CN107061981B - 一种先导式蒸汽疏水阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于疏水阀领域，具体涉及一种先导式蒸汽疏水阀。包括具有主阀腔的阀体，所述主阀腔内设有浮球，所述阀体上部和下部分别设有与所述主阀腔相通设置的进气口和排液口，所述进气口与排液口之间还连通有排液通道，所述主阀腔的中上部腔壁上还设有可开合的出气孔，所述进气口上设有用于开合所述排液通道的且具有与所述进气口同轴设置的用于通气的节流管的主阀芯，所述节流管贯穿所述主阀芯连通所述主阀芯内外。本申请在进气口和出液口之间连排液通道进行先导水式的设计，大大提高了阀体的负载能力，阀体或适合应用到高压场所。本申请的节流管可以有效抑制蒸汽脉动，减少浮球振动，延长其工作寿命。

Description

一种先导式蒸汽疏水阀

技术领域

本发明属于疏水阀领域，具体涉及一种先导式蒸汽疏水阀。

背景技术

疏水阀被广泛应用在石油、化工、核电、人造板行业，应用及其广泛。疏水阀基本作用是将蒸汽系统中的凝结水、空气和二氧化碳气体尽快排出；同时最大限度地自动防止蒸汽的泄漏。疏水阀的好坏对环保与节能至关重要，尤其是对节能的影响，特别突出，其设计一直是该行业研究的热点。我们目前采用的疏水阀仍有部分是依靠进口的，但国产化率逐步提高。

疏水阀在蒸汽加热系统中起到阻汽排水作用，选择合适的疏水阀，可使蒸汽加热设备达到最高工作效率。疏水阀要能“识别”蒸汽和凝结水，才能起到阻汽排水作用。“识别”蒸汽和凝结水基于三个原理：密度差、温度差和相变。于是就根据三个原理制造出三种类型的疏水阀：分类为机械型、热静力型、热动力型。热动力型疏水阀，由于结构上和动作原理上的原因，水、汽是一起排的，误动作多，在没有水的情况下也会排汽，造成大量生蒸汽的浪费易损坏，使用寿命短。而机械型疏水阀（如杠杆全浮球、倒吊桶等）结构较简单，寿命长等原因，得到了广泛的使用。以杠杆浮球式疏水阀为例说明其工作原理。

（如图6）冷凝水从进口进入阀体，阀内水位上升，浮球也随之上浮。排放口通过浮球杆与浮球相连，随着冷凝水增多，浮球上升，逐渐打开疏水阀。阀的开度大小根据阀内冷凝水位调节，并可在最大冷凝水排量内，连续排放任何负荷冷凝水。在疏水阀冷态时阀“F”是完全打开的，空气就很容易在起机阶段被排出。当蒸气进入疏水阀，温度升高，装置“E”膨胀，推动阀“F”至阀座“G”，蒸汽就无法泄漏。在运行阶段进入阀内的空气聚集在阀的顶端，由于空气的温度较低，就使装置“E”收缩，空气便被排出。

存在的主要问题是，球阀在蒸汽脉动的作用下极易磨损，并且蒸汽的泄漏增加，迫使企业不得不更换新的疏水阀，另外，其承受的工作压力较小。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题提供一种先导式蒸汽疏水阀。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种先导式蒸汽疏水阀，包括具有主阀腔的阀体，所述主阀腔内设有浮球，所述阀体上部和下部分别设有与所述主阀腔相通设置的进气口和排液口，所述进气口与排液口之间还连通有排液通道，所述主阀腔的中上部腔壁上还设有可开合的出气孔，所述进气口上设有用于开合所述排液通道的且具有与所述进气口同轴设置的用于通气的节流管的主阀芯，所述节流管贯穿所述主阀芯连通所述主阀芯内外。

作为优选，所述进气口上与所述主阀腔连接的内端设有限位圈，所述节流管穿过所述限位圈，所述主阀芯内与所述节流管同轴设有开口于主阀芯内端的复位槽 ，所述节流管上套设有两端分别抵靠在限位圈外侧面和复位槽槽底面上的弹簧。

作为优选，所述进气口包括小口径的外段和大口径且与主阀芯适配的内段，所述内段跨设于所述排液通道顶部，所述主阀芯在无液体压力时在弹簧的作用力下顶在内段和外段之间形成的具有限位阶的主阀口上从而堵住排液通道的上端口。

作为优选，所述主阀腔内的腔壁上固设有铰接有连杆的铰接点，所述连杆另一端连接浮球，所述连杆中部连接有随浮球的升降上升或下降来控制排液口的内端开合的开合堵头。

作为优选，所述主阀腔内底部设有具有开口于顶部的阀门的控液位副腔，所述主阀腔通过控液位副腔与所述排液口连接，所述开合堵头与所述控液位副腔顶部的开口对应配合控制主阀腔内液体从控液位副腔流出。

作为优选，所述控液位副腔顶部的开口上设有以开口中心为中心围设的若干导杆，所述开合堵头至少下部设于所述导杆之间并可沿导杆上下移动。

作为优选，所述出气孔上设有排空阀，所述排空阀为双金属片阀，所述双金属片阀包括固设于出气孔上的具有与出气孔对应的通孔的法兰盘，固设于法兰盘并位于主阀腔内的支撑架，固设于所述支撑架上的两片叠设的金属片，固设于金属片上并对应法兰盘上的通孔设置且可根据金属片的热胀冷缩对通孔进行打开或封堵的阀口堵头。

双金属片的设计是通过两片膨胀系数不同的金属片在温度变化时变形，带动阀口堵头工作。

作为优选，所述出气孔设于与所述进气口相对的主阀腔腔壁一侧，所述进气口和出液口位于所述主阀腔的同一侧。

作为优选，所述主阀腔腔壁中上部还开设有通气孔，所述通气孔上设有反向通气阀，所述反向通气阀包括具有与通气孔相通的堵头腔的通气阀座，设置于所述通气阀座上朝向主阀腔中心的座面上的通气阀支撑架，固设于所述支撑架上的与所述座面平行的两片叠设的通气阀金属片，设于所述堵头腔内的通气阀堵头，穿设于所述座面上且两端分别连接通气阀堵头和通气阀金属片的阀杆，以及连接于阀体外且与所述通气孔相通连接的回气管；所述座面上开有与所述堵头腔相通设置的用于穿过所述阀杆且口径大于所述阀杆直径的通气阀口。

反向通气阀的开合动作正好与排空阀相反，当主阀腔送入蒸汽时通气阀金属片受热膨胀变形将阀杆外推，从而使得通气阀堵头不再堵住通气阀口，进入主阀腔内的蒸汽通过回气管送回到蒸汽系统，更加节能，同时也保证了主阀腔内的蒸汽恒温流通，降低因主阀腔内的蒸汽自身降温造成的主阀芯开合的次数增加，进一步减少了蒸汽的流失，以及装置运动带来的损坏，延长了装置的使用寿命。

作为优选，所述主阀腔的顶部为设有手动排空阀，所述回气管外由内向外依次包覆有保温层和隔热层。

上述结构的设置确保送回蒸汽系统的是蒸汽而不是凝结水，提高蒸汽的利用率，设计时可以尽可能以最短的距离即最短的回气管将蒸汽送回，进一步降低热量损失。

作为优选，所述主阀芯包括较粗的与所述内段内径适配的前段和较细的后段，所述后段外壁上均布有若干沿主阀芯轴向设置的用于与所述内段壁面适配以便稳固主阀芯往复运动的导条，相邻导条之间形成增流通道，所述前段的长度小于所述排液通道上端口的直径，所述内段上部壁面上还设有位于排液通道靠近主阀腔一侧的上方的用于防止所述前段的后端面过度向主阀腔一侧移动使得排液通道与所述内段不相通的限位部。

与内段口径适配的前段以及导条的设置，保证了主阀芯稳定地沿内段往复移动、不易故障性地易位的同时又保证了在主阀口打开时所有的气液不仅可从排液通道、节流管通过，还可以从增流通道通过，从而又进一步加大了流量，提高了本装置我负载能力，提高了排液效率。限位部的设置确保前段不会堵住内段的靠近主阀腔的一侧的部分，以确保增流通道能够起来通气液的作用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本申请在进气口和出液口之间连排液通道进行先导水式的设计，大大提高了阀体的负载能力，阀体或适合应用到高压场所。

2、本申请的节流管可以有效抑制蒸汽脉动，减少浮球振动，延长其工作寿命。

3、手动检修阀的设计可以用于应急场合和故障检测。

4、采用双金属片的温度感知和排空阀，有利于对蒸汽中的空气排空。

5、本申请的疏水阀结构简单、巧妙，阻汽排水效果好、效率高，蒸汽浪费少，不易泄漏，部件不易损坏，使用寿命长。

6、本申请当大流量凝结水在自身重力、蒸汽压力下、以及由于水封住节流管口造成主阀腔内蒸汽冷凝产生浮球腔内的负压时，主阀芯被向主阀腔内推，主阀芯克服弹簧压力向主阀腔移动，打开阀口，水可快速从排液通道流走，同时，部分水和蒸汽会随压力从节流管进入主阀腔，当温度低于双金属片设定温度时，排空阀打开，排出空气，当主阀腔里充满蒸汽时，排空阀关闭，主阀腔里的蒸汽压力逐步上升，当主阀芯两侧的压力相等时，在弹簧力的作用下，主阀芯关闭，完成排水阻汽作用。此时，若管道中产生少量凝结水时，不足以打开主阀芯，则少量凝结水直接流入主阀腔，达到一定量的时候，浮球抬起，打开主阀腔排液阀口，使得主阀腔里压力迅速降低，负压使得主阀芯打开，大量的水通过主阀口排走，主阀腔浮球下降，堵住排汽阀口，主阀腔压力又上升，使得主阀芯关闭。

附图说明：

图1是本申请结构示意图；

图2是排空阀即双金属片阀结构示意图；

图3是反向通气阀结构示意图；

图4是具有前、后段的主阀芯装配结构示意图；

图5是具有前、后段的主阀芯结构示意图；

图6是现有疏水阀结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例一：

一种先导式蒸汽疏水阀，包括具有主阀腔13的阀体，所述主阀腔内设有浮球7，所述阀体上部和下部分别设有与所述主阀腔相通设置的进气口1和排液口10，所述进气口与排液口之间还连通有排液通道12，所述主阀腔的中上部腔壁上还设有可开合的出气孔，所述进气口上设有用于开合所述排液通道的且具有与所述进气口同轴设置的用于通气的节流管4的主阀芯2，所述节流管贯穿所述主阀芯连通所述主阀芯内外。

所述进气口上与所述主阀腔连接的内端设有限位圈101，所述节流管穿过所述限位圈，所述主阀芯内与所述节流管同轴设有开口于主阀芯内端的复位槽 21，所述节流管上套设有两端分别抵靠在限位圈外侧面和复位槽槽底面上的弹簧3。

所述进气口包括小口径的外段和大口径且与主阀芯适配的内段，所述内段跨设于所述排液通道顶部，所述主阀芯在无液体压力时在弹簧的作用力下顶在内段和外段之间形成的具有限位阶的主阀口11上从而堵住排液通道的上端口。

所述主阀腔内的腔壁上固设有铰接有连杆8的铰接点，所述连杆另一端连接浮球，所述连杆中部连接有随浮球的升降上升或下降来控制排液口的内端开合的开合堵头81。

所述主阀腔内底部设有具有开口于顶部的阀门9的控液位副腔131，所述主阀腔通过控液位副腔与所述排液口连接，所述开合堵头与所述控液位副腔顶部的开口对应配合控制主阀腔内液体从控液位副腔流出。

实施例二：

与上述实施例不同处在于所述出气孔上设有排空阀6，所述排空阀为双金属片阀。述双金属片阀包括固设于出气孔上的具有与出气孔对应的通孔的法兰盘61，固设于法兰盘并位于主阀腔内的支撑架62，固设于所述支撑架上的两片叠设的金属片63，固设于金属片上并对应法兰盘上的通孔设置且可根据金属片的热胀冷缩对通孔进行打开或封堵的阀口堵头64。

双金属片的设计是通过两片膨胀系数不同的金属片在温度变化时变形，带动阀口堵头工作。

所述出气孔设于与所述进气口相对的主阀腔腔壁一侧，所述进气口和出液口位于所述主阀腔的同一侧。

实施例三：

与上述实施例不同处在于所述主阀腔的顶部为设有手动排空阀5。

实施例四：

与上述实施例不同处在于所述控液位副腔顶部的开口上设有以开口中心为中心围设的若干导杆132，所述开合堵头至少下部设于所述导杆之间并可沿导杆上下移动。

实施例五：

与上述实施例不同处在于所述主阀芯包括较粗的与所述内段内径适配的前段和较细的后段，所述后段外壁上均布有若干沿主阀芯轴向设置的用于与所述内段壁面适配以便稳固主阀芯往复运动的导条22，相邻导条之间形成增流通道23，所述前段的长度小于所述排液通道上端口的直径，所述内段上部壁面上还设有位于排液通道靠近主阀腔一侧的上方的用于防止所述前段的后端面过度向主阀腔一侧移动使得排液通道与所述内段不相通的限位部24。

与内段口径适配的前段以及导条的设置，保证了主阀芯稳定地沿内段往复移动、不易故障性地易位的同时又保证了在主阀口打开时所有的气液不仅可从排液通道、节流管通过，还可以从增流通道通过，从而又进一步加大了流量，提高了本装置我负载能力，提高了排液效率。限位部的设置确保前段不会堵住内段的靠近主阀腔的一侧的部分，以确保增流通道能够起到通气液的作用。

上述疏水阀工作原理是：

排空阶段：开始工作时候，管道里是冷态凝结水和空气，在管道压力的作用下，进入进气口1里，作用力加到主阀芯2上，主阀芯克服弹簧3的弹簧力的作用向右移动，主阀口11打开，冷凝水和空气通过排液口10进入外部一般接集水管。与此同时，冷凝水和空气通过节流管4进入到有浮球7的主阀腔里，冷凝水使得浮球7浮起，阀门9打开，液体也通过排液通道2排出。为避免气封现象，在温度低的时候，双金属片6处于平展状态，排空阀6处的阀门打开，空气被排出，实现快速启动。

止汽阶段：当冷凝水和空气排空后，蒸汽进入进气口1，同时也通过节流管4进入浮球7的主阀腔里，双金属片收到蒸汽热量变形，6处的孔被封闭，这时的浮球因液位低也下沉，阀口9也封闭，当主阀芯2的左右两侧的压力平衡后，主阀芯2在弹簧3的作用力下将阀芯紧紧的压在阀口上，蒸汽也被封住了。

排气阶段：当管道里集聚了热的凝结水的时候，进水口被凝结水封闭。浮球腔的蒸汽冷凝，形成负压，冷凝水进入浮球腔，同时，浮球在凝结水的作用下浮起，阀口9打开，浮球腔的压力迅速降低，在蒸汽压力下，主阀芯2迅速向右移动，主阀口打开，凝结水被排出。蒸汽又畅通的进入浮球腔，主阀芯又关闭。凝结水排放的同时，蒸汽重新开始进入疏水阀，新的一个周期又开始了。通过计算设计使得阀口总是在凝结水液位以下，即主阀腔内的水未流完还在阀口以上时阀口即补关闭，从而一直形成水封，保证无蒸汽泄漏。

排空：浮球腔中如果混着空气和二氧化碳气体，温度也比蒸汽低，这时双金属片动作，排空阀就会排出空气。

实施例六：

与上述实施例不同处在于所述主阀腔腔壁中上部还开设有通气孔，所述通气孔上设有反向通气阀601，所述反向通气阀包括具有与通气孔相通的堵头腔6011的通气阀座6012，设置于所述通气阀座上朝向主阀腔中心的座面6013上的通气阀支撑架6015，固设于所述支撑架上的与所述座面平行的两片叠设的通气阀金属片6016，设于所述堵头腔内的通气阀堵头6017，穿设于所述座面上且两端分别连接通气阀堵头和通气阀金属片的阀杆6018，以及连接于阀体外且与所述通气孔相通连接的回气管6019；所述座面上开有与所述堵头腔相通设置的用于穿过所述阀杆且口径大于所述阀杆直径的通气阀口6014。

反向通气阀的开合动作正好与排空阀相反，当主阀腔送入蒸汽时通气阀金属片受热膨胀变形将阀杆外推，从而使得通气阀堵头不再堵住通气阀口，进入主阀腔内的蒸汽通过回气管送回到蒸汽系统，更加节能，同时也保证了主阀腔内的蒸汽恒温流通，降低因主阀腔内的蒸汽自身降温造成的主阀芯开合的次数增加，进一步减少了蒸汽的流失，以及装置运动带来的损坏，延长了装置的使用寿命。

所述回气管外由内向外依次包覆有保温层602和隔热层603。上述结构的设置确保送回蒸汽系统的是蒸汽而不是凝结水，提高蒸汽的利用率，设计时可以尽可能以最短的距离即最短的回气管将蒸汽送回，进一步降低热量损失。

Claims (8)

1.一种先导式蒸汽疏水阀，包括具有主阀腔（13）的阀体，所述主阀腔内设有浮球（7），其特征在于：所述阀体上部和下部分别设有与所述主阀腔相通设置的进气口（1）和排液口（10），所述进气口与排液口之间还连通有排液通道（12），所述主阀腔的中上部腔壁上还设有可开合的出气孔，所述进气口上设有用于开合所述排液通道的且具有与所述进气口同轴设置的用于通气的节流管（4）的主阀芯（2），所述节流管贯穿所述主阀芯连通所述主阀芯内外；所述主阀腔腔壁中上部还开设有通气孔，所述通气孔上设有反向通气阀（601），所述反向通气阀包括具有与通气孔相通的堵头腔（6011）的通气阀座（6012），设置于所述通气阀座上朝向主阀腔中心的座面（6013）上的通气阀支撑架（6015），固设于所述支撑架上的与所述座面平行的两片叠设的通气阀金属片（6016），设于所述堵头腔内的通气阀堵头（6017），穿设于所述座面上且两端分别连接通气阀堵头和通气阀金属片的阀杆（6018），以及连接于阀体外且与所述通气孔相通连接的回气管（6019）；所述座面上开有与所述堵头腔相通设置的用于穿过所述阀杆且口径大于所述阀杆直径的通气阀口（6014）；所述进气口上与所述主阀腔连接的内端设有限位圈（101），所述节流管穿过所述限位圈，所述主阀芯内与所述节流管同轴设有开口于主阀芯内端的复位槽 （21），所述节流管上套设有两端分别抵靠在限位圈外侧面和复位槽槽底面上的弹簧（3）。

2.根据权利要求1所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述进气口包括小口径的外段和大口径且与主阀芯适配的内段，所述内段跨设于所述排液通道顶部，所述主阀芯在无液体压力时在弹簧的作用力下顶在内段和外段之间形成的具有限位阶的主阀口（11）上从而堵住排液通道的上端口。

3.根据权利要求1所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述主阀腔内的腔壁上固设有铰接有连杆（8）的铰接点，所述连杆另一端连接浮球，所述连杆中部连接有随浮球的升降上升或下降来控制排液口的内端开合的开合堵头（81）。

4.根据权利要求3所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述主阀腔内底部设有具有开口于顶部的阀门（9）的控液位副腔（131），所述主阀腔通过控液位副腔与所述排液口连接，所述开合堵头与所述控液位副腔顶部的开口对应配合控制主阀腔内液体从控液位副腔流出。

5.根据权利要求4所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述控液位副腔顶部的开口上设有以开口中心为中心围设的若干导杆（132），所述开合堵头至少下部设于所述导杆之间并可沿导杆上下移动。

6.根据权利要求1所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述出气孔上设有排空阀（6），所述排空阀为双金属片阀，所述双金属片阀包括固设于出气孔上的具有与出气孔对应的通孔的法兰盘（61），固设于法兰盘并位于主阀腔内的支撑架（62），固设于所述支撑架上的两片叠设的金属片（63），固设于金属片上并对应法兰盘上的通孔设置且可根据金属片的热胀冷缩对通孔进行打开或封堵的阀口堵头（64）。

7.根据权利要求1所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述主阀腔的顶部为设有手动排空阀（5），所述回气管外由内向外依次包覆有保温层（602）和隔热层（603）。

8.根据权利要求2所述一种先导式蒸汽疏水阀，其特征在于：所述主阀芯包括较粗的与所述内段内径适配的前段（201）和较细的后段（202），所述后段外壁上均布有若干沿主阀芯轴向设置的用于与所述内段壁面适配以便稳固主阀芯往复运动的导条（22），相邻导条之间形成增流通道（23），所述前段的长度小于所述排液通道上端口的直径，所述内段上部壁面上还设有位于排液通道靠近主阀腔一侧的上方的用于防止所述前段的后端面过度向主阀腔一侧移动使得排液通道与所述内段不相通的限位部（24）。