CN107131353A - 一种双向低操作力矩高压截止阀 - Google Patents

一种双向低操作力矩高压截止阀 Download PDF

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Abstract

一种双向低操作力矩高压截止阀,其内设置的阀瓣的一端和活塞缸内腔配合构成的空间为平衡腔,通过通道与导流孔的相互配合将第一流道内的介质引入平衡腔,实现平衡腔内压力和第一通道内压力平衡,克服了介质力的影响,采用较小的阀杆操作力即可实现阀瓣与阀体间的可靠密封。本发明具有可双向使用、密封可靠、耐压能力强、结构紧凑等特点,满足高压力、大通径流动介质管道用截止阀的使用要求,因采用本申请中的低操作力矩结构设计,与传统截止阀相比,该方案可以显著减小阀杆、阀盖、支架等零部件的工作载荷,进而减小相关零部件的结构尺寸和重量,使得截止阀结构更紧凑。

Description

一种双向低操作力矩高压截止阀
技术领域
本发明涉及一种装置,尤其是涉及一种双向低操作力矩高压截止阀。
背景技术
截止阀是指关闭件阀瓣沿阀座中心线移动的阀门,在管道上主要起切断作用。由于其启闭过程中密封面间摩擦力小、使用寿命长、开启高度小、制造成本低、便于维修等优点,被广泛应用于石油化工、船舶、电站、冶金、海洋工程等领域。传统截止阀在关闭阀门时,由于阀瓣承受阀体入口压力的影响,造成阀门操作力矩较大,并随阀门介质压力的升高和通径的增大而加剧,严重制约了截止阀在高压、大通径管道上的应用。
查新表明,为了解决截止阀上述问题,已出现两种低操作力矩截止阀,一种是内旁通式截止阀,另一种是柱塞式自平衡式截止阀。前者内旁通式截止阀安装使用时要求阀门进出口与传统形式相反,后者柱塞式截止阀为单向压力自平衡结构,二者均不适用于双向承压环境。
本发明双向低操作力矩高压截止阀利用阀瓣压力自平衡原理,同时采用压力自紧密封结构设计,发明的截止阀具有操作力矩小、可双向使用、密封可靠、耐压能力强、结构紧凑等特点。
发明内容
本发明的目的是为解决上现有的截止阀不适用于双向承压环境的问题,提供一种双向低操作力矩高压截止阀。
本发明为解决上述技术问题的不足,所采用的技术方案是:
一种双向低操作力矩高压截止阀,包括开设有端部流口和侧壁流口的阀体,阀体端部流口连通第一流道,阀体侧壁流口连通第二流道,阀体远离第一流道的一端上盖设有阀盖,所述的阀体内设置有活塞缸,活塞缸内滑动设置有轴向截面呈工字型的阀瓣,阀瓣内沿轴向插设有一根阀杆,阀杆通过阀瓣盖卡设在阀瓣内,阀杆远离阀瓣的一端依次贯穿活塞缸和阀盖并延伸至阀体外部以便于与手轮或执行机构连接来调整阀杆,阀杆带动阀瓣在活塞缸内往复滑动,并通过阀瓣远离阀杆的一端封堵端部流口实现阀门关闭状态下的截流作用,阀瓣的一端和活塞缸内腔配合构成的空间为平衡腔,阀杆的外壁上开设有与平衡腔连通的通道,阀瓣靠近端部流口的一端上开设有用于将通道与第一流道连通的导流孔,通过通道与导流孔的相互配合将第一流道内的介质引入平衡腔,阀瓣底部设计有导流孔,阀杆头部与阀瓣球面接触,阀杆从其一端端部沿轴向铣两个对称平面,平面长度延伸至平衡腔内,从而形成通道,以便把介质从阀瓣底部导流孔顺利引入活塞缸平衡腔内,实现平衡腔内压力和第一通道内压力平衡,因采用上述低操作力矩结构设计,克服了介质力的影响,采用较小的阀杆操作力即可实现阀瓣与阀体间的可靠密封。
所述的平衡腔有效截面面积与阀瓣密封面的有效面积相等,以便于在从第一流道通入介质时,平衡腔对阀瓣产生作用力与第一流道内介质对阀瓣产生作用力相互平衡,从而减小阀杆承受的作用力,阀瓣两端部靠近中间连接部位的一面的投影面积相等,以实现从第二流道通入介质时,阀瓣承受的向上和向下的作用力相等。
所述的阀体靠近阀盖一端的内壁上嵌设有四开环,四开环配合楔形垫卡设在活塞缸的端部限制活塞缸上移,四开环上支撑有牵制板,牵制板通过牵制螺栓固定在活塞缸上以将活塞缸固定在阀体内。
所述的阀体和活塞缸与楔形垫接触部位设置有堆焊层。
所述的阀瓣与阀体配合面上设置有堆焊层。
堆焊层均采用堆焊奥氏体不锈钢或堆焊硬质合金而形成覆层,以增大密封面的硬度,提高密封面的耐蚀、耐冲刷性能。
所述的阀杆与活塞缸接触面之间设置有上密封圈,阀瓣与活塞缸接触面之间设置有密封圈。
所述的阀杆与活塞缸连接的一端直径小于阀杆与阀瓣连接一端的直径,两段结合处加工有锥形台阶,该锥形台阶与活塞缸内腔端部的锥形孔配合形成倒密封结构,以便于在在阀门开启时可有效减小介质对上密封圈的影响,提高上密封圈的使用寿命。
上密封圈采用两道进行密封,有效提高阀杆与阀盖间密封可靠性。
所述的阀瓣盖与阀瓣直接通过螺纹连接。
所述的阀盖通过紧固件固定在阀体上
本发明的有益效果是:本发明双向低操作力矩高压截止阀具有操作力矩小、可双向使用、密封可靠、耐压能力强、结构紧凑等特点,满足高压力、大通径流动介质管道用截止阀的使用要求,因采用本申请中的低操作力矩结构设计,与传统截止阀相比,该方案可以显著减小阀杆、阀盖、支架等零部件的工作载荷,进而减小相关零部件的结构尺寸和重量,使得截止阀结构更紧凑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图示标记:1、阀体;2、阀瓣;3、阀杆;4、阀瓣盖;5、活塞缸;6、楔形垫;7、四开环;8、牵制板;9、紧固件;10、阀盖;11、牵制螺栓;12、上密封圈;13、密封圈;14、导流孔,A、第一流道;B、第二流道。
具体实施方式
图中所示,具体实施方式如下:
一种双向低操作力矩高压截止阀,包括开设有端部流口和侧壁流口的阀体1,阀体1端部流口连通第一流道A,阀体1侧壁流口连通第二流道B,阀体远离第一流道A的一端上盖设有阀盖10,阀体和阀盖直接通过法兰配合连接在一起,并阀盖10通过紧固件9固定在阀体1上,紧固件9为若干螺栓,所述的阀体1内设置有活塞缸5,活塞缸5内滑动设置有轴向截面呈工字型的阀瓣2,阀瓣为一个两头为圆盘状中间为圆柱状的异形件,阀瓣的一端开设有凹槽,阀瓣2的该沉孔内内沿轴向插设有一根阀杆3,阀瓣2的该沉孔内通过螺纹配合的方式拧入阀瓣盖4,阀杆3上的轴肩通过阀瓣盖4卡设在阀瓣2内,阀杆3远离阀瓣2的一端依次贯穿活塞缸5和阀盖10并延伸至阀体1外部与手轮或执行机构连接,阀杆3带动阀瓣2在活塞缸5内往复滑动,所述的阀杆3与活塞缸5连接的一端直径小于阀杆3与阀瓣2连接一端的直径,阀杆3不同径的两段结合处加工有锥形台阶过渡,该锥形台阶与活塞缸5内腔端部的锥形孔配合形成倒密封结构,并通过阀瓣2远离阀杆3的一端封堵端部流口实现阀门关闭状态下的截流作用,阀瓣2的一端和活塞缸5内腔配合构成的空间为平衡腔,阀杆3的外壁上开设有与平衡腔连通的通道,阀瓣2靠近端部流口的一端上开设有用于将通道与第一流道A连通的导流孔14,通过通道与导流孔14的相互配合将第一流道A内的介质引入平衡腔,阀瓣底部设计有导流孔,阀杆伸入阀瓣内的一端端部与阀瓣球面接触,以减小导流孔流入液体对阀杆的冲击力,阀杆的该端部沿轴向铣有对称两平面,以便把介质从阀瓣底部导流孔顺利引入活塞缸平衡腔内,平衡腔的有效截面面积与阀瓣2密封面的有效面积相等,阀瓣2两端部靠近中间连接部位的一面的投影面积相等,从而形成低操作力矩结构,因为通过介质对阀瓣作用力的相互抵消,减小了介质带来的高压作用力,从而减小了调整阀杆所需的力。
所述的阀体1靠近阀盖10一端的内壁上嵌设有四开环7,四开环7配合楔形垫6卡设在活塞缸5的端部限制活塞缸5上移,四开环7上支撑有牵制板8,牵制板8通过牵制螺栓11固定在活塞缸5上以将活塞缸5固定在阀体1内。
所述的阀杆3与活塞缸5接触面之间设置有上密封圈12,所述的阀体1和活塞缸5与楔形垫6接触部位设置有堆焊层,阀瓣2与活塞缸5接触面之间设置有密封圈13,所述的阀瓣2与阀体1配合面上设置有堆焊层。
阀杆3端部与阀瓣2为球面接触,阀杆3与阀瓣2轴孔内壁之间是间隙配合;四开环(又称为四合环为行业内所共用的支撑件)7卡在阀体1端部凹槽内;牵制板8压紧四开环7,通过牵制螺栓11与活塞缸5连接;活塞缸5和阀体1端部之间通过楔形垫6密封;阀杆3与活塞缸5之间由上密封圈12密封;阀门启闭时阀瓣3在活塞缸5内往复运动,中间靠密封圈13密封;阀体1与阀盖10为法兰连接型式,靠紧固件9固定。阀门关闭时,由手轮或执行机构带动阀杆3向下移动,阀杆3推动阀瓣2,启闭件向下移动,完成阀门的关闭动作;阀门开启时,由手轮或执行机构带动阀杆3向上移动,阀杆3依次把力传递给阀瓣盖4、阀瓣2,启闭件向上移动,实现阀门开启动作。
当介质压力来自第一流道A侧时,介质通过阀瓣2上的导流孔14及阀杆3与阀瓣2、阀瓣盖4间的间隙进入平衡腔内,活塞缸5受介质力作用具有上移趋势,活塞缸5、楔形垫6与阀体1三者随介质压力的增大而自紧密封效果越好。同时,阀瓣2与阀瓣盖2组成的启闭件上端受到向下的介质力与阀瓣2底部受到向上的介质力形成一对大小相等、方向相反的作用力,介质在阀瓣2上的作用力完全抵消,阀门密封只需阀杆3提供给阀瓣2必需密封力即可,有效降低操作力矩。
当介质压力来自第二流道B侧时,作用于活塞缸5底部环面的介质力推动活塞缸5具有上移趋势,活塞缸5、楔形垫6与阀体1三者随介质压力的增大而自紧密封效果越好。同时,介质在阀瓣2轴向形成一对大小相等、方向相反的作用力,介质在阀瓣2上的作用力完全抵消,阀门密封只需阀杆3提供给阀瓣2必需密封力即可,有效降低操作力矩。
两种流向工况下,活塞缸5和阀体1密封结构的特点是介质压力总趋于增加预紧密封比压,介质压力越高,密封性能越可靠。同时,阀瓣在启闭过程中不需要克服介质压力,使阀门操作力矩大幅降低,故而本发明可实现阀门的双向低操作力矩高压工况。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制,与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种双向低操作力矩高压截止阀,包括开设有端部流口和侧壁流口的阀体(1),阀体(1)端部流口连通第一流道(A),阀体(1)侧壁流口连通第二流道(B),阀体远离第一流道(A)的一端上盖设有阀盖(10),其特征在于:所述的阀体(1)内设置有活塞缸(5),活塞缸(5)内滑动设置有轴向截面呈工字型的阀瓣(2),阀瓣(2)内沿轴向插设有一根阀杆(3),阀杆(3)通过阀瓣盖(4)卡设在阀瓣(2)内,阀杆(3)远离阀瓣(2)的一端依次贯穿活塞缸(5)和阀盖(10)并延伸至阀体(1)外部,阀杆(3)带动阀瓣(2)在活塞缸(5)内往复滑动,并通过阀瓣(2)远离阀杆(3)的一端封堵端部流口实现阀门关闭状态下的截流作用,阀瓣(2)的一端和活塞缸(5)内腔配合构成的空间为平衡腔,阀杆(3)的外壁上开设有与平衡腔连通的通道,阀瓣(2)靠近端部流口的一端上开设有用于将通道与第一流道(A)连通的导流孔(14),通过通道与导流孔(14)的相互配合将第一流道(A)内的介质引入平衡腔。
2.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的平衡腔的有效截面面积与阀瓣(2)密封面的有效面积相等,阀瓣(2)两端部靠近中间连接部位的一面的投影面积相等。
3.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀体(1)靠近阀盖(10)一端的内壁上嵌设有四开环(7),四开环(7)配合楔形垫(6)卡设在活塞缸(5)的端部限制活塞缸(5)上移,四开环(7)上支撑有牵制板(8),牵制板(8)通过牵制螺栓(11)固定在活塞缸(5)上以将活塞缸(5)固定在阀体(1)内。
4.根据权利要求3所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀体(1)和活塞缸(5)与楔形垫(6)接触部位设置有堆焊层。
5.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀瓣(2)与阀体(1)配合面上设置有堆焊层。
6.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀杆(3)与活塞缸(5)接触面之间设置有上密封圈(12),阀瓣(2)与活塞缸(5)接触面之间设置有密封圈(13)。
7.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀杆(3)与活塞缸(5)连接的一端直径小于阀杆(3)与阀瓣(2)连接一端的直径,阀杆(3)不同径的两段结合处加工有锥形台阶过渡,该锥形台阶与活塞缸(5)内腔端部的锥形孔配合形成倒密封结构。
8.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀瓣盖(4)与阀瓣(2)直接通过螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的一种双向低操作力矩高压截止阀,其特征在于:所述的阀盖(10)通过紧固件(9)固定在阀体(1)上。
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