CN107559444A - 改进的活塞阀及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀，特别是指一种改进的活塞阀及其应用。活塞阀中的分气活塞与壳体出口内壁配合控制气路通断及过流量；筋板沿径向设于活塞筒开口后侧且其内、外两侧与活塞筒外侧及壳体内壁固定，连杆机构控制分气活塞轴向运动；转轴两端接驱动源及壳体内壁，活塞筒、分气活塞、壳体间的动密封为多层复合密封副，包括设于密封面之间的环形密封筒，设于环形密封筒内、外表面的第一、第二密封圈，第一、第二密封圈采用耐高温复合材料制作且与密封面形成间隙配合或过渡配合，本发明有效解决了现有产品活塞筒支撑机构稳定性差、转轴受力不均衡、不适于气体输送等技术问题，具有活塞筒及转轴受力均衡，运行稳定，适于气体输送等优点。

Description

改进的活塞阀及其应用

技术领域

本发明属于阀，特别是指一种改进的活塞阀及其应用。

背景技术

活塞阀与只用作管线切断的蝶阀和闸阀不同，活塞阀是能满足各种特殊调节要求的阀门。其调节功能是靠一类似于活塞状圆柱体在阀腔内作轴向运动来实现的。介质沿轴向呈弧状进入壳体，活塞阀内的流道为轴对称形，流体流过时不会产生紊流。流道面积的改变是通过一个活塞沿管道轴向做直线运动实现。无论活塞在何位置，阀腔内的流体断面均为环状，在出口处向轴心收缩。活塞阀具有高流通能力，开度与流量成线性关系，能有效地避免气蚀和震动。内壳有流线型的导流肋和外壳相连，不锈钢活塞被可靠导引滑动，杜绝产生倾斜或运行不畅。内壳上游的端面成球形，使流体形成一个渐变过程，活塞由安装在壳内的曲柄连杆来操作。

就申请人了解的范围而言，目前国内尚无国标或行业标准对活塞阀性能指标进行规范性限定。基于本领域技术人员的应知应会内容，满足活塞筒的结构稳定以及与活塞的装配同心度，保证活塞被可靠的导引滑动，杜绝其产生倾斜或运行不畅，不仅在结构设计及装配中的需要得到有效保证，同时也是运行过程中衡量活塞阀能够长时间稳定运行的重要技术指标之一。

目前国内市场活塞阀的主流产品为德国阀门生产商——VAG公司制造，该产品是在美国的针阀基础上改进研制而成，它产生于20世纪40年代，于20世纪60年代臻于成熟。自20世纪60年代至2007年生产并安装了4000多台活塞阀。我国自20世纪90年代开始引进安装活塞阀，目前在大型水利工程、污水处理、输水及水利发电等工程项目中大量使用VAG公司的产品。

上述现有产品存在的主要问题如下：一是活塞筒的径向定位由固定于活塞筒中部及壳体之间的筋板实现，不仅装配难度大(活塞筒与分气活塞的装配同心度不易保证)，而且因轴向固定点与径向固定点距离较近导致支撑稳定性差，严重时因分气活塞与活塞筒不同轴导致出现“卡死”现象。二是作为传动的主要部件——连杆机构的转轴为半轴，其一端依次通过活塞筒、壳体与外置动力源相连，其另一端与连杆机构的曲柄中心轴孔装配，导致转轴在一端受力作用下容易产生挠曲变形，从而使其驱动的活塞运行不畅；同时转轴与活塞筒一侧穿接使活塞筒受力不均衡容易产生倾斜，运行稳定性及可靠性差；三是结构稳定性差也是导致活塞阀在工作状态下产生较大工作噪音的主要原因之一。四是现有活塞阀均不能用于气体(尤其是高温气体)输送的控制阀，原因在于活塞阀的密封副均采用橡胶制品，由于受材料耐受温度的限制(申请人查阅资料后发现，作为耐热性能较好的橡胶制品——氟橡胶、硅橡胶等的耐温不超过300℃)，现有采用橡胶密封材料的活塞阀所输送的气态物质温度不能超过300℃，但热煤气(如高炉煤气、焦炉煤气)瞬间温度可达450℃，高温情况下密封副会因超过其耐温限度而损坏。目前活塞阀所输送的物料均为液体，液体在输送过程中会对缸桶、活塞等部件起到润滑及冷却作用，但如果输送介质为气体则不能对活塞及缸筒产生润滑，在失去润滑的状态下长时间运行会对缸筒产生机械损伤。

申请人在专利号为201620106332.2的实用新型专利中公开了一种组合式消振降噪调压阀组，调节阀为活塞式调节阀，活塞式调节阀包括壳体、活塞缸、驱动机构和圆筒状的活塞，壳体的形状为流线型，壳体的前端开设有进气口且后端开设有出气口，活塞缸位于壳体内并与壳体同轴设置，活塞缸与壳体之间形成环形流道，活塞缸的前端为水平设置的V字形且开口端朝向后端，活塞缸的后端为圆筒形且后端与前端连通，活塞后端的侧壁上沿圆周方向开设有多个槽孔，活塞的前端位于活塞缸内并借助驱动机构在活塞缸内沿前后方向移动使环形流道与壳体后端的出气口连通或断开。上述现有技术由于采用活塞阀代替了现有的蝶阀，在降噪方面取得了明显的技术进步，但上述现有技术在实际应用中存在如下问题：一是由于阀体中部分零部件结构不合理导致工作时容易因结构振动产生的机械噪声；二是由于其用于气流压降分散的阀腔结构不合理所产生的空气动力性噪声。

就申请人了解的范围而言，目前国内尚无国标或行业标准对活塞阀性能指标进行规范性限定。基于对通用机械及阀门的技术要求，满足零部件之间的配合可靠，保障设备的稳定运行，实现对于气态物质输送过程中的有效控制，通过结构设计合理降低炼铁高炉煤气管网末端的调压阀组所产生的噪声，不仅是活塞阀结构设计的难点及实际应用中的迫切需要，同时也是活塞阀在应用过程中的主要研发方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的活塞阀及其应用，采用本发明不仅能使活塞筒得到有效稳定的支撑，使转轴受力更加均衡而不易形变，同时能够适用于对气态物质(尤其是高温气体)的流量控制。

本发明的整体技术构思是：

改进的活塞阀，包括壳体、沿轴向设置于壳体内的活塞筒、同轴套装配合于活塞筒内且与其实现动密封的分气活塞，分气活塞前端盖设有开口，分气活塞的前部外侧与壳体的出口内壁通过动密封配合控制壳体内外的气路通断及过流量；筋板沿径向设置且其内、外两侧分别与活塞筒外侧及壳体内壁固定，驱动源通过转轴与连杆机构的动力输入端传动配合，连杆机构的动力输出端与分气活塞传动装配并控制其轴向运动；所述的筋板位于活塞筒前端开口后侧，转轴外端与驱动源连接，其内端与连杆机构的动力输入端传动配合后延伸并与壳体内壁固定，活塞筒与分气活塞之间以及分气活塞与壳体之间的动密封采用多层复合密封副，多层复合密封副包括设于密封面之间且与其适配的环形密封筒，分别沿轴向间隔设置于环形密封筒内、外表面的第一密封圈、第二密封圈，第一密封圈、第二密封圈与密封面之间采用间隙配合或过渡配合，所述的第一密封圈及第二密封圈采用耐高温复合材料制作。

改进的活塞阀在气体输送中的应用。

改进的活塞阀在调压阀组中的应用。

申请人需要说明的是，为满足流体过流，筋板上开设有过流孔，因其属于现有技术，申请人在此不再赘述。

作为密封材料领域普通技术人员的应知应会内容，密封材料通常应具备以下特性：一是致密性好，不易泄漏介质；二是有适当的机械强度和硬度；三是在工作介质中有良好的化学稳定性，对工作装置中的液压油和润滑油有一定耐受性，不溶胀、不收缩、不软化、不硬化；四是压缩性和回弹性好，永久变形小，能够消除因活塞或活塞杆偏心引起的间隙；五是有一定的温度适应能力，高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；六是抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；七是摩擦系数小，耐磨性好；八是与密封面结合的柔软性和弹性好；九是耐臭氧性和耐老化性好，经久耐用；十是制造方便、价格便宜、取材容易。具有耐高温性能的密封材料在密封材料领域有较多的文献报道售商品，其中包括但不局限于以柔性石墨、石墨碳纤维、陶瓷纤维等为主要制作原料的材质，可根据应用的环境温度要求灵活选用，申请人对其结构组成成分及来源不再赘述。

为避免第一密封圈、第二密封圈与密封面配合过紧而影响活塞滑动，还可以通过在第一密封圈、第二密封圈与密封面之间涂有润滑脂(俗称粘油)的方式来减小摩擦及避免损耗，提高运转的灵活性。

本发明的具体技术构思还有：

为满足筋板与相邻零部件的连接可靠性，实现其有效定位，进一步保证活塞筒的轴向及径向固定，优选的技术实现方式是，所述的筋板外侧与活塞筒开口后侧通过止口装配固定。

更为优选的技术实现方式是，所述的活塞筒开口为法兰盘结构，筋板外侧与法兰盘内侧止口装配并通过螺栓固定。

为在满足活塞筒功能实现的基础上便于对其内部进行检修，优选的技术实现方式是，所述的活塞筒后部为一分段式结构，通过其末端装配的封盖使活塞筒后部形成盲端。

更为优选的技术实现方式是，所述的封盖与活塞筒通过螺栓装配固定。

为便于流体均衡进入壳体与活塞筒所形成的环形腔内，同时减少高速流体对于活塞筒的冲击，优选的技术实现方式是，所述的封盖为向外侧凸起的圆锥形结构。

为便于活塞阀的装配以及对活塞阀内部的检修，优选的技术实现方式是，壳体由左侧结构体及右侧结构体通过分体法兰及密封构件实现密封固定装配。可以显而易见的是，密封构件采用包括但不局限于法兰连接垫片密封、自紧密封、O形环密封、胶圈密封等多种现有静密封形式，均不脱离本发明的保护范围。

为便于壳体的装配以及配合面的连接可靠性，优选的技术实现方式是，连接左、右侧结构体的分体法兰采用止口装配。

为满足活塞筒的结构强度，使其不易产生形变，进一步保证分气活塞的运行顺畅，优选的技术实现方式是，与筋板连接的活塞筒前部侧壁设有加厚的环形强化部。

为提高运行过程中的可靠性，降低密封材料长期运行所造成的磨损，优选的技术方案是，第一密封圈及第二密封圈采用具有自润滑功能的耐高温复合材料制作。由于具有自润滑功能的耐高温复合材料主要用来制作无油润滑的摩擦部件，应用于润滑油脂难起作用的苛刻的工况或难以补偿油脂的机械中。本发明中可以根据所输送的气体环境特性灵活选用上述材料，其中较为优选的技术实现方式是，具有自润滑功能的耐高温复合材料可选用包括但不局限于以柔性石墨为主要原料的复合材料。

为进一步实现活塞筒与分气活塞以及分气活塞与壳体之间的密封、对活塞起到较好的传热及支撑作用，优选的技术实现方式是所述的第一密封圈之间沿轴向间隔设置有活塞环。活塞环的制作材质优选采用灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁中的一种。

导向带的主要作用是引导活塞做直线运动，防止活塞因受力不均造成的走偏导致内漏和减少密封件使用寿命，优选的技术实现方式是，位于活塞筒与分气活塞密封面的第一密封圈之间沿轴向间隔设置有导向带。导向带采用具有自润滑功能的耐高温材质制作。

作为本领域普通技术人员的应知应会内容，导向带和活塞环的使用寿命直接影响到活塞密封和活塞杆密封的使用效果与寿命，所以对导向带和活塞环的材料要求也较高，例如摩擦系数小、硬度高、使用寿命长等。

在本发明中作为导向带材质的选用主要还应当考虑其应用于无润滑(干燥环境)、耐高温、抗腐蚀的工作环境，材料应当具备韧性好、化学稳定性好、与润滑油的共存性好且耐油性优等特性，优选的技术实现方式是，所述的导向带的制作材质选用聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚苯硫醚中的一种。

为便于环形密封筒与活塞阀中相应零部件的装配，便于拆卸和维修，同时满足零部件配合的可靠性，优选的技术实现方式是，位于活塞筒与分气活塞之间的环形密封筒前端与活塞筒前端采用固定装配，位于分气活塞与壳体之间的环形密封筒前端与壳体前端采用固定装配。更为优选的技术实现方式是，所述的固定装配采用螺栓固定，更为优选的技术实现方式是，所述的固定装配采用止口定位状态下的螺栓固定。

为便于实现第一密封圈的安装和固定，便于零部件的拆卸和维修，优选的技术实现方式是，所述的第一密封圈分别卡装嵌入配合于环形密封筒内表面的前后两端，第一密封圈外侧通过压环实现其轴向定位。

为减少活塞阀的噪声，优选的技术方案是，分气活塞前部侧壁开设有沿径向间隔分布且沿轴向延伸的第一开孔，位于第一开孔前方的分气活塞内壁设有径向缩小的变径部，分气活塞前端盖的开口包括由分布于分气活塞前端盖中心且间隔分布的第二开孔组成的中央出口，以及由沿径向间隔开设且分布于中央出口外侧的第三开孔组成的外侧出口。

为提高壳体的结构强度，减小高压气体输送过程中因机械振动所带来的机械噪声，优选的技术实现方式是，所述的壳体由左侧结构体及右侧结构体通过分体法兰及密封构件实现密封固定装配。

为进一步保证零部件装配的稳定性和可靠性，优选的技术实现方式是，所述的连接左、右侧结构体的分体法兰采用止口装配。

变径部的主要作用在满足合理利用阀腔结构改变气体流向、降低其流速，所述的变径部断面呈等腰三角形。采用上述结构设计便于满足对介质过流量的计算及控制。

分气活塞前端盖的开口的主要设计构思是采用串联节流的原理，为达到有效分散阀腔气体压降的目的所提供的固定节流设计，优选的技术实现方式是，第二开孔沿圆周等角度间隔分布。

更为优选的技术实现方式是，第二开孔为外端呈锥形开口的柱形孔结构，第三开孔为长孔。

在满足筋板的结构强度以及对活塞筒的支撑稳定性的前提下，为增加气体过流量并降低其流速，优选的技术实现方式是，活塞筒前端开口后侧的法兰盘通过筋板与壳体内壁固定。

为便于壳体的装配以及配合面的连接可靠性，更为优选的技术实现方式是，筋板与法兰盘采用止口装配并通过螺栓固定。

为满足活塞筒的结构强度，使其不易产生形变，为提高设备的运行稳定性，优选的技术实现方式是，活塞筒前部侧壁设有加厚的环形强化部。

申请人需要说明的是：

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“前端”、“末端”、“左侧”、“右侧”、“后侧”、“后端”、“中央”、“中心”、“外侧”“前部”、“外侧”、“后端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明所取得的实质性特点及显著的技术进步在于：

1、本发明将转轴的结构设计从半轴改为通轴，在满足对转轴两端有效支撑定位、减少其因受力不均产生形变的同时，巧妙实现了活塞筒的轴向两点定位，相比现有产品而言进一步提高了活塞筒的轴向定位的可靠性，有效降低了因零部件冲撞共振所带来的机械噪声。

2、对活塞筒实现径向定位的筋板设于活塞筒前端开口内侧，配合转轴与壳体的轴向定位，有效增加了轴向及径向固定点的间距，支撑结构整体稳定性及可靠性更好，同时因活塞筒与分气活塞的同心度易保证而装配难度小。

3、活塞筒开口处的法兰盘的结构设计，在满足与筋板配合牢固度的前提下，进一步提高了对活塞筒轴向定位的可靠性。

4、壳体及活塞筒的分段式设计，有效满足了装配及故障检修的需要，更为适合工业化生产应用。

5、与筋板连接的活塞筒侧壁采用环形加厚部的结构设计，有效满足了活塞筒结构强度的需要，使其不易形变，进一步保证了分气活塞的运行顺畅。

6、本发明巧妙借鉴综合了包括迷宫式密封等密封原理，合理选用了耐高温的密封材料，选用轴向间隔设置的第一密封圈、第二密封圈作为多层复合密封副的主要组成结构，且第一密封圈、第二密封圈采用具有耐高温性能复合材料制作，在满足活塞动作实现的前提下，通过多级密封提高了密封的可靠性，有效解决了现有活塞阀密封材料耐高温性能差而无法应用于适用于气体(尤其是高温气体)输送控制的技术难题。

7、活塞环的结构设计及材料选用，在进一步提高密封可靠性的同时，不仅为活塞提供了有效支撑，同时较好传递了因活塞运动过程中所产生的热量。

8、导向带的结构设计及材料选用，能够较好地引导活塞做直线运动，防止活塞因受力不均造成的走偏导致内漏和减少密封件使用寿命。

9、环形密封筒的结构设计及安装形式，不仅能够使本发明易于实现标准化生产，而且便于快速安装及零部件的拆卸维修。

10、环形密封筒前端与活塞筒及壳体前端采用固定装配的结构设计，使密封副便于拆卸及维修。

11、通过对阀腔、阀体一系列巧妙的结构设计(包括后端为锥状的活塞筒、分气活塞侧壁及前端的开口及变径部的结构)，并利用串联节流的原理，达到多次改变气体流向，逐步降低气体流速的目的，同时将压降合理分散在阀腔以及分气活塞的固定节流结构，其结构设计不仅能有效降低现有产品阀体结构设计缺陷所带来的空气动力性噪声大的技术难题，同时具有较好的经济性。

12、筋板的结构设计，在满足结构强度及支撑稳定性的前提下，进一步增加了气体过流量，降低了气体流速，减小了空气噪声。

13、活塞筒开口处的法兰盘的结构设计以及与筋板连接的活塞筒侧壁的环形加厚部的结构设计，在满足结构强度的同时，进一步降低了因零部件配合稳定性差所带来的机械振动，减小了机械噪声。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1左视图。

图3是分气活塞前端盖结构示意图。

图4是分气活塞前部结构示意图。

图5是图1中A部局部放大图。

图6是图1中B部局部放大图。

图7是本发明中降噪试验装置的结构示意图。

图8是本发明中活塞筒与分气活塞之间的多层复合密封副的结构示意图。

图9是本发明中分气活塞与壳体之间的多层复合密封副的结构示意图。

附图中的附图标记如下：

1、封盖；2、活塞筒；3、壳体；4、分体法兰；5、转轴；6、连杆机构；7、筋板；8、分气活塞；9、第一开孔；10、变径部；11、第二开孔；12、第三开孔；13、环形密封筒；14、第一密封圈；15、第二密封圈；16、活塞环；17、导向带；18、压环。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不应理解为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

本实施例中改进的活塞阀的整体结构及具体结构如图示，其中包括壳体3、沿轴向设置于壳体3内的活塞筒2、同轴套装配合于活塞筒2内且与其实现动密封的分气活塞8，分气活塞8前端盖设有开口，分气活塞8的前部外侧与壳体3的出口内壁通过动密封配合控制壳体3内外的气路通断及过流量；筋板7沿径向设置且其内、外两侧分别与活塞筒2外侧及壳体3内壁固定，驱动源经转轴5与连杆机构6的动力输入端传动配合，连杆机构6的动力输出端与分气活塞8传动装配并控制其轴向运动；筋板7位于活塞筒2前端开口后侧，转轴5外端与驱动源连接，其内端与连杆机构6的动力输入端传动配合后延伸并与壳体3内壁固定，活塞筒2与分气活塞8之间以及分气活塞8与壳体3之间的动密封采用多层复合密封副，多层复合密封副包括设置于密封面之间且与其适配的环形密封筒13，沿轴向间隔设置于环形密封筒13内、外表面的第一密封圈14、第二密封圈15，第一密封圈14、第二密封圈15与密封面之间采用间隙配合或过渡配合，所述的第一密封圈14及第二密封圈15采用具有自润滑功能的耐高温复合材料制作。由于具有自润滑功能的耐高温复合材料主要用来制作无油润滑的摩擦部件，应用于润滑油脂难起作用的苛刻的工况或难以补偿油脂的机械中。具有自润滑功能的耐高温复合材料选用以柔性石墨为主要原料的复合材料。

所述的活塞筒2开口为法兰盘结构，筋板7外侧与法兰盘内侧止口装配并通过螺栓固定。

所述的活塞筒2后部为一分段式结构，通过其末端装配的封盖1使活塞筒2后部形成盲端，封盖1与活塞筒2通过螺栓装配固定。

所述的封盖1为向外侧凸起的圆锥形结构。

壳体3由左侧结构体及右侧结构体通过分体法兰4及密封构件实现密封固定装配。密封构件采用包括但不局限于法兰连接垫片密封、自紧密封、O形环密封、胶圈密封等多种现有静密封形式。

连接左、右侧结构体的分体法兰4采用止口装配。

与筋板7连接的活塞筒2前部侧壁设有加厚的环形强化部。

所述的第一密封圈14之间沿轴向间隔设置有活塞环16。活塞环16的制作材质优选采用灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁中的一种。

位于分气活塞与活塞筒密封面的第一密封圈14之间沿轴向间隔设置有导向带17。导向带17采用具有自润滑功能的耐高温材质制作。

所述的导向带17的制作材质选用聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚苯硫醚中的一种。

位于活塞筒2与分气活塞8之间的环形密封筒13前端与活塞筒2前端采用固定装配，位于分气活塞8与壳体3之间的环形密封筒13前端与壳体3前端采用固定装配。更为优选的技术实现方式是，所述的固定装配采用螺栓固定，更为优选的技术实现方式是，所述的固定装配采用止口定位状态下的螺栓固定。

所述的第一密封圈14分别卡装嵌入配合于环形密封筒1内表面的前后两端，第一密封圈14外侧通过压环8实现其轴向定位。

分气活塞8前部侧壁开设有沿径向间隔分布且沿轴向延伸的第一开孔9，位于第一开孔9前方的分气活塞8内壁设有径向缩小的变径部10，分气活塞8前端盖的开口包括由分布于分气活塞8前端盖中心且间隔分布的第二开孔11组成的中央出口，以及由沿径向等角度间隔开设且分布于中央出口外侧的第三开孔12组成的外侧出口。

所述的壳体3由左侧结构体及右侧结构体通过分体法兰4及密封构件实现密封固定装配。

所述的连接左、右侧结构体的分体法兰4采用止口装配。

所述的变径部10断面呈等腰三角形。采用上述结构设计便于满足对介质过流量的计算及控制。

第二开孔11沿圆周等角度间隔分布。

第二开孔11为外端呈锥形开口的柱形孔结构，第三开孔12为长孔。

活塞筒2前端开口后侧的法兰盘通过筋板7与壳体3内壁固定。

筋板7与法兰盘采用止口装配并通过螺栓固定。

活塞筒2前部侧壁设有加厚的环形强化部。

为验证本实施例的技术效果，申请人进行了如下试验：

一、活塞筒的稳定性及驱动力的输入试验

1、试验产品：申请人在专利号为201620106332.2的实用新型专利中公开的产品及本发明中的产品。

2、试验条件：阀门开关动力源选用Z60电驱动装置，阀门内充气压力3kg,开启电驱动装置驱动活塞筒运动。

3、试验结果如下：申请人在在专利号为201620106332.2的实用新型专利中公开的产品采用电驱动装置无法驱动，拆除电驱动装置采用长度为1.72米的手动测力扳手需壮年男子用力方可打开，本实施例的产品采用电驱动装置可轻松驱动活塞筒并平稳运行，经手动测力扳手测试力值为500NM。说明本实施例中的产品在较低的驱动动力输入的情况下运行稳定顺畅。

二、降噪试验

(一)针对申请人在专利号为201620106332.2的实用新型中的产品

1、试验方法：

将是把两个容积为18m³的料罐串联，出口安装DN900的现有活塞阀，阀的出口安装两个容积为20m³串联的气罐，把气罐出口和料罐的进口用φ800mm管道接通并安装自动控制蝶阀。压力值定在2kg，即串联气压力值达1kg，阀门自行打开向前端串联料罐排气，补充气源。在料罐的进气口安装1寸球阀，并连通空压站压缩空气，球阀侧壁安装压力表检测储气压力。压力值定为2kg(模拟高炉管网压力)。由此，建立闭路循环的气源，传输由活塞阀调控流量、压力和不同速度的噪音、振速。(噪音检测用分贝仪，振动检测用振动仪、两种仪器都是检测电动机的仪器)

各项工作就绪后进行初试，首先把活塞阀运行到全关状态，自动控制蝶门关闭，打开球阀把压缩空气向串联的料罐充气，约3h把36m³容积的料罐充气至压力为2kg，操作者按总指挥口令将活塞阀开展，这时听到一声刺耳的嘶声，持续约2秒钟，嘶声停止。自动控制蝶阀开启，向串联料罐返气。检测噪声的人员距活塞阀6米，当尖叫的嘶声响起时分贝仪指向110分贝(表盘极限)，振动仪距活塞阀间距6米，声峰最高时的振速(mm/s)达8值。现场其他人员为验证有无共振反应，手触串联的料罐和串联的气罐，当尖叫的嘶声起时，两者均有抖动，说明振动形成共振反应。

上述试验属破坏性试验，正常生产中极少使用，控制阀调节是在一定的范围，不会全开全闭，但申请人从中得到了数据，可用以后的试验数据进行比较。

破坏性试验毕，把试验装置按炼铁厂最先进的配置进行改造，把活塞阀的电装驱动改为液压缸，把DN800的调节阀也改为液压缸，配装一台液压站和一套PRC自动控制系统，由该系统指令电磁阀，按自动编程进行全部自动控制。

试验的方法按不同炉顶压力进行模拟试验：

第一方案炉顶压力为1.5kg(400m³-650m³高炉)：

进气侧(料罐串联容积36m³)压力2kg,出气侧(气罐串联容积40m³)压力为1.2kg，损失的气量由空压站管网补气。

第二方案炉顶压力为2kg(810m³-1430m³高炉)：

进气侧压力为2.5kg，出气侧压力1.7kg。

第三方案炉顶压力为2.5kg(1500m³-3200m³高炉)：

进气侧压力为3kg，出气侧压力2.2kg。

方案确定后，由低压向高压递增试验，空压站开足马力在夜间将进气侧、出气侧容器充气，到额定值后保压，等待白天试验，第二天8：30自动化工作人员把PRC设定1.5kg的自动化程序，指令两个液压缸按命令执行，分贝仪、振动仪按10m间距测试(钢铁厂安环部规定间距)。

由于进气侧容积36m³，出气侧容积40m³，压差0.5kg,活塞阀和调节蝶阀需调节两个容器的压差，均衡两个容器的压力。当活塞阀启动后顿时嘶声响起，但已不是刺耳的怪叫声。2分钟后活塞阀液压缸游动，两个容器的压差很快均衡，均衡后噪声消失。两个容器压力不均是绝对的，活塞阀液压缸游动不止。另外本试验是借用了气体可以压缩的原理，人为的补气、放散造成不均衡，测试活塞阀的控制、调整功能。故各控制系统工作不间断。

2、实验结果：

在活塞阀启动瞬间的噪声，分贝仪测试为最高值90分贝，振速(mm/s)为4.5。但在均压运行中噪声降低为60-70分贝，振速(mm/s)为2.8。

(二)针对本发明中的活塞阀

1、试验方法

初试还是破坏性试验，将串联料罐充气2kg，串联气罐充气1.5kg,自动控制良好，分贝仪、振动仪距活塞阀间距6m。自动控制将活塞阀开展，随即听到嘶声，但不是刺耳的怪叫声，4秒钟后嘶声停止，进入自动调压程序，正常运行。噪声响起时分贝仪指针高值70-75分贝，振动仪声峰高值振速(mm/s)4，容器、管道、阀门无振动的手感，即没有共振。

现有活塞阀的初试尖叫刺耳的嘶声是2秒钟，采用本发明中的活塞阀试验的嘶声是4秒钟，时间长了一倍，噪声几乎减了一倍，振动的振速减了一倍。

随后两昼夜安排值班人员按试验工艺分别对1.5kg级、2.0kg级、2.5kg级模拟工艺试验，明确规定每小时对活塞阀密封带的温度、分贝值、振速值做详细记录。

2、实验结果：

两昼夜的试验结束后整理记录数据分别是：

噪声分贝值：50-60分贝；

振速(mm/s):1.8-2。

由以上对比试验可以看出，采用本发明的活塞阀用于调压阀组能够明显降低噪声。

Claims (30)

1.改进的活塞阀，包括壳体(3)、沿轴向设置于壳体(3)内的活塞筒(2)、同轴套装配合于活塞筒(2)内且与其实现动密封的分气活塞(8)，分气活塞(8)前端盖设有开口，分气活塞(8)的前部外侧与壳体(3)的出口内壁通过动密封配合控制壳体(3)内外的气路通断及过流量；筋板(7)沿径向设置且其内、外两侧分别与活塞筒(2)外侧及壳体(3)内壁固定，驱动源经转轴(5)与连杆机构(6)的动力输入端传动配合，连杆机构(6)的动力输出端与分气活塞(8)传动装配并控制其轴向运动；其特征在于所述的筋板(7)位于活塞筒(2)前端开口后侧，转轴(5)外端与驱动源连接，其内端与连杆机构(6)的动力输入端传动配合后延伸并与壳体(3)内壁固定，活塞筒(2)与分气活塞(8)之间以及分气活塞(8)与壳体(3)之间的动密封采用多层复合密封副，多层复合密封副包括设于密封面之间且与其适配的环形密封筒(13)，分别沿轴向间隔设置于环形密封筒(13)内、外表面的第一密封圈(14)、第二密封圈(15)，第一密封圈(14)、第二密封圈(15)采用耐高温复合材料制作且与密封面之间采用间隙配合或过渡配合。

2.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的筋板(7)外侧与活塞筒(2)开口后侧通过止口装配固定。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的活塞筒(2)开口为法兰盘结构，筋板(7)外侧与法兰盘内侧止口装配并通过螺栓固定。

4.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的活塞筒(2)后部为一分段式结构，通过其末端装配的封盖(1)使活塞筒(2)后部形成盲端。

5.根据权利要求4所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的封盖(1)与活塞筒(2)通过螺栓装配固定。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的封盖(1)为向外侧凸起的圆锥形结构。

7.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于壳体(3)由左侧结构体及右侧结构体通过分体法兰(4)及密封构件实现密封固定装配。

8.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于连接左、右侧结构体的分体法兰(4)采用止口装配。

9.根据权利要求1、2、4、5、7、8中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于与筋板(7)连接的活塞筒(2)前部侧壁设有加厚的环形强化部。

10.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的耐高温复合材料为具有自润滑功能的耐高温复合材料。

11.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的第一密封圈(14)之间沿轴向间隔设置有活塞环(16)。

12.根据权利要求1或11所述的改进的活塞阀，其特征在于位于分气活塞(8)与活塞筒(2)密封面的第一密封圈(14)之间沿轴向间隔设置有导向带(17)，导向带(17)采用具有自润滑功能的耐高温材质制作。

13.根据权利要求11所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的金属活塞环(6)的制作材质选用灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁中的一种。

14.根据权利要求12所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的导向带(17)的制作材质选用聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚甲醛、聚苯硫醚中的一种。

15.根据权利要求1或11中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于位于活塞筒(2)与分气活塞(8)之间的环形密封筒(13)前端与活塞筒(2)前端采用固定装配，位于分气活塞(8)与壳体(3)之间的环形密封筒(13)前端与壳体(3)前端采用固定装配。

16.根据权利要求15所述的所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的固定装配采用螺栓固定。

17.根据权利要求15或16中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的固定装配采用止口定位状态下的螺栓固定。

18.根据权利要求1或11中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的第一密封圈(14)分别卡装嵌入配合于环形密封筒(1)内表面的前后两端，第一密封圈(14)外侧通过压环(8)实现其轴向定位。

19.根据权利要求1所述的改进的活塞阀，其特征在于分气活塞(8)前部侧壁开设有沿径向间隔分布且沿轴向延伸的第一开孔(9)，位于第一开孔(9)前方的分气活塞(8)内壁设有径向缩小的变径部(10)，分气活塞(8)前端盖的开口包括由分布于分气活塞(8)前端盖中心且间隔分布的第二开孔(11)组成的中央出口，以及由沿径向间隔开设且分布于中央出口外侧的第三开孔(12)组成的外侧出口。

20.根据权利要求19所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的壳体(3)由左侧结构体及右侧结构体通过分体法兰(4)及密封构件实现密封固定装配。

21.根据权利要求20所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的连接左、右侧结构体的分体法兰采用止口装配。

22.根据权利要求19所述的改进的活塞阀，其特征在于所述的变径部(10)断面呈等腰三角形。

23.根据权利要求19所述的改进的活塞阀，其特征在于第二开孔(11)沿圆周等角度间隔分布。

24.根据权利要求19-23中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于第二开孔(11)为外端呈锥形开口的柱形孔结构。

25.根据权利要求24所述的改进的活塞阀，其特征在于第三开孔(12)为长孔。

26.根据权利要求19所述的改进的活塞阀，其特征在于活塞筒(2)前端开口后侧的法兰盘通过筋板(7)与壳体(3)内壁固定，筋板(7)采用轮辐式结构。

27.根据权利要求26所述的改进的活塞阀，其特征在于筋板(7)与法兰盘采用止口装配并通过螺栓固定。

28.根据权利要求19-23、25-27中任一项所述的改进的活塞阀，其特征在于活塞筒(2)前部侧壁设有加厚的环形强化部。

29.根据权利要求1-28所述的改进的活塞阀在气体输送中的应用。

30.根据权利要求1-28所述的改进的活塞阀在调压阀组中的应用。