CN1068629A - 循环阀 - Google Patents

Abstract

一种冷却离心泵的循环阀，包括一有一连接到离 心泵的第一腔和一连接到一流体出口的第二腔的阀 壳，一将流体从第一腔再引至离心泵的再循环口。位 于第一、二腔间的是一容许流体从第一腔流至第二腔 的止回阀装置。一允许流体从第一腔流至第二腔的 空心圆筒阀杆连接到止回阀装置上。止回阀装置由 一圆形盘构成，当第一腔流体压力超过第二腔流体压 力时止回阀装置就打开，而当第二腔流体压力接近第 一腔和中间腔内的压力时止回阀就闭合。一个在止 回阀盘和阀壳之间的双偏转角操纵面控制止回阀相 对于经过阀的流体流量的位置。

Description

本发明涉及一种循环阀，这种阀用于使流体再循环器至离心泵，以便在阀下游区域对泵送的流体的需用量最小时的间歇期间内不致对泵造成损坏。更具体地说，本发明涉及这样一种循环阀，它具有一个在止回阀盘和阀壳之间的双转角操纵面，以便使止回阀盘的位置和流量之间具有更为线性的关系。该阀还容许各种不同大小的螺旋形环咬接在止回阀盘上以改变阀的流量特性系数Cv和用相类似的环改变再循环流的Cv。第二偏转角在使高主流量应用（不带环）和低流量应用（带环）维持线性特性的同时，也为咬封环提供了空隙。

离心泵可用于各种各样的应用中。在低需要量的间歇期间内，常常希望能用一个出口装置使流体再循环至离心泵中以避免泵过热。过热是由于运行的泵与存在于泵内的稳定流体之间的热交换造成的。泵的过热降低了蒸汽压力，所导致的流体空穴能够破坏泵壳和叶轮。

循环阀常被用于离心泵以控制过热。一种常用的循环阀是在美国专利第4095611号中公开的一种调节流量控制阀。在该专利中公开的这种阀具有一个安置在两件式阀壳内的圆盘形止回阀件。在下游流体正常的需要量期间，该阀内的压力差会使其打开，以容许流体流过，而同时将流体再循环通路堵住。相反，在下游流体最小需要量期间内，盘形止回阀件又器至闭合的位置，从而打开流体再循环通路，以容许流体再循环器至泵中。

公开在美国专利第4243064号中的另一种循环阀具有一个圆形主阀盘和旁路阀盘，两阀沿轴向分置于一根连接阀杆的两端。在正常的流体流量期间，该连接阀杆移动至一个打开的位置，使流体流出主出口和旁出口。当流体流量最低时，旁路阀盘叠合在一个环形座上，该环形座致使流体从主出口再流向旁出口并再循环通过离心泵。

使用这种循环阀所遇到的问题是止回阀装置的运动与再循环流量之间的关系并不一定遵循线性关系。这样一种线性关系使再循环的量可以得到更精确的控制。

本发明的一个目的是提供一种循环阀，它具有一个在止回阀盘和阀壳之间的双偏转角操纵面，以便使止回阀的开放位置和再循环流体的流量之间具有线性关系。双偏转角的主要优点在于不论带有环或不带环都能维持良好的线性。而单体设计会更为经济。双偏转角容许使用一个廉价的环来改变主流量和维持良好的线性。

本发明的另一个目的是提供一种循环阀，其中的Cv可以通过在止回阀盘上设置不同大小的螺旋形环而很快地改变。

本发明再一个目的是提供一种可以预先设定的循环阀机构，以便通过预先设定圆筒形套筒在阀内的位置的方式提供给定的再循环流速。

还有一个目的是提供多个旁路进口通道，以便为同样大小的旁路阀杆提供更大的旁路流量。这种结构的另一个优点是当阀被打开以提供增大的主流量时，上部的旁路进口提供另一条通过阀杆的流道。

本发明的这些以及其它的目的及各种不同的特征和细节都将在下文予以详述。

本发明所公开的是一种用于冷却离心泵的低压循环阀。这种阀包括一个分成输入腔和输出腔的阀壳。阀壳有一个用于将流体从离心泵中引入至输入腔的进口和一个用于将流体通过输出腔排出壳外的出口。一个具有一根空心阀杆的止回阀将输入腔和输出腔分隔开。圆筒形空心阀杆有一个用于将流体从空心圆筒形阀杆中再导引至泵内的再循环口。止回阀打开时允许流体从输入腔流至输出腔，在闭合时流体则停止流动。一个弹簧将止回阀偏压向其闭合位置。最后，当止回阀闭合时，作为阀杆的一部分形成的循环阀会使再循环口打开，而当止器阀打开时则使该再循环装置闭合。一个位于止回器阀盘和阀壳之间的双偏转角操纵面使止回阀的打开位置和流量之间具有更为线性关系。

参照附图阅读，将对上面的概述及下面的详细描述有较好的理解。为了描述本发明，在图中示出了目前认为较佳的一个实施例，但是，应该理解到，本发明并不局限于所图示的精确结构布置及方法。

图1为本发明循环阀的一个实施例的直立截面图;

图2是该优选实施例中的双偏转角操纵面，止回阀的一部分和嵌在阀壳内的阀座在止回阀处于打开位置时的放大截面图;

图2a示出了一个能用于本发明的变更型的阀座;

图3是循环阀的一个变更型套筒插入件的截面图。

参看图1中的本发明循环阀。循环阀10包括一个阀体12，该阀体具有分别与进口18和出口20相连通的输入腔14和输出腔16。循环阀最好用一种抗腐蚀的材料制成，例如用铸铁或不锈钢制成。输入腔14和输出腔16由一条向内突出的环形肋条22予以分开，该环形肋条形成止回阀24的阀座。止回阀24纵向地装在阀体12内并由一个下凸起部26和一个上凸起部28导引其活动。下凸起部26与阀体12整体形成并与包含一个再循环通道30的阀杆导件29相连通，下文中将详述。上凸起部28支持在一个导环32上，该导环在出口20处固定在阀体12上端上。

止回阀包括一个圆盘34，一个由一个位于上凸起部28中心的上导引套筒38保持就位的导轴36，和一个由下凸起部26和阀杆导件29所导引的空心圆筒形阀杆42。止回阀24还在上导引套筒38和止回阀盘34之间装有一个螺旋式偏动弹簧44。螺旋弹簧44对处在全部打开和全部闭合位置之间的止回阀24起着弹簧加载的促动作用，并将止回阀24压向闭合的位置。当处于完全闭合位置时，止回阀盘34坐落在一个嵌入在从阀体12的壁延伸出的环形肋条22内的阀座嵌入体46上。此阀座嵌入体用在阀体是用铸铁制成的情况，它可以是一个由百分之二十五玻璃填充的特氟隆（teflon）制成的预制环。对于不锈钢的阀体则不需要该嵌入体。阀座46和阀盘34在止回阀盘34闭合时形成密封，使流体不致从输出腔16流入输入腔14。与止回阀盘34相接触的阀座面48相对于相应的止回阀盘面50成两度的角度。这一角度在阀座46和止回阀盘34之间围绕着止回阀盘34的整个圆周形成一个均匀的接触点，改进了闭合时止回阀24的底置。图2示出了止回阀24处于打开位置时阀座46和止回阀盘34之间的关系。根据阀座所用材料的弹性也可以采用其它的角度。图2a示出了另一种形式的阀座嵌入体46A和在闭合时接触止回阀盘的阀座面48A。在这里阀座嵌入体切削成倒V形，其每一个切削面最好与水平面成三度的角度。

图2示出了一个在输出腔16内在阀体12和止回阀24之间界定一个两段空隙的双偏转角操纵面，它包括一个邻接于一个第二偏转面54的基本上垂直的面52。第一面52界定了一个在阀体12和止回阀盘34之间的非倾斜的空隙。非倾斜的空隙在初始流量时使止回阀可从阀座直接提起。之后，第二面的偏转角利用增大的流量控制阀盘的提起。该面54包括一个第一较小的较缓角度部分54a和一个第二较陡角度部分54b。当下游的需要量增大时，经过止回阀的流体的流速也相应地增大。倾斜的空隙由于其双偏转角部分，使阀盘34的提起与流速增大有更为均匀或直线的关系。另一种方式是可以用一个小弯度圆角（末显示）来代替较缓角度部分54a使止回阀的运动更为均匀。又一种方式是用一个单一的圆角R，如图2中虚线所示，来代替两个该转角。倾斜的空隙的大小可以预先设定并通过绕止回阀盘34周围安置一个圆形环56的方式使其按要求加以更改。环56的大小限制了阀壳和阀盘之间流体能从中流过的空隙区域，从而控制阀10的Cv。

图1和3中所示的再循环通道30从输入腔14通向再循环口58。阀杆42是空心的，它包括阀杆进口62和64和多个出口小孔66。当止回阀坐定时，流体可以流过阀杆从小孔66进入再循环通道30。如图1所示的阀杆导件包含圆筒形的上、下杆套筒68、70，该上、下杆套筒压配合在衔接阀杆42的下凸起部内。上阀杆套筒68的下端相对于阀杆的位置确定小孔的开放和闭合，流体就是通过这些小孔从阀杆42逸出流入再循环通道30的。再循环口58包含一个开孔圈72，该开孔圈可以更换，所设置的开孔的直径控制着再循环流的Cv。

图3示出了一种改良型的套筒插入体74和76，该些套筒插入体放置在下凸起部内，然后通过压力将其弯折进凸起部内的环形凹槽78，78内，并锁定在位置上。

下面叙述该阀的操作情况。从离心泵涌出的流体通过进口18进入循环阀10，使输入腔14和阀杆42内充满了流体。在下游低需要量期间，输入腔14内的流体压力接近于输出腔20的流体压力，使止回阀24由弹簧44保持在闭合的位置上。其结果是进入阀10的流体通过阀杆进口62重新被引入阀杆内，然后通过旁路元件60。在止回阀24闭合情况下，阀杆42内的小孔66与通向再循环通路30的开孔对齐，固而容许流体通过旁路60流出。

在阀10的下游有需求时，在输入腔14和输出腔16之间形成有压力差。其中输入腔14内的流体压力大于输出腔16内的流体压力。当压力差超过弹簧44的预载时，止回阀24沿着纵向方向朝着其全部打开的位置移动。止回阀24朝着完全打开的位置的纵向移动使阀杆也移动，从而使小孔66向上抬起超出它们与再循环通路30对齐的位置，以致减小了和最后截断流体通过旁路元件60的流动。现在流入阀杆42的流体却是通过阀杆出口63排出并流径止回阀盘34。

止回阀24的打开导致止回阀盘34从阀座46上移开，从而消除了它们之间的密封，使流体能通过输出腔16流至出口20。在流体开始流动时，止回阀24移动至末倾斜的空隙中的垂直面52的顶部。当流体的需求量增大时，止回阀24继续朝着完全打开的位置移动。止回阀上提的速率由偏转角面54和面54与止回阀之间的倾斜空隙控制，使流速和止回阀盘的移动之间具有线性关系。

当下游的需要量减小时，输出腔16内的流体压力又增大，减小了它与输入腔14之间的压力差。当压力差的力小于弹簧44所产生的力时，弹簧44使止回阀24又恢复至其完全闭合的位置，再一次使阀盘34封抵在阀座46上。阀杆小孔66又重新与再循环通道30对齐，流体又通过阀杆42进入旁路60再循环至离心泵。

本行业中熟悉现有技术的人都知道，本发明的上述实施例可以进行各种变更而不偏离其广义的发明构思。因此，不言而喻，本发明并不局限于所公开的特定实施例，而是复盖在由权利要求书限定的本发明范围和精神内的所有变更。

Claims (19)

1、一种用于使冷却水再循环至离心泵的循环阀，它包括：

一个阀壳，该壳内有一个连接到一个离心泵装置的第一腔，一个连接到一个流体出口处的第二腔，一个将流体从所述离心泵引入所述第一腔的第一口，一个使流体通过所述第二腔排出所述阀壳的第二口，以及一个使流体从所述第一腔再引至所述离心泵的再循环口；

改变所述阀内Cv的装置；

位于所述第一和第二腔之间的止回阀装置，所述止回阀装置包括一个基本上是圆形的盘，当所述第一腔内的流体压力超过所述第二腔内的流体压力时，所述止回阀装置就被打开，而当所述第二腔内的流体压力接近于所述第一腔内的流体压力时就闭合；

控制通过所述再循环口的流体的流速的装置；

一个耦合在所述止回阀装置上并贯穿所述第一腔的可滑动空心阀杆，所述阀杆随着所述止回阀装置在打开和闭合之间的位置而滑动；

用于控制相对于流过所述止回阀的流体流的所述止回阀的位置和提起的结构装置；和

操动地耦合在所述止回阀装置上用于控制流体从所述第一腔通过所述再循环口的流动的再循环阀装置，所述再循环阀装置在所述止回阀装置打开阻止这种流动，而在所述止回阀装置闭合时容许这种流动。

2、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：它还包括将所述止回阀装置朝闭合位置推压的装置。

3、如权利要求2所述的循环阀，其特征在于：所述推压装置由一个螺旋形弹簧组成。

4、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述结构控制装置由一个在所述阀壳内所述第二腔内的双偏转角操纵面组成。

5、如权利要求4所述这循环阀，其特征在于所述双偏转角操纵面包括在所述第二腔内所述止回阀盘与所述阀壳之间的一个非倾斜空隙和一个倾斜空隙，所述倾斜空隙有一个与所述非倾斜空隙形成一个第一角度的第一部分和一个与所述非倾斜空隙形成一个比所述第一角度更陡的第二角度的第二部分。

6、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述结构控制装置由一个在所述阀壳内的所述第二腔内的圆角组成的。

7、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述止回阀装置由一个紧固装置将其固定就位。

8、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述止回阀盘当在闭合位置时坐落在一个嵌入在所述阀壳内的阀座上，所述阀座包括有用于改进座置状态的装置。

9、如权利要求8所述的循环阀，其特征在于：所述改进座置状态的装置包括接触所述止回阀盘的所述阀座的一个面，这个面相对于所述止回阀盘的相对应面成一个两度的角度。

10、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述改变所述循环阀内流体的流量特性系数Cv的装置包括一个嵌在所述止回阀盘内的可更换的螺旋状环。

11、如权利要求10所述的循环阀，其特征在于：所述螺旋状环控制所述倾斜空隙的宽度。

12、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述控制通过所述再循环口的流体的流速的装置包括位于所述阀壳和所述阀杆之间的圆筒形套筒。

13、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述控制通过所述再循环口的流体的流速的装置还包括一个安装在所述再循环口上的可调节的开孔板。

14、如权利要求12所述的循环阀，其特征在于：所述控制流体的流速的装置还可对所述圆筒形套筒进行可变定位以控制所述套筒之间的间隔的位置或尺寸。

15、如权利要求1所述的循环阀，其特征在于：所述阀杆包括多个容许流体从所述第一腔通过所述再循环口流动的小孔。

16、如权利要求1所述循环阀，其特征在于：所述阀杆包括多个槽沟，所述槽沟与所述小孔对齐形成一条通道供流体在所述止回阀装置闭合时从中流过。

17、如权利要求15所述的循环阀，其特征在于：所述控制所述止回阀的位置和提起的结构装置包括一个双偏转角控制面，是在所述止回阀盘与所述阀壳之间的一个非倾斜的空隙和一个倾斜的空隙。

18、如权利要求17所述的循环阀，其特征在于：所述改变在所述循环阀内流体的Cv的装置包括一个嵌在所述止回阀盘内的可更换的螺旋状环，以便允许改变所述倾斜的空隙的宽度。

19、如权利要求18所述的循环阀，其特征在于：所述止回阀盘当在闭合位置时坐落在一个嵌在所述阀壳内的阀座上，所述阀座提供改进的座置装置，所述座置装置包括所述阀座的一个面，所述面接触所述止回阀盘，它相对于所述止回阀盘的相对应的面成两度的角度。

Images