CN107631049A - 一种带组合孔板的多级降压v型球阀 - Google Patents

Abstract

一种带组合孔板的多级降压V型球阀，阀体(2)与阀座支撑圈(8)之间由密封圈(6)以及O型密封圈(7)进行密封，阀座支撑圈(8)压紧阀座密封圈(9)与阀芯(10)紧密接触，双头螺柱(1)将底座轴(22)与阀体(2)紧紧固定在一起，保证阀芯(10)沿底座轴(22)顶部稳步转动，阀杆(18)与阀芯(10)通过键(11)连接，填料压盖(16)通过填料轴套(17)进一步压紧组合填料(13)，组合填料(13)下方设有填料垫片(12),填料压盖(16)通过六角螺栓组合零件(14)和零件(15)与阀体(2)固定，阀芯(10)内部焊接有内嵌式的三个节流降压孔板，其分别为孔板(19)、孔板(20)和孔板(21)。

Description

一种带组合孔板的多级降压V型球阀

技术领域

本发明涉及多级降压V型球阀，应用于电力、石油、化工、航空航天等领域。

背景技术

由于工业化水平的提高，调节阀设计工况的要求越来越高，常规调节阀因其内部流速较高，所以内部的节流部件不仅冲蚀磨损严重，而且经常伴有汽蚀、振动、空化等危害。V型调节球阀结构简单、体积小且广泛适用于各种介质的场合。目前国内一些科研人员多数对V型调节球阀的填料密封以及阀芯形状做了初步研究，以优化其调节流量特性的能力，并减小阀门开启过程的扭矩，但是针对高流速介质引发的流体激振、高压降以及空化等方面的探讨并不全面。例如专利CN 105003685 A提供的结构对V型球阀的V型缺口的作用做了初步的阐释，但对降压以及防空化等问题并未探讨；专利CN 106763872 A提供的结构对密封填料的结构做了深入的探讨以及优化，但是对阀芯结构并未做优化，且仍未关注防空化、降压以等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带组合孔板的多级降压V型球阀。

本发明是一种带组合孔板的多级降压V型球阀，包括阀体2，阀体2设有阀座，碟形弹簧压盖3压紧碟形预紧弹簧4，碟形预紧弹簧4进一步通过密封挡环5压紧密封圈6，保证了密封圈使用的可靠性，阀体2与阀座支撑圈8之间由密封圈6以及O型密封圈7进行密封，阀座支撑圈8压紧阀座密封圈9与阀芯10紧密接触，形成可补偿的密封面，双头螺柱1将底座轴22与阀体2紧紧固定在一起，保证阀芯10沿底座轴22顶部稳步转动，阀杆18与阀芯10通过键11连接，填料压盖16通过填料轴套17进一步压紧组合填料13，组合填料13下方设有填料垫片12,填料压盖16通过六角螺栓组合零件14和零件15与阀体2固定，使填料压盖16能够紧紧压住填料轴套17，阀芯10内部焊接有内嵌式的三个节流降压孔板，其分别为孔板19、孔板20和孔板21。

本专利与其他现有技术相比，有如下优点：1.本发明更适合应用于高压差、高流速的流体介质，多级降压孔板将一个较大的压降分解为多个较小的压降，将压力与速度的突变过程转换为渐变过程，对高流速的介质具有充分节流降压、防空化的效果。2.三级节流降压组合孔板内嵌在阀芯内部，充分利用了阀芯内部空余空间，整体结构紧凑。3.阀芯与阀体以及阀座支撑圈处于非接触状态，减小了阀杆转动过程产生的扭矩的大小以及对阀芯的磨损，延长了阀杆以及阀芯的寿命.

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明阀芯与孔板焊接结构示意图；图3是本发明的阀座密封局部结构放大图。附图标记及对应名称为：六角螺栓1，阀体2，蝶型弹簧压盖3，碟形预紧弹簧4，密封挡环5，密封圈6，O型密封圈7，阀座支撑圈8，阀座密封圈9，阀芯10，键11，填料垫片12，组合填料13，六角螺栓14,15，填料压盖16，填料轴套17，阀杆18，节流降压孔板19,20,21，底座轴22。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种带组合孔板的多级降压V型球阀，包括阀体2，阀体2设有阀座，碟形弹簧压盖3压紧碟形预紧弹簧4，碟形预紧弹簧4进一步通过密封挡环5压紧密封圈6，保证了密封圈使用的可靠性，阀体2与阀座支撑圈8之间由密封圈6以及O型密封圈7进行密封，阀座支撑圈8压紧阀座密封圈9与阀芯10紧密接触，形成可补偿的密封面，双头螺柱1将底座轴22与阀体2紧紧固定在一起，保证阀芯10沿底座轴22顶部稳步转动，阀杆18与阀芯10通过键11连接，填料压盖16通过填料轴套17进一步压紧组合填料13，组合填料13下方设有填料垫片12,填料压盖16通过六角螺栓组合零件14和零件15与阀体2固定，使填料压盖16能够紧紧压住填料轴套17，阀芯10内部焊接有内嵌式的三个节流降压孔板，其分别为孔板19、孔板20和孔板21。[014]

如图2所示，所述的每层孔板厚度设计由下式计算：

式中：t_i为i级节流降压孔板的最小厚度(i＝1、2、3……),t_i′为i级节流降压孔板按照弯曲应力计算的最小厚度,t_i″为i级节流降压孔板按照剪切应力计算的最小厚度,ΔP_i为优化方法计算出的第i级压降,d_i为第i级节流降压孔板开孔直径,[σ]t为材料许用弯曲应力,[τ]为材料许用剪切应力,k为节流孔板的开孔数量,k′垂直于长边一排开孔数量,a为矩形节流降压孔板的总体长度,b为矩形节流降压孔板的总体宽度,c为矩形节流降压孔板的约束边的长度,C₁为材料的腐蚀余量。

且各孔板所开通孔交错分布。

如图2所示，所述的相邻两块节流孔板级间间距由下式计算：

式中：S_i为相邻两块节流孔板级间间距，S_i′为流体在射流核心区的长度，S_i″为垂直于孔板临界射流干涉距离，d_i为i级节流降压孔板的开孔直径，a为紊流系数，对于圆形开孔，a＝0.006,为射流扩散角度的一半，tanα＝3.4a,L_i为i级孔板上相邻开孔之间的间距。

如图3所示，所述的阀座支撑圈8与阀芯10没有保持接触压紧，而是与阀芯10之间留有2mm左右的间隙，防止阀座支撑圈8磨损阀芯10表面，且较常规球阀，该结构更易使含小颗粒的介质流过。

如图1所示，介质由阀体2左侧流入阀芯壳体处，旋转阀杆18，阀杆18通过键11带动阀芯10旋转，在阀芯10开启的过程中，介质从阀芯10V型口处进入阀芯内部，此时阀芯10在重力、介质力、挡圈作用力和弹簧作用力的共同作用下绕底座轴22作旋转运动，直至阀芯10的位置保持不变。介质经过通孔依次流过三级节流降压孔板，后流出阀外，每经过一级孔板进行一次节流降压，完成多级降压、及防空化过程，充分利用了阀芯内部空间，整体结构紧凑。

Claims (4)

1.一种带组合孔板的多级降压V型球阀，包括阀体(2)，阀体(2)设有阀座，碟形弹簧压盖(3)压紧碟形预紧弹簧(4)，碟形预紧弹簧(4)进一步通过密封挡环(5)压紧密封圈(6)，阀体(2)与阀座支撑圈(8)之间由密封圈(6)以及O型密封圈(7)进行密封，阀座支撑圈(8)压紧阀座密封圈(9)与阀芯(10)紧密接触，形成可补偿的密封面，双头螺柱(1)将底座轴(22)与阀体(2)固定在一起，保证阀芯(10)沿底座轴(22)顶部稳步转动，阀杆(18)与阀芯(10)通过键(11)连接，填料压盖(16)通过填料轴套(17)进一步压紧组合填料(13)，组合填料(13)下方设有填料垫片(12),填料压盖(16)通过六角螺栓组合零件(14)和零件(15)与阀体(2)固定，使填料压盖(16)能够紧紧压住填料轴套(17)，阀芯(10)内部焊接有内嵌式的三个节流降压孔板，其分别为孔板(19)、孔板(20)和孔板(21)。

2.根据权利要求1所述的带组合孔板的多级降压V型球阀，其特征在于：所述的每层孔板设计壁厚由下式计算：

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式中：t_i为i级节流降压孔板的最小厚度(i＝1、2、3……)；

t_i′为i级节流降压孔板按照弯曲应力计算的最小厚度；

t_i″为i级节流降压孔板按照剪切应力计算的最小厚度；

ΔP_i为优化方法计算出的第i级压降；

d_i为第i级节流降压孔板开孔直径；

[σ]^t为材料许用弯曲应力,[τ]为材料许用剪切应力；

k为节流孔板的开孔数量,k′垂直于长边一排开孔数量；

a为矩形节流降压孔板的总体长度,

b为矩形节流降压孔板的总体宽度,

c为矩形节流降压孔板的约束边的长度,C₁为材料的腐蚀余量；

且各孔板所开通孔交错分布。

3.根据权利要求1所述的带组合孔板的多级降压V型球阀，其特征在于：所述的相邻两块节流孔板级间间距由下式计算：

<mrow> <msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>M</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mrow> <mo>&amp;prime;</mo> <mo>&amp;prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>M</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.336</mn> <mfrac> <msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </msub> <mi>a</mi> </mfrac> <mo>,</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>d</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中：S_i为相邻两块节流孔板级间间距，

S_i′为流体在射流核心区的长度，

S_i″为垂直于孔板临界射流干涉距离，

d_i为i级节流降压孔板的开孔直径，

a为紊流系数，对于圆形开孔，a＝0.006

为射流扩散角度的一半，tanα＝3.4a

L_i为i级孔板上相邻开孔之间的间距。

4.根据权利要求1所述的带组合孔板的多级降压V型球阀，其特征在于：所述的阀座支撑圈(8)与阀芯(10)没有保持接触压紧，而是与阀芯(10)之间留有2mm左右的间隙，防止阀座支撑圈(8)磨损阀芯(10)表面。