CN108105520A - 一种具有流量补偿的球阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种其包括球阀（3），球阀包括阀体（33），阀芯（32）位于阀体（33）内，阀杆（31）与阀芯（32）相连，阀体还具有入口端和出口端，其特征在于，还具有流量补偿装置，用于对球阀打开过程中进行流量补偿，可以在球阀打开的过程中进行流量补偿，使球阀在使用过程中所有的供液时间内流量都趋于恒定值，而且使用了稳压装置，保证了球阀供液端的压力恒定，防止了在压力异常的情况下打开球阀。

Description

一种具有流量补偿的球阀

技术领域

本发明涉及球阀技术领域，特别涉及一种具有流量补偿的球阀。

背景技术

球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升。

图3是一种典型的球阀，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，V型球阀。

但球阀在使用过程中有一个问题，就是球形的阀芯在转动过程中流量是逐渐增加的，当阀芯完全位于打开位置，流量才达到正常的值。而之前的流量是低于正常值的。还有一个问题，现在流体供应源压力是经常不稳定的，如果在异常高压下打开球阀，可能会损坏负载设备，如何防止压力的突然跳动而产生的流量的变化也是球阀领域技术人员长期要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有流量补偿的球阀，以解决压力源供压不稳及阀门打开过程中流量达不到规定值的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有流量补偿的球阀，其包括球阀，球阀包括阀体，阀芯位于阀体内，阀杆与阀芯相连，阀体还具有入口端和出口端，还具有流量补偿装置，用于对球阀打开过程中进行流量补偿。

流量补偿装置包括位于阀体入口端的稳压部和阀体出口端的补偿部，

稳压部包括压力控制部，还包括从上至下依次排列的加载部、压力控制腔、控制排口、测压腔、排液腔，压力控制部通过调节管路分别与压力控制腔和测压腔相连，在压力控制部与压力控制腔之间设有第一单向阀，在压力控制部与测压腔之间设有三通旋转阀，三通旋转阀具有第一位置，在第一位置调节管路与测压口相连；具有第二位置，三通旋转阀为断开状态，具有第三位置调节管路与测压口断开，测压口与人工调压端相连，阀体入口端通过第二单向阀与压力控制腔相连。

压力控制腔顶部设有膜元件，膜元件上设有加载部，膜元件下部设有控制阀杆，控制阀杆在加载部的作用下对测压腔的顶部的控制流口进行密封；测压腔与排液腔之间设有隔板，隔板上设有导向筒，密封件在导向筒内。

补偿部包括压力阀，压力阀具有阀壳，阀壳内设有锥台芯，锥台芯平坦的一侧与阀壳之间为加载室，加载室内设有弹簧，加载室依次通过第一控制端口和二位电磁阀连接到阀体的出口端，锥台芯锥台面的一侧与阀体之间为控制室，锥台面在弹簧的加载作用下被推向阀体并将第二控制端口封闭，锥台芯第二控制端口与阀体的出口端相连接。

补偿部包括气压存液罐，气压存液罐的入口与第二排出口相连，气压存液罐的出口与控制室相连。

一种流量补偿的供液方法，其使用前述的具有流量补偿的球阀，

1)压力控制部设定第一排出口的排出压力，压力控制部根据设定的排出压力通过调节管路同时向压力控制腔和测压腔供压，调整加载部对膜元件的压力加载负荷，使膜元件在压力控制腔超过排出压力时向上弹起，加载部对膜元件压载完毕后，将三通旋转阀设置在第二位置，断开压力控制部与测压腔的连接；

2)当球阀的入口端压力瞬间跳跃超过排出压力时，主管路的液体通过第二单向阀进入到压力控制腔，膜元件带动控制阀杆向上抬起，控制流口被打开，测压腔内压力被释放，密封件在主管路的流体压力上向上抬起并，主管路的液体通过第一排出口进入排液腔，通过第二排出口进入气压存液罐，液体进入气压存液罐后压缩气压存液罐的气体，将液体输送的动能压力转化为气压存液罐 28的气体压力；

3)气压存液罐向压力阀提供稳定的液体压力，液体进入控制室后通过锥台芯的连通道进入加载室，二位电磁阀关闭，锥台芯的平坦面面积大于锥台面的面积，液体在锥台芯静止时不产生向弹簧方向的推力，锥台芯被弹簧密封并将第二控制端口封闭；

4)当打开球阀时，控制器同时旋转阀杆并打开二位电磁阀，加载室的液体通过二位电磁阀进入阀体的出口端，气压存液罐内的液体在稳定压力源和压缩气压共同作用于气压存液罐的液体，高压液体供入控制室，锥台芯压缩弹簧24，第二控制端口被打开，高压液体进一步从第二连接口进入阀体出口端，对主管路内的液体进行流量的补偿；

5)控制器同时旋转阀杆打开到阀芯完全打开的位置，二位电磁阀关闭，液体通过连通道再次进入加载室，逐步将锥台芯推回至关闭第二控制端口的位置。

相对于现有技术，本发明所述的具有流量补偿的球阀具有以下优势：

1)可以在球阀打开的过程中进行流量补偿，使球阀在使用过程中所有的供液时间内流量都趋于恒定值。

2)使用了稳压装置，保证了球阀供液端的压力恒定，防止了在压力异常的情况下打开球阀。

3)在补偿过程中，使用了气压存液罐，气压存液罐的气压的释放使流量从大变小，高压气体在供液的一瞬间会将大量的液体喷出，但随后气压急剧下降到常规气压，而球阀打开的过程是流量从小变大，因此，气压存液罐提供的流量和主管路的流量的和是整体稳定的。阀体入口端的跳动压力对应的流量被转化成气压存液罐的气体压力并将该流量存起来，在球阀打开时用于补偿。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的第一状态；

图2为本发明实施例所述的第二状态；

图3为现有技术中的球阀。

附图标记说明：

压力控制部1，调节管路11，第一单向阀121，第二单向阀122，三通旋转阀131，人工调压端132，压力控制腔141，测压腔142，排液腔143，导向筒 144，密封件145，控制流口146，测压口147，控制阀杆148，膜元件149，加载部15，第一排出口171，第二排出口172，控制排口18，压力阀2，加载室 21，控制室22，锥台芯23，连通道231，弹簧24，第一控制端口251，第二控制端口252，第一连接口261，第二连接口262，二位电磁阀27，气压存液罐 28，球阀3，阀杆31，阀芯32，阀体33。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种具有流量补偿的球阀，其包括球阀3，球阀3包括阀体33，阀芯32 位于阀体33内，阀杆31与阀芯32相连，阀体33还具有入口端和出口端，其特征在于，还具有流量补偿装置，用于对球阀进行流量补偿。流量补偿装置包括位于阀体33入口端的稳压部和阀体33出口端的补偿部。

稳压部包括压力控制部1，还包括从上至下依次排列的加载部15、压力控制腔141、控制排口18、测压腔142、排液腔143，压力控制部1通过调节管路 11分别与压力控制腔141和测压腔142相连，在压力控制部1与压力控制腔141 之间设有第一单向阀121，在压力控制部1与测压腔142之间设有三通旋转阀131，三通旋转阀131具有第一位置，在第一位置调节管路11与测压口147相连；具有第二位置，三通旋转阀131为断开状态，具有第三位置调节管路11与测压口147断开，测压口147与人工调压端132相连，阀体33入口端通过第二单向阀122与压力控制腔141相连。压力控制腔141顶部设有膜元件149，膜元件149上设有加载部15，膜元件149下部设有控制阀杆148，控制阀杆148 在加载部15的作用下对测压腔142的顶部的控制流口146进行密封；测压腔 142与排液腔143之间设有隔板，隔板上设有导向筒144，密封件145在导向筒 144内。

补偿部包括压力阀2，压力阀2具有阀壳，阀壳内设有锥台芯23，锥台芯 23平坦的一侧与阀壳之间为加载室21，加载室21内设有弹簧24，加载室21 依次通过第一控制端口251和二位电磁阀27连接到阀体33的出口端，锥台芯 23锥台面的一侧与阀体之间为控制室22，锥台面在弹簧24的加载作用下被推向阀体并将第二控制端口252封闭，锥台芯23第二控制端口252与阀体33的出口端相连接。

补偿部包括气压存液罐28，气压存液罐28的入口与第二排出口172相连，气压存液罐28的出口与控制室22相连。

一种流量补偿的供液方法，

1)压力控制部1设定第一排出口171的排出压力，压力控制部1根据设定的排出压力通过调节管路11同时向压力控制腔141和测压腔142供压，调整加载部15对膜元件149的压力加载负荷，使膜元件149在压力控制腔141超过排出压力时向上弹起，加载部15对膜元件149压载完毕后，将三通旋转阀131 设置在第二位置，断开压力控制部1与测压腔142的连接；

在压力控制部1向压力控制腔141和测压腔142供压时，压力一点点的增加，如果膜元件149在过程中弹起，就增大加载部15对膜元件149加载，一直增大到排出压力，这个压力是给主管道设定的压力上限值，超过这个值就视为压力的跳动。

2)当球阀的入口端压力瞬间跳跃超过排出压力时，主管路的液体就将第二单向阀122的阀芯顶开，通过第二单向阀122进入到压力控制腔141，膜元件 149带动控制阀杆148向上抬起，控制流口146被打开，测压腔142内压力从控制排口18被释放，密封件145在主管路的流体压力向上抬起，主管路的液体通过第一排出口171进入排液腔143，通过第二排出口172进入气压存液罐28，液体进入气压存液罐28后压缩气压存液罐28的气体，将液体输送的动能压力转化为气压存液罐28的气体压力；在现有技术中，已经有将管道的水压变为罐内气压的设备，其为公知常识，是常规的蓄压设备。气压存液罐28分为气压源和恒压源，恒压源能一直保持着稳定的液体供应。气压源用于瞬间释放。

3)气压存液罐28的恒压源向压力阀2提供稳定的液体压力，液体进入控制室22后通过锥台芯23的连通道231进入加载室21，二位电磁阀27关闭，锥台芯23的平坦面面积大于锥台面的面积，液体在锥台芯23静止时不产生向弹簧24方向的推力，锥台芯23被弹簧24密封并将第二控制端口252封闭；

4)当打开球阀时，控制器同时旋转阀杆31并打开二位电磁阀27，加载室 21的液体通过二位电磁阀27进入阀体33的出口端，气压存液罐28内的液体在恒压源和压缩气压共同作用于气压存液罐28的液体，高压液体供入控制室 22，锥台芯23压缩弹簧24，第二控制端口252被打开，高压液体进一步从第二连接口262进入阀体33出口端，对主管路内的液体进行流量的补偿；

在补偿过程中，气压存液罐28的气压的释放使流量从大变小，高压气体在供液的一瞬间会将大量的液体喷出，但随后气压急剧下降到常规气压，而球阀打开的过程是流量从小变大，因此，气压存液罐28提供的流量和主管路的流量的和是整体稳定的。阀体入口端的跳动压力对应的流量被转化成气压存液罐28 的气体压力并将该流量存起来，在球阀打开时用于补偿。

5)控制器同时旋转阀杆31打开到阀芯32完全打开的位置，二位电磁阀 27关闭，液体通过连通道231再次进入加载室21，逐步将锥台芯23推回至关闭第二控制端口252的位置。这时气压存液罐28不再提供流量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有流量补偿的球阀， 其包括球阀（3），球阀包括阀体（33），阀芯（32）位于阀体（33）内，阀杆（31）与阀芯（32）相连，阀体还具有入口端和出口端，其特征在于，还具有流量补偿装置，用于对球阀打开过程中进行流量补偿。

2.根据权利要求1所述的具有流量补偿的球阀，其特征在于：流量补偿装置包括位于阀体入口端的稳压部和阀体出口端的补偿部，稳压部和补偿部之间通过气压存液罐（28）连接，阀体还具有入口端压力跳动超出预定值时，稳压装置打开将该部分流体存入补偿部的气压存液罐（28），当球阀打开时，气压存液罐（28）将流体供给阀体出口端。

3.根据权利要求2所述的具有流量补偿的球阀，其特征在于：稳压部包括压力控制部（1），还包括从上至下依次排列的加载部（15）、压力控制腔（141）、控制排口（18）、测压腔（142）、排液腔（143），压力控制部通过调节管路（11）分别与压力控制腔（141）和测压腔（142）相连，在压力控制部（1）与压力控制腔（141）之间设有第一单向阀（121），在压力控制部与测压腔（142）之间设有三通旋转阀（131），三通旋转阀具有第一位置，在第一位置调节管路（11）与测压口（147）相连；具有第二位置，三通旋转阀（）131为断开状态，具有第三位置调节管路（11）与测压口（147）断开，测压口（147）与人工调压端（132）相连，阀体入口端通过第二单向阀（122）与压力控制腔（141）相连。

4.根据权利要求3所述的具有流量补偿的球阀，其特征在于：压力控制腔（141）顶部设有膜元件（149），膜元件（149）上设有加载部（15），膜元件（149）下部设有控制阀杆（148），控制阀杆（148）在加载部（15）的作用下对测压腔的顶部的控制流口（146）进行密封；测压腔（142）与排液腔（143）之间设有隔板，隔板上设有导向筒（144），密封件（145）在导向筒（144）内。

5.根据权利要求4所述的具有流量补偿的球阀，其特征在于：补偿部包括压力阀（2），压力阀具有阀壳，阀壳内设有锥台芯（23），锥台芯平坦的一侧与阀壳之间为加载室（21），加载室内设有弹簧（24），加载室依次通过第一控制端口（251）和二位电磁阀（27）连接到阀体的出口端，锥台芯锥台面的一侧与阀体之间为控制室（22），锥台面在弹簧的加载作用下被推向阀体并将第二控制端口（252）封闭，锥台芯（23）第二控制端口（252）与阀体的出口端相连接。

6.根据权利要求5所述的具有流量补偿的球阀，其特征在于：补偿部包括气压存液罐（28），气压存液罐（28）的入口与第二排出口（172）相连，气压存液罐（28）的出口与控制室（22）相连，气压存液罐（28）包括恒压源和气压源。

7.一种流量补偿的供液方法，其使用如权利要求6所述的具有流量补偿的球阀，其特征在于：

1）压力控制部（1）设定第一排出口（171）的排出压力，压力控制部根据设定的排出压力通过调节管路（11）同时向压力控制腔（141）和测压腔（142）供压，调整加载部（15）对膜元件（149）的压力加载负荷，使膜元件（149）在压力控制腔（141）超过排出压力时向上弹起，加载部对膜元件（149）加载完毕后，将三通旋转阀（131）设置在第二位置，断开压力控制部（1）与测压腔（142）的连接；

2）当球阀的入口端压力瞬间跳跃超过排出压力时，主管路的液体通过第二单向阀（122）进入到压力控制腔（141），膜元件（149）带动控制阀杆（148）向上抬起，控制流口（146）被打开，测压腔（142）内压力被释放，密封件（145）在主管路的流体压力上向上抬起并，主管路的液体通过第一排出口（171）进入排液腔（143），通过第二排出口（172）进入气压存液罐（28），液体进入气压存液罐（28）后压缩气压存液罐的气体，将液体输送的动能压力转化为气压存液罐（28）的气体压力，成为气压源；

3）气压存液罐（28）的恒压源向压力阀（2）提供稳定的液体压力，液体进入控制室（22）后通过锥台芯（23）的连通道（231）进入加载室（21），二位电磁阀（27）关闭，锥台芯（23）的平坦面面积大于锥台面的面积，液体在锥台芯（23）静止时不产生向弹簧方向的推力，锥台芯（23）被弹簧（24）密封并将第二控制端口（252）封闭；

4）当打开球阀时，控制器同时旋转阀杆（31）并打开二位电磁阀（27），加载室（21）的液体通过二位电磁阀（27）进入阀体（33）的出口端，气压存液罐（28）内的液体在恒压源和气压源共同作用下喷出气压存液罐（28）的液体，高压液体供入控制室（22），锥台芯（23）压缩弹簧（24），第二控制端口（252）被打开，高压液体进一步从第二连接口（262）进入阀体（33）出口端，对主管路内的液体进行流量的补偿；

5)控制器同时旋转阀杆（31）打开到阀芯（32）完全打开的位置，二位电磁阀（27）关闭，液体通过连通道（231）再次进入加载室，逐步将锥台芯（23）推回至关闭第二控制端口（252）的位置。