰撞而受损，发明人在阀杆61上安装有两个正对连通腔体5下端开口的导流块66，且所述导流块66的上段外径沿阀杆61轴线朝上递减，即在连通腔体5的下端形成一个圆锥状的导流面，使得第一段流道中的液氯同样分成两股流出，即第一股液氯在导流面的导引下沿位于上方的连通腔体5下端开口处流出，而第二股液氯沿位于下方的连通腔体5下端开口处流出，而第二股液氯在流入至第二段流道中后在导流面的导引下向四周扩散开，避免可对阀体1内壁上的一点进行持续冲击，进而降低阀体1内壁的受损率，同时保证由第一段流道分流至第二段流道中的两股液氯的流量趋于平衡，以保证阀体1内上下两个部分的受力均衡，避免阀体1内壁的下方过度磨损而降低其使用寿命。进一步地，在导流面上开有的多个导流槽66能够提高在第一段流道和第二段流道中的导流效果，导流槽66的宽度沿阀杆1的轴向朝下递增，即在第一股液氯在流出时，第一股液氯在流通截面逐渐递减的导流槽66内的流速会逐渐升高，即导流槽66的对第一股液氯外排效果起到加强作用，使得在单位时间内沿位于上方的导流面流出的液氯流量增加；而在第二股液氯流出时，第二股液氯的在流通截面逐渐增加的导流槽66内的流速会逐渐降低，即此时的导流槽66对第二股液氯的流动速度起到减缓的作用，使得在单位时间内沿位于下方的导流面流出的液氯流量降低，以减小第二股液氯对阀体1内部的冲击力度。

进一步地，在阀体1内部还设有止退块，止退块的上端面开有正对阀杆61的止退孔3，在阀杆61下移的过程中，阀杆61的末端可沿止退孔3做直线运动，避免液氯在充装时对阀杆61以及圆锥段63造成冲击而导致阀杆61发生径向跳动，以提高阀芯本体6的控制精度。其中，阀体1内液氯截止密封通过阀芯与阀座4之间的配合来实现，而阀杆61的驱动部分同样容易出现泄漏，因此发明人在阀体1的上端面固定支撑体11，支撑体11的上端固定有支撑板13，所述支撑板13用于安装气缸等驱动部件，阀杆61的上端安装有驱动杆9，而支撑体11中部设有空腔，空腔内填充有填料10，驱动杆9依次活动贯穿支撑体11中的空腔以及支撑板13后向上延伸，直至与驱动部件的输出端连接，同样地，在支撑体11下端安装有密封垫8，该密封垫8能够将驱动杆9的下端与空腔之间隔绝开，通过密封垫8与填料10对驱动杆的双重密封，可避免阀体1内的液氯经阀芯的驱动部件处泄漏，并且，在支撑板13与支撑体11的连接处安装有轴套12，驱动杆9活动贯穿所述轴套12，以保证驱动杆9在与驱动部件输出端连接后能够在密封条件下实现上下往复运动。

所述卡块64的宽度沿所述阀杆61的轴线方向向下递减。卡块64与卡槽51的配合使得圆锥段63与连通腔体5壁之间的接触面积增大，即增加一级密封的密封效果，同时卡块64的宽度沿阀杆61的轴线方向向下递减，同样地连通腔体5壁上的卡槽51槽宽也沿阀杆61的轴线方向向下递减，即在对液氯流道进行截断时可减小卡槽51内的液氯残留量，并且卡块64在与卡槽51的接触过程中，卡块64受到挤压而发生的形变量会在卡槽51槽宽逐渐减小的部分中受到限制，即卡块64与卡槽51之间的相互作用力在沿阀杆61轴向朝下的方向上递增，进而增大一级密封的密封效果。

作为优选，密封环65的纵向截面为U形，即在阀杆61的下移过程中，密封环65逐渐与连通腔体5的下端开口接触，直至卡槽51与卡块64完全契合，阀杆61停止移动，此时密封环65发生一定形变而对连通腔体5的下端实现二级密封，而纵向截面为U形的密封环65在与连通腔体5发生相互挤压时，密封环65外圆周部分的形变通过其U形部分而具备一定的形变空间，即防止了密封环65上起到密封作用的部分不会造成内部作用应力集中而受损，以确保二级密封的稳定性，同时延长密封环65的使用寿命。

作为优选，液氯具备活泼的化学性质，同时具备腐蚀性，一般的作为密封介质的橡胶材料在液氯环境下的使用寿命较短，容易出现硬化开裂的现象，而发明人选用聚四氟乙烯材质作为卡块64以及密封环65的原材料，利用其良好的耐腐蚀性能，以保证在控制阀内保证一级密封以及二级密封的稳定性，同时延长卡块64以及密封环65的使用寿命，降低控制阀内部件更换的频率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可实现零泄漏的控制阀，包括阀体（1）和阀芯，阀体（1）内开有液氯流道，阀体（1）两侧设有分别与液氯流道连通的进口（2）和出口（7），其特征在于：所述阀芯包括阀芯本体（6）以及与之配合的U形阀座（4），水平放置U形的阀座（4）安装在液氯流道的中部，阀座（4）将所述液氯通道分隔成第一段流道和第二段流道，所述阀芯本体（6）包括阀杆（61）和间隔设置在阀杆（61）上的两个堵块（62），在堵块（62）下端面上设有外径沿阀杆（61）轴线方向向下递减的圆锥段（63），圆锥段（63）套设在阀杆（61）的外圆周壁上，所述阀座（4）水平放置，且在阀座（4）的两个竖直段上均开有与圆锥段（63）相配合的连通腔体（5），阀杆（61）竖直贯穿两个所述连通腔体（5），在沿所述圆锥段（63）周向在其外壁上设有多个卡块（64），在连通腔体（5）内壁上开有多个与所述卡块（64）相适应的卡槽（51），在所述圆锥段（63）的下端面固定有密封环（65），所述密封环（65）的外径大于所述连通腔体（5）下端开口的内径；在所述阀杆（61）上设有两个正对连通腔体（5）下端开口的导流块（66），所述导流块（66）上段外径沿所述阀杆（61）轴线向上递减，且沿所述导流块（66）上段周向在其外壁上开有多个导流槽（67），所述导流槽（67）的宽度沿沿所述阀杆（61）轴线向下递增；在阀体（1）上端安装有支撑体（11），支撑板（13）固定在支撑体（11）上端面，在支撑体（11）中部开有空腔，在阀杆（61）上端安装有驱动杆（9），所述驱动杆（9）活动贯穿所述空腔、支撑板（13）后向上延伸，在所述空腔内设置有填料（10），在阀体（1）内部还设有止退块，止退块的上端面开有正对阀杆（61）下端部的止退孔（3）。

2.根据权利要求1所述的一种可实现零泄漏的控制阀，其特征在于：所述卡块（64）的宽度沿所述阀杆（61）的轴线方向向下递减。

3.根据权利要求1所述的一种可实现零泄漏的控制阀，其特征在于：所述密封环（65）的纵向截面为水平放置的U形。

4.根据权利要求1所述的一种可实现零泄漏的控制阀，其特征在于：所述卡块（64）以及密封环（65）均采用聚四氟乙烯材质。