CN107013691A - 变能调控阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变能调控阀，其特征是阀芯下端周边设有与阀芯轴线呈15‑25度倾斜角的阀芯密封面，阀座筒下部内壁设有与阀座筒轴线呈15‑25度倾斜角并与阀芯密封面相配合的阀座筒密封面，阀座筒密封面上端的阀座筒内壁设有与阀座筒轴线呈35‑45度倾斜角的缓存面，阀座筒缓存面与阀芯密封面和阀芯外壁形成纳垢槽腔，阀座筒的筒壁上上下至少设有三组通流孔，每组通流孔至少由一对相对称的消能孔，本发明将极具冲刷破坏力的“湍流”变成没有冲刷破坏力的“紊流”，使“阀”的密封面完好无损，这一设计原则，从根本上剔除了因高能流体对调控设备造成的冲刷损坏，具有安全可靠、维修方便、使用寿命长等优点，特别适用于高温、高压、能量传递、转换的生产型企业。

Description

变能调控阀

技术领域

本发明涉及阀门技术，具体地说是一种运行中没有高能流体冲蚀、没有系统残留物疙伤、挤压，导致密封面、调节窗口损坏，长期保证严密性和调控精度的阀门。

背景技术

众所周知，阀门中的流量调节阀被广泛应用于火力发电、石油化工等热能动力系统中，特别是在火力发电、石油化工等热力系统中的应用更为普遍，流量调节阀设有阀体，阀体内设有圆柱形阀座孔，阀座孔下设有与阀座孔相连通的进液腔，阀座孔中部的阀体上设有出液腔，进液腔和出液腔分别经阀体内的通道与进液口和出液口相连接，阀座孔内设有与阀座孔相配合的筒形阀座，阀座内设有阀杆，阀杆下端设有阀芯。

如文件号为CN 2931957 Y的专利文献公开了一种“免冲刷截止阀”，其设有阀体、阀芯、阀杆、支架、手轮和密封装置，其特征在于阀体内设有筒形阀座，筒形阀座内设有阀芯，筒形阀座内壁下部设有阀座密封面，筒形阀座的筒壁上设有通流窗口，阀座筒下端通过密封垫圈与阀座孔相连接，筒形阀座的上端经阀盖或螺栓与阀体相连接。”,这种阀的阀芯下端面的周边设有与阀杆轴线呈倾斜状的锥台形阀芯密封面，阀座内壁下部设有与阀芯密封面相配合的阀座密封面，阀芯经密封面和密封垫圈进行关闭或开启；阀座的筒壁上设有通流孔，阀座筒下端抵在阀座孔台上，阀座的上端设有中央带阀杆孔的阀盖，阀盖经螺栓与阀体相连接，阀杆的上端穿过阀盖上的阀杆孔与手轮相连接。其不足：一是在小微量调节时，易出现“微开冲损” 现象，大大降低了阀门使用寿命。在阀门入口压力一定的情况下，阀芯开度越小，阀芯、阀座密封面所承受的冲刷力越大，如果阀芯长时间的处于很小的开度，阀芯、阀座的密封面将会被损坏 ；二是调节流量时流量调节不准确、流量波动大和产生较大的噪音。

为克服上述技术的不足，文件号为CN 104930197 A的专利文献公开了 “一种流量调节阀”，其“设有阀体，阀体内设有圆柱形阀座孔，阀体上设有经阀座孔相连通的进液腔和出液腔，进液腔和出液腔分别经阀体通道与进液口和出液口相连接，阀座孔内设有与阀座孔相配合的筒形阀座，筒形阀座内设有阀杆，阀杆下端设有阀芯，阀芯下端面的周边设有与阀杆轴线呈倾斜状的锥台形阀芯密封面，阀座筒下部内壁设有与阀芯密封面相配合的筒形阀座密封面，筒形阀座的筒壁上设有通流孔，阀座筒下端抵在阀座孔台阶上，筒形阀座的上端设有中央带阀杆孔的阀盖，阀盖经螺栓与阀体相连接，其特征在于阀芯下端设有筒状导流套，导流套壁上设有流量调节窗口，流量调节窗口由三角形窗口和长方形窗口上下两层组成，上层是顶角朝上的三角形窗口，筒状阀座由阀座和阀筒组成，阀座的内径小于阀筒内径，阀座外壁中部设有装配凸台，阀体内出液口设有与阀座的装配凸台下端部配合的装配凹槽，阀座经装配凸台和装配凹槽与阀体相连接，阀筒下端内壁设有与阀座的装配凸台上端部配合的装配凹槽，阀筒经装配凹槽和装配凸台与阀座相连接，阀筒和阀座经阀盖和螺栓固定在阀体内。”，这种阀的“所述阀座筒下端部内壁设有流量调节凸台，流量调节凸台上端距密封面 的间距 h 至少为 5 mm，以与阀芯上的导流套共同形成纳垢槽，以容纳管道内的杂物，流量调节凸台的上端面可以是与阀座轴线相垂直的平面，也可以是与阀座轴线40-50 度夹角的斜面，以更好地排除纳垢槽内的杂物，此面的与流量调节凸台交叉处又称为流量调节面，其与导流套配合实现对流量的调节。”，其“流量调节凸台的上端面可以是与阀座轴线相垂直的平面，也可以是与阀座轴线 40-50 度夹角的斜面，” ，密封面为“平面或与阀座轴线 40-50 度夹角的斜面”时，密封面内容易存有杂物，另外，“纳垢槽”设置在阀芯密封面下，对阀的“密封面”造成磨损是密封面上的“杂物”，“密封面”下的“杂物”对密封面不易造甩磨损，其设置不合理。

综上所述，应用的高温、高压的阀门，极易被高能流体冲蚀损坏。通过对流体调控阀门损坏的原因分析，确定了不可避免的因素有两个：一是剧烈运动高能的流体（湍流），对阀门流道上的“阀芯、阀座”密封面，产生很快的冲饰损坏；二是系统内部残留的“焊渣、焊条头儿”等硬质颗粒物，会伴随流体的运动，对“阀芯、阀座”密封面的撞击、挤压，对其密封性能造成破坏；三是调节型阀门，因流体对过流窗口及密封面冲刷破坏，调节特性不断恶化。最后无法调控流量。上述导致了高能流体系统所用阀门，很快就会丧失严密性。主要表现在流体调、控功能被破坏，隔离阀内漏严重。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，从根本上剔除导致调、控阀门损坏的因素，杜绝流体对密封面的冲刷破坏，自动调整流体能量的结构。将“湍流调控为紊流”，避免残留物对密封面撞击、挤压造成的损坏，提供一种密封面不被残留物损伤、关闭时可对密封面彻底清扫的结构，使安装在高温、高压热能动力系统中的调节阀、隔离阀、疏水阀、排污阀、最小流量阀都实现长期不内漏、免维护、节能减排的成效。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种变能调控阀，设有阀体，阀体内设有阀座孔、进液孔和出液孔，阀座孔内设有与阀座孔相配合的阀座筒，阀座筒内设有带阀杆的阀芯，阀座筒的筒壁上设有通流孔，阀芯下端设有筒状导流套，阀座筒下端抵在阀座孔台阶上，阀座筒上端设有中央带阀杆孔的阀盖，阀盖经螺栓与阀体相连接，其特征在于阀芯下端周边设有与阀芯轴线呈15-25度倾斜角的阀芯密封面，阀座筒下部内壁设有与阀座筒轴线呈15-25度倾斜角并与阀芯密封面相配合的阀座筒密封面，阀座筒密封面上端的阀座筒内壁设有与阀座筒轴线呈35-45度倾斜角的缓存面，阀座筒缓存面与阀芯密封面和阀芯外壁形成纳垢槽腔，阀座筒的筒壁上上下至少设有三组通流孔，每组通流孔至少由一对相对称的消能孔。

本发明所述阀芯下端设有筒状导流套，筒状导流套为上端封闭、下端内壁呈喇叭状开口的圆形桶体，导流套前、后壁上对称地设有边角弧形过渡的等腰梯形，等腰梯形的下端两侧分别设有向外的凹槽，形成底端带排污槽的流量调节窗口；导流套左、右两侧壁上对称地设有边角弧形过渡的等腰梯形，等腰梯形的中部两侧分别设有向外的凹槽，形成中部带排污槽的流量调节窗口，以快速、及时地排除阀体内的杂物。

本发明所述的筒状导流套的下端设有内壁呈喇叭状的底部裙边，底部裙边上的筒状导流套壁上设有流量调节窗口，底部裙边的高度高于阀座密封面的高度，以保护阀座密封面不被“残留物”麽擦损坏。为保证阀门关闭时，没有“残留物”在密封面处堆积，筒状导流套下端内壁呈喇叭状开口的底部裙边使阀芯、阀座的结构配合关闭时，让流体产生清扫阀座密封面的功能。

本发明所述的阀芯和阀杆为一体模锻成型，阀体或阀盖分别采用一体模锻成型，不允许有铸造件及焊接工艺，以确保高温、高压工作状态下的膨胀系数相同，确保阀门的安全使用；阀芯和阀座筒为同一种材料，不允许有堆焊物，材料要有很好的抗腐蚀性能，有很好的高温硬度。

本发明所述的阀杆上端设有带外螺纹的下连接块，操作杆下设有带内螺纹的上连接块，上连接块和下连接块经螺纹相连接，旋转操作杆经上连接块和下连接块使阀杆上下移动，以达到手动调控阀芯位置和控制阀门的目的。

本发明所述的阀杆上端联轴器与操作杆固定连接，操作杆上端设有驱动螺母机构，驱动螺母机构经轴承与定位套相连接，定位套经支杆与阀体中的阀盖相连接，以达到电动调控阀芯位置和控制阀门的目的。

本发明所述阀体的进液孔和出液孔的轴线重合为同一轴线，以方便安装和维修。

本发明确保密封面无残留物，阀体内的残留沉淀会堆积在纳垢槽腔，开启密封面时在底部裙边的虹吸作用下快速排出阀体，对密封面无磨损，阀座筒壁上的消能孔采用有自动消减流体动能的结构，将极具冲刷破坏力的“湍流”，变成没有冲刷破坏力的“紊流”。使“流体调控阀”的密封面完好无损，这一设计原则，从根本上剔除了因高能流体对调控设备造成的冲刷损坏，筒状导流套上的流量调节窗口和下端部的底部裙边是为保护阀芯、阀座密封面不被“系统残留物”损伤，阀芯须有一定开度后，才建立流量。阀门全开时，阀芯过流窗口底部裙边儿上部边缘，要高于阀座密封面的物理高度，用于保护阀座密封面，不被“残留物”麽擦损坏。为保证阀门关闭时，没有“残留物”在密封面处堆积，阀芯、阀座的结构配合关闭时，让流体产生清扫阀座密封面的功能，可以用于流量调节、压力调节并具有隔离截止功能，具有安全可靠、维修方便、使用寿命长等优点，特别适用于高温、高压、能量传递、转换的生产型企业。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明中阀体与阀芯的一种结构示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明中阀座筒的示意图。

图5是本发明中阀座筒与阀芯相配合的示意放大图。

图6是本发明中阀芯、阀杆的结构示意图。

图7是本发明中阀芯与筒状导流套的示意图。

图8是本发明中筒状导流套展开示意图。

图9是本发明手动操作杆的结构示意图。

图10是本发明中电动操作杆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图所示，一种变能调控阀，设有阀体1，阀体内设有阀座孔、进液孔和出液孔，阀座孔内设有与阀座孔相配合的阀座筒2，阀座筒2内设有带阀杆3的阀芯4，阀座筒2的筒壁上设有通流孔5，阀芯4下端设有筒状导流套6，阀座筒2下端抵在阀座孔台阶上，阀座筒2上端设有中央带阀杆孔的阀盖7，阀盖7经螺栓与阀体1相连接，上述的阀芯4和阀杆3为一体模锻成型，阀体1或阀盖7分别采用一体模锻成型，不允许有铸造件及焊接工艺，以确保高温、高压工作状态下的膨胀系数相同，确保阀门的安全使用；阀芯4和阀座筒2为同一种材料，不允许有堆焊物，材料要有很好的抗腐蚀性能，有很好的高温硬度。

本发明所述阀芯4下端周边设有与阀芯轴线呈15-25度倾斜角的阀芯密封面41，阀座筒2下部内壁设有与阀座筒轴线呈15-25度倾斜角并与阀芯密封面相配合的阀座筒密封面42，阀座筒密封面42上端的阀座筒内壁设有与阀座筒轴线呈35-45度倾斜角的缓存面43，阀座筒缓存面43与阀芯密封面41和阀芯外壁形成纳垢槽腔43-3，阀芯4下端周边设有与阀芯轴线最佳为20度倾斜角的阀芯密封面41，相对应地阀座筒2下部内壁设有与阀座筒轴线呈20度倾斜角并与阀芯密封面相配合的阀座筒密封面42，如果上述角订小于15度，一方面加工非常困难，另一方面造成密封面过长（高），不应用于阀门的密封，如果上述密封面大于25度，虽然密封面的长度短（低）了，但是密封面处很容易夹带杂质。一方面造成密封面密封不严，另一方面杂质严重磨损密封面，使阀芯的使用寿命缩短，所以提出本发明的密封面角度最佳是20度，如图5所示；阀座筒2的筒壁上上下至少设有三组通流孔，每组通流孔至少由一对相对称的消能孔2，如图4所示；其中的阀芯4下端周边与阀芯轴线为20度倾斜角的阀芯密封面为最佳密封角度，这个角度使阀芯在有一定开度（高度）后，才建立（产生）流量。可以充分保护阀芯、阀座筒密封面不被外来物损伤，纳垢槽腔43-3是为保证阀门关闭时，堆积外来物，当阀芯开启一定高度时，堆积的杂物快速流过密封面，不对阀芯密封面41和阀座筒密封面42产生磨损，上述20度的密封角和在密封面上端设纳垢槽腔43-3的结构，有利用流体自动清扫阀座密封面的功能，使阀芯和阀座筒的使用寿命延长。

本发明所述阀芯下端设有筒状导流套6，筒状导流套6为上端封闭、下端内壁呈喇叭状开口的圆形桶体，如图7所示，导流套前、后壁上对称地设有边角弧形过渡的等腰梯形，等腰梯形的下端两侧分别设有向外的凹槽，形成底端带排污槽的流量调节窗口61；导流套左、右两侧壁上对称地设有边角弧形过渡的等腰梯形，等腰梯形的中部两侧分别设有向外的凹槽，形成中部带排污槽的流量调节窗口62，以快速、及时地排除阀体内的液体和杂物，减小液体产生的噪音。

本发明所述的筒状导流套6的下端设有内壁呈喇叭状的底部裙边63，底部裙边63上的筒状导流套壁上设有流量调节窗口，底部裙边63的高度高于阀座密封面42的高度，以保护阀座密封面不被“残留物”麽擦损坏。为保证阀门关闭时，没有“残留物”在密封面处堆积，筒状导流套下端内壁呈喇叭状开口的底部裙边使阀芯、阀座的结构配合关闭时，让流体产生清扫阀座密封面的功能。

本发明所述的阀杆3上端经链接装置与手动操作杆31连接，如图9所示，链接装置由上连接块33和下连接块34组成，阀杆3上端设有带外螺纹的下连接块33，操作杆31下端设有带内螺纹的上连接块32，上连接块和下连接块经螺纹相连接，一般采用梯形螺纹连接，旋转操作杆31经上连接块和下连接块使阀杆3上下移动，以达到手动调控阀芯位置和控制阀门的目的。

本发明所述的阀杆3上端联轴器35与电动操作杆34固定连接，所述联轴器为一卡箍，电动操作杆34上端设有驱动螺母机构，如图10所示，驱动螺母机构经轴承与定位套相连接，定位套经支杆与阀体中的阀盖相连接，以达到电动调控阀芯位置和控制阀门的目的。

另外，本发明所述阀体的进液孔和出液孔的轴线重合为同一轴线，以方便安装和维修。

本发明确保密封面无残留物，阀体内的残留沉淀会堆积在纳垢槽腔，开启密封面时在底部裙边的虹吸作用下快速排出阀体，对密封面无磨损，阀座筒壁上的消能孔采用有自动消减流体动能的结构，将极具冲刷破坏力的“湍流”，变成没有冲刷破坏力的“紊流”。使“流体调控阀”的密封面完好无损，这一设计原则，从根本上剔除了因高能流体对调控设备造成的冲刷损坏，筒状导流套上的流量调节窗口和下端部的底部裙边是为保护阀芯、阀座密封面不被“系统残留物”损伤，阀芯须有一定开度后，才建立流量。阀门全开时，阀芯过流窗口底部裙边儿上部边缘，要高于阀座密封面的物理高度，用于保护阀座密封面，不被“残留物”麽擦损坏。为保证阀门关闭时，没有“残留物”在密封面处堆积，阀芯、阀座的结构配合关闭时，让流体产生清扫阀座密封面的功能，可以用于流量调节、压力调节并具有隔离截止功能，具有安全可靠、维修方便、使用寿命长等优点，特别适用于高温、高压、能量传递、转换的生产型企业。

Claims (10)

1.一种变能调控阀，设有阀体，阀体内设有阀座孔、进液孔和出液孔，阀座孔内设有与阀座孔相配合的阀座筒，阀座筒内设有带阀杆的阀芯，阀座筒的筒壁上设有通流孔，阀芯下端设有筒状导流套，阀座筒下端抵在阀座孔台阶上，阀座筒上端设有中央带阀杆孔的阀盖，阀盖经螺栓与阀体相连接，其特征在于阀芯下端周边设有与阀芯轴线呈15-25度倾斜角的阀芯密封面，阀座筒下部内壁设有与阀座筒轴线呈15-25度倾斜角并与阀芯密封面相配合的阀座筒密封面，阀座筒密封面上端的阀座筒内壁设有与阀座筒轴线呈35-45度倾斜角的缓存面，阀座筒缓存面与阀芯密封面和阀芯外壁形成纳垢槽腔，阀座筒的筒壁上上下至少设有三组通流孔，每组通流孔至少由一对相对称的消能孔。

2.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于阀芯下端设有筒状导流套，筒状导流套为上端封闭、下端内壁呈喇叭状开口的圆形桶体，导流套前、后壁上对称地设有边角弧形过渡的等腰梯形，等腰梯形的下端两侧分别设有向外的凹槽，形成底端带排污槽的流量调节窗口；导流套左、右两侧壁上对称地设有边角弧形过渡的等腰梯形，等腰梯形的中部两侧分别设有向外的凹槽，形成中部带排污槽的流量调节窗口。

3.根据权利要求2所述的一种变能调控阀，其特征在于筒状导流套的下端设有内壁呈喇叭状的底部裙边，底部裙边上的筒状导流套壁上设有流量调节窗口，底部裙边的高度高于阀座密封面的高度。

4.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于阀芯下端周边设有与阀芯轴线呈20度倾斜角的阀芯密封面，阀座筒下部内壁设有与阀座筒轴线呈20度倾斜角并与阀芯密封面相配合的阀座筒密封面。

5.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于阀芯和阀杆为一体模锻成型。

6.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于阀体或阀盖分别采用一体模锻成型。

7.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于阀芯和阀座筒为同一种材料。

8.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于下阀杆上端设有带外螺纹的下连接块，带梯形螺纹的上阀杆下部，设有带内螺纹的上连接块，上连接块和下连接块经螺纹相连接，旋转操作杆经上连接块和下连接块使阀杆上下移动。

9.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于上、阀杆中间的连接机构，由驱动螺母操作的上杆与连接机构为锁定连接。

10.根据权利要求1所述的一种变能调控阀，其特征在于阀体的进液孔和出液孔的轴线重合为同一轴线。