CN1082682A - 热操纵式凝汽阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种凝汽阀，它包括一个阀壳，一 个阀座元件，一个温度控制元件。温度控制元件具有 两个盘状的壁件和一个位于盘状壁件之间的隔膜件， 隔膜件固着到两个壁件上，形成一个用于存放可膨胀 介质的空间。一个阀件安装在隔膜件上，用于和阀座 元件相配合，阀件在其中心部位上具有一个面向隔膜 件的凹部，一个夹持件基本上对应于所述凹部的空间 形状，隔膜件的至少一层被夹持在夹持件和阀件之 间。在隔膜件被夹持在阀件凹部和夹持件之间的部 位上，将阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

Description

本发明所涉及的是一种凝汽阀，它能够自动地排放在各种蒸汽设备和蒸汽管道中所形成的冷凝液。更具体地说，本发明所涉及的是一种热操纵式的凝汽阀，用于通过一个温度控制元件来把低于一期望温度值的冷凝液排放出系统，该温度控制元件包括一种介质，它在被蒸汽加热时能够膨胀，而在被冷凝液冷却时能够收缩。

用于凝汽阀的温度控制元件由两个盘状的壁件和位于壁件之间的隔膜件组成，隔膜件的外圆周边缘固着在两个壁件上，由此而形成的内部空间用于存放一种可膨胀的介质，该介质根据通过隔膜件而与之接触的流体的温度，能够改变其体积。此外，在隔膜件的与可膨胀介质相反的一侧上装有一个阀件，用于和一个阀座元件相配合。

在装配了这种温度控制元件的凝汽阀中，该温度控制元件安装在一个和入口相连通的阀腔中，装在隔膜件上的阀件利用可膨胀介质的膨胀和收缩而移动，从而使阀件与阀座元件靠紧或者脱离，而该阀座元件具有一个与阀腔和出口相连通的排放通道。

当凝汽阀关闭时，温度控制元件中的可膨胀介质所产生的内部压力克服了隔膜的弹性力，使隔膜产生挠曲变形。众所周知，上述内部压力取决于需要排放的冷凝液或者不需要排放的蒸汽的温度和工作压力。

目前已有多种将阀件与隔膜件相安装的方案。

例如，美国专利第3，698，633号（对应于DE  P2038344或日本国特公昭51-21174（1976））提出，将阀件的环形连接部位焊接到隔膜件，该环形部位封闭了一个中心塞子附近的范围，隔膜件同心地封闭了该环形连接部位，并延伸到阀件和与阀件相对的夹持板的夹持表面之间。

在这一已知技术中，隔膜件和阀件通过一中心环形焊缝在它们的平坦中心部位上均匀地焊接在一起。此外，隔膜件在外侧的环形部位处被夹持在阀件和夹持板之间。为此，需要对夹持板和阀件进行敛缝。

为了避免这样的敛缝操作，并且进一步避免下述现象，即在焊接时，隔膜的膨胀和收缩达到隔膜进行冲程运动的区域，导致在这样的区域产生变形或残余应力，美国专利第4，161，278号（对应于DE-P2630038和日本国特公昭60-46318（1985））提出，隔膜层及夹持板的与中心开口相邻的边缘部分与阀件的中心环形凸起部分的外圆周表面相对应，并且将阀件、隔膜层和夹持板在上述环形凸起部位的边缘彼此焊接在一起进行密封。

然而，以这样的焊接方式，要想将阀件、隔膜层和夹持板固定在其焊接位置上，在它们中间不留下任何间隙是很困难的，因为在焊接过程中，在将隔膜层的内圆周边缘对准阀件的凸起部分的外圆周表面之后，将夹持板置于其上，然后在将夹持板压向该位置的情况下进行焊接，会很容易使夹持板和隔膜层的边缘产生移动。这一状况妨碍了部件之间的紧密结合，导致产生不正确的焊接。如果增加夹持板的厚度，可以大大地改善边缘部分的移动状况，然而，在这样的情况下，由于夹持板存在于存放温度控制元件的可膨胀介质的空间之中，而该空间需要一定的或较大的体积来存放可膨胀介质，所以温度控制元件要有较大的体积。此外，当试图将薄隔膜层的内圆周边缘对准阀件的凸起部分的外圆周表面时，隔膜层的端部就会受到一个将隔膜朝外拉的力，因而很难使隔膜层的内圆周边缘和阀件的凸起部分的外圆周表面在整个周边上紧密地接触。

此外，德国专利第3124459号（DE3124459C2）提出了一种方案，使隔膜和夹持板的中心部位都具有一个孔，阀件的一侧面向隔膜，并具有一个下凹的盲孔，在它们的内周边缘上彼此焊接起来。然而，采用这样的方案，要将隔膜的边缘和需要焊接的部位准确地对准是很困难的，而且在进行焊接时，难以防止隔膜的膨胀和收缩对隔膜进行冲程运动的区域所产生的某些影响。

本发明的目的是提供一种如说明书开始部分所述类型的凝汽阀，它能够通过温度控制元件中的可膨胀介质的膨胀和收缩，克服已知技术中所存在的有关排放冷凝液的凝汽阀的阀件和隔膜相连接方式上的缺点，同时能够避免蒸汽的泄漏。采用这种凝汽阀，能够很容易地将阀件固定到隔膜件上，同时使隔膜件具有长的使用寿命。

本发明的另一个目的是提供一种凝汽阀，它在焊接时由于加热和冷却所引起的隔膜件的径向膨胀和收缩不会对隔膜件进行冲程运动的部分产生影响。

本发明的再一个目的是提供一种凝汽阀，它能够很容易地使阀件和隔膜件在需要焊接的部位上彼此对准，并且能够保证阀件和隔膜件彼此紧密地相接触。

本发明的再一个目的是提供一种凝汽阀，它能够确保足够的用于存放可膨胀介质的空间，同时又不会使温度控制元件的体积增大。

为实现本发明的上述目的而提供的凝汽阀包括：

一个具有入口、出口和阀腔的阀壳;

一个位于所述阀腔和出口之间并具有一个排放通道的阀座元件;

一个位于阀腔之中的温度控制元件，它具有两个盘状的壁件和一个位于所述盘状壁件之间的隔膜件，所述隔膜件的外侧边缘被固定到两个壁件上，形成一个用于存放可膨胀介质的内部空间;

一个阀件，安装在隔膜件的与可膨胀介质相对的一侧上，用于和所述阀座元件相配合，所述阀件在其中心部位上具有一个面向隔膜件的凹部，其深度从边缘到中心部位逐步加深;

一个夹持件，其形状基本上对应于所述凹部的空间形状;

至少有一层所述隔膜件被夹持在所述夹持件和阀件之间;

在隔膜件被夹持在阀件凹部和夹持件之间的部位上，将所述阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

由于阀件、隔膜件和夹持件在隔膜件被夹持在阀件凹部和夹持件之间的位置上被彼此焊接在一起，进行焊接时因受热和冷却所造成的隔膜件的径向膨胀和收缩被限制在由阀件和夹持件所夹持的部位上，因此进行冲程运动的隔膜件水平部分不会因为焊接而产生变形，这样，隔膜件的挠曲性就能够和进行焊接前保持一样。

因为夹持件的形状和阀件上的凹部的形状相对应，而且隔膜件由夹持件和阀件来固定，隔膜件所受到的是将它朝中心部位拉的力，因此，即使隔膜件具有一个中心开口，并且是在该开口的边缘进行焊接，将阀件和隔膜件在需要焊接的位置上彼此对准也是一件容易的事情，阀件和隔膜件能够紧密地彼此相接触。

此外，阀件位于隔膜件的与可膨胀介质相对的一侧上，其中心部位具有一个面向隔膜件的凹部，从而确保了存放可膨胀介质的空间，同时又不至于因为夹持件的存在而增大温度控制元件的体积。

最好使阀件和夹持件中的至少一个在隔膜件被夹持的部位上具有一个环形凸起，并在该环形凸起上进行电阻焊，将阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

另一种方案是阀件在所述凹部的深度方向上最好具有一个薄的环形部分，在该环形部分上进行激光焊接，将阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

再一种方案是被夹持的隔膜件和阀件及夹持件中的至少一个上具有贯通的中心开口，在不具有中心开口的阀件或夹持件的相对一侧上设一个盲孔，并且在与所述中心开口或盲孔相接触的边缘部位上进行弧焊，将阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

以下将结合附图对本发明的实施方案进行详细的说明。

图1是本发明一种实施方案的热操纵式凝汽阀的剖视图;

图2是放大的剖视图，用于表示图1中所示的阀件和夹持件之间的隔膜的被夹持状态;

图3是与图2相对应状态的剖视图，所不同的是它表示的是焊接之前的状态;

图4是用于说明与图2不同的焊接状态的剖视图;

图5是说明另一种焊接状态的剖视图;

图6是对应于图2的剖视图，所不同的是它显示的是一种所谓事故关闭型的凝汽阀;

图7是对应于图4的剖视图，所不同的是它显示的也是一种事故关闭型的凝汽阀;

图8是对应于图5的剖视图，所不同的是它显示的是一种事故关闭型的凝汽阀。

象诸如美国专利NO·5，197，669或AU-B-638184所公开的那样，热操纵式凝汽阀可以分为两种类型：其中一种是所谓事故关闭型凝汽阀，它在温度控制元件发生破损时，可膨胀的介质由其中流出时，能够通过关闭排放通道来防止蒸汽的泄漏;另一种是所谓事故开启型凝汽阀，它能够在温度控制元件发生破损时，打开排放通道，排放冷凝液体。在下面介绍本发明的实施方案时，主要是基于事故开启型凝汽阀。然而，将一隔膜层夹持在阀件和夹持件之间，并将所述三个部件彼此焊接在一起，也能够为事故关闭型凝汽阀产生同样的效果。

参见图1，通过螺栓3将上壳体1和下壳体2固定在一起，形成了具有阀腔4的阀壳，通过一个环形垫圈5来保证阀壳1和2之间的气密性。在上壳体1上形成了一个入口6，在下壳体2上形成了一个出口7。

一个阀座元件9以螺旋的方式装在阀腔4和出口7之间的隔墙8上，通过一个环形垫圈10来保证隔墙8和阀座元件9之间的气密性。在阀座元件9的中心形成了一个贯穿的排放通道11，它将阀腔4和出口7连接在一起。在阀座元件9的上表面上形成了一个环形槽12。

此外，在阀座元件9的上面装有一个温度控制元件13，该温度控制元件包括一个上壁元件14，一个作为下壁的连接件15，还包括如图2和图3中详细表示的第一隔膜16、第二隔膜17、夹持件18和阀件19。

上壁14、第一隔膜16、第二隔膜17和连接件15在它们的如附图标记29所示的外圆周边缘处通过焊接彼此固着在一起，连接件15下方弯曲的开口边缘固定在所述环形槽12之中。连接件15上形成了多个窗口20，能够让流体通过。为了增加第一隔膜16的强度，它可以由多层隔膜组成。

通过注入孔21将一种可膨胀的介质22注入到在上壁14和第一隔膜16之间所形成的空间之中，将注入孔21堵住，使所述空间处于密封状态。所述可膨胀介质由水、沸点低于水的液体、或者它们的混合物组成。

如图2所示，在面向隔膜的阀件19的中心部位上具有一个凹部，其深度从边缘到中心逐渐加深，在阀件的与所述凹部相反的面上具有一个阶梯形的通孔26。中心部位具有通孔24的夹持件18的外形与阀件凹部的空间形状大致相对应。第二隔膜17具有一个与夹持件18的通孔24相对应的通孔23，第二隔膜17被夹在阀件19和夹持件18之间，从而如图所示，迫使被夹持的第二隔膜17的那一部分向下弯曲。为了增加第二隔膜的强度，第二隔膜17也可以由多层隔膜组成。在如附图标记30所示的第二隔膜17被夹持的位置上，将阀件19、第二隔膜17和夹持件18通过焊接彼此固着在一起。

如图3所示，这一固着的形成方式是：把夹持件18的通孔24外侧的下表面上的环形凸起25和阀件19的阶梯孔26外侧的上表面上的环形凸起27，通过第二隔膜17相对进行凸焊。所有的环形凸起可以位于第二隔膜17被夹持的区间内的任何位置上，也可以仅仅在阀件和夹持件中的一个上形成一个环形凸起。

下面介绍上述实施方案所提供的凝汽阀的动作。当通过入口6流入到阀腔4之中的流体是高温蒸汽时，可膨胀介质22膨胀，通过第一隔膜16和第二隔膜17将阀件19朝下压，使阀件19和阀座元件9压紧，关闭排放通道11，从而防止蒸汽的泄漏。

当流体的温度低于预定的温度值，或者通过入口流入温度较低的冷凝液体时，可膨胀介质22的体积收缩，承受由入口流入的流体压力的阀件19和阀座元件9脱离，打开排放通道11，从而将冷凝液由出口7排出。

在本实施方案中，在两种情况下温度控制元件可能受到损坏：一种情况是第一隔膜16被损坏，另一种情况是第二隔膜17被损坏。当第一隔膜16被损坏时，存放可膨胀介质22的空间通过第一隔膜16和第二隔膜17之间的空间，经过通孔23、24、26以及排放通道11与出口7相连通，因此，可膨胀的介质22由出口7流出。另外，阀件19和第二隔膜17一起被来自入口的流体的压力向上压起，脱离和阀座元件9的接触，打开排放通道11，从而打开阀门。当第二隔膜17被损坏时，入口6通过第一隔膜16和第二隔膜17之间的空间，经过通孔23、24、26以及排放通道11与出口7相连通，使位于入口侧的流体能够被排出。

当出口处的压力高于入口处的压力时，来自出口侧的流体通过阀体19、第二隔膜17和夹持件18上的相应通孔流入到第二隔膜17和第一隔膜16之间的空间，使第二隔膜17朝阀座元件9移动，从而迫使阀件19关闭排放通道11，防止流体从反向方向流向入口侧。

图4显示了以不同的焊接方式来固定第二隔膜的情形。在如附图标记28所示的位置上，由于通孔26的台阶在阀件19的变薄的水平部位上进行环形的激光焊接，从而将阀件19、第二隔膜17以及夹持件18彼此固着在一起。

图5显示了以另一种不同的焊接方式来固定第二隔膜的情形。阀件19的通孔26的上圆周边缘、第二隔膜17的通孔23的圆周边缘、以及夹持件18的通孔24的下圆周边缘在如附图标记31所示的位置上准确地彼此对准，然后进行TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接。

图6、7、8分别显示了对应于图2、4、5的用于事故关闭型凝汽阀的隔膜夹持方式。在这种类型的凝汽阀中，当温度控制元件被损坏，导致可膨胀的介质流出时，通过位于入口侧的流体压力，使阀件与阀座元件处于压紧状态，从而关闭排放通道，防止蒸汽的流出。因此，必须至少使阀件和夹持件中的一个上没有通孔。在如图6所示的电阻焊接类型中，是在如附图标记32所示的阀件19和夹持件18的相对倾斜表面位置上进行焊接。在如图7所示的激光焊接类型中，阀件19具有一个阶梯形的通孔26，由于该台阶，阀件的厚度变薄了，从而使激光焊接能够以更好的方式进行。阀件19、隔膜以及夹持件18在变薄的水平部位上通过焊接彼此固着在一起。在事故关闭型的凝汽阀中，本来是没有必要为隔膜提供一个中心孔的，然而在如图8所示的弧焊方式中，该隔膜具有一个中心通孔23，夹持件18上也有一个与之相对应的中心通孔24，阀件19在面对夹持件的一侧上具有一个下凹的中心盲孔33，因此焊接是在通孔23、24和盲孔33的相邻圆周边缘上进行的。

Claims (4)

1、一种凝汽阀，包括：

一个具有入口、阀腔和出口的阀壳；

一个位于所述阀腔和出口之间并具有一个排放通道的阀座元件；

一个位于所述阀腔之中的温度控制元件，具有两个盘状的壁件和一个位于所述盘状壁件之间的隔膜件，该隔膜件的外侧边缘固着到两个壁件上，形成一个用于存放可膨胀介质的内部空间；

一个阀件，安装在隔膜件的与可膨胀介质相对的一侧上，用于和所述阀座元件相配合，该阀件在其中心部位上具有一个面向隔膜件的凹部，其深度从边缘到中心部位逐渐加深；

一个夹持件，其形状基本上对应于所述凹部的空间形状；

至少有一层所述隔膜件被夹持在所述夹持件和阀件之间；

在隔膜件被夹持在阀件凹部和夹持件之间的部位上，将所述阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

2、如权利要求1所述的热操纵式凝汽阀，其特征在于：所述阀件和夹持件中的至少一个在隔膜件被夹持的部位具有一个环形凸起，在该环形凸起的位置上进行电阻焊，将阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

3、如权利要求1所述的热操纵式凝汽阀，其特征在于：所述阀件最好在所述凹部的深度方向上具有一个薄的环形部位，在该薄的环形部位上进行激光焊接，将阀件、隔膜件和夹持件焊接在一起。

4、如权利要求1所述的热操纵式凝汽阀，其特征在于：所述被夹持的隔膜件和所述阀件及夹持件中的至少一个具有贯通的中心开口，不具有中心开口的阀件或夹持件在相对的一侧上具有一个盲孔，在和所述中心开口或盲孔相接触的边缘上通过弧焊，将阀件、隔膜件和夹持件彼此焊接在一起。

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