CN109027297A - 智能整体式耐腐蚀阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能整体式耐腐蚀阀门，包括阀体、安装在阀体流道内的阀座、通过旋塞螺纹与阀体配合的且将阀座限位的旋塞、配合在阀座内的阀芯、穿过阀体和阀座后与阀芯连接的阀杆、套在阀杆上且位于阀座和阀体之间的轴承、套在阀杆上且填充在阀体内的多层填料密封环、将多层填料密封环压紧的且与阀体连接的压盖、位于阀体流道内壁用于检测流道内介质流速和温度的微型传感器、能驱动阀杆旋转的电机、用于接收微型传感器的信息后通过电机控制阀杆旋转的控制器，微型传感器的连接线穿出阀体的模压通道后连接至控制器，模压通道为具有至少两个左右凸起的直管通道。整个阀门不易泄露，实现了开闭角度的智能化控制。

Description

智能整体式耐腐蚀阀门
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体涉及一种智能整体式耐腐蚀阀门。
背景技术
石油化工和石化行业中存在着复杂的管道系统，管道中的温度、压力、流速和输送介质各异，构成了复杂的腐蚀环境，影响管道系统中管道元件的使用寿命。阀门作为其中重要的管道元件，其使用寿命和安全性显著影响管道系统的维护成本和运行安全，具有优秀防腐蚀性能的阀门在该行业中需求量巨大。目前常用的防腐蚀阀门有不锈钢阀门、钛合金阀门、聚四氟乙烯衬层的金属阀门等，在实际的使用中，不锈钢阀门多采用分体式结构，腐蚀介质会从接合位置渗漏，制约使用寿命；钛合金阀门由于造价高昂，使用经济性不高；聚四氟乙烯衬层的金属阀门由于聚四氟乙烯和金属不同的热膨胀系数，会造成衬层脱离，影响使用寿命，并且单一材料制成的阀门难以满足多种腐蚀介质共存的环境。
随着智能制造的发展，对管道系统的智能化要求逐步提高，实现阀门的智能需要使阀门具备管道内介质工况参数监测、分析和控制的能力，管道系统的基本工况参数包括温度、压力和流速，因此只有在阀门内布置相应的微型传感器，实时获得输送介质的温度、压力和流速数据，才能在此基础上实现对阀门的智能化控制。对于常规的金属阀门，由于阀体铸造和机加工等工艺的限制，难以在其内部集成微型传感器。
由上可知，现有的阀门尤其需要在集成传感器、保证传感器和各接合位置处的密封、耐腐蚀等方面进行改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能整体式耐腐蚀阀门，整个阀门在传感器和各接合位置处采用密封、不易泄露，实现了开闭角度的智能化控制。
本发明所采用的技术方案是：
一种智能整体式耐腐蚀阀门，包括阀体、安装在阀体流道内的阀座、通过旋塞螺纹与阀体配合的且将阀座限位的旋塞、配合在阀座内的阀芯、穿过阀体和阀座后与阀芯连接的阀杆、套在阀杆上且位于阀座和阀体之间的轴承、套在阀杆上且填充在阀体内的多层填料密封环、将多层填料密封环压紧的且与阀体连接的压盖、位于阀体流道内壁用于检测流道内介质流速和温度的微型传感器、能驱动阀杆旋转的电机、用于接收微型传感器的信息后通过电机控制阀杆旋转的控制器，微型传感器的连接线穿出阀体的模压通道后连接至控制器，模压通道为具有至少两个左右凸起的直管通道。
进一步地，阀体、阀座、旋塞、阀芯和阀杆均采用SMC复合材料模压成型。
进一步地，微型传感器为磁通量传感器。
进一步地，磁通量传感器的电路结构包括集成在同一芯片上的用于测量芯片温度的温敏级、用于加热芯片的加热级以及用于放大控制信号的运算放大器。
进一步地，阀杆外端配合有止动扳手。
进一步地，控制器为PLC控制器。
进一步地，轴承为止推轴承。
本发明的有益效果是：
整个阀门在传感器和各接合位置处采用密封，不易泄露：压盖对填料密封环施加轴向力，填料密封环轴向压缩产生径向力与阀杆和阀体紧密接触，同时填料密封环中的润滑剂被强行挤出，在接触面之间形成油膜，未接触部分则形成小油槽，当阀杆运动时，接触部位与非接触部位交替出现，形成了一种不规则的迷宫，从而起到阻止密封介质外泄的作用。这样更有利于防止介质的泄漏，提高阀门使用寿命；直管通道上的凸起防止了因安装连接线造成的泄漏；旋塞和阀体通过旋塞螺纹配合，工作时泄漏的液体充满螺纹和阀体间，形成“液体螺母”，“液体螺母”在旋转时产生轴向运动，促使液体不断返回高压端形成密封。
微型传感器、电机和控制器实现了开闭角度的智能化控制：微型传感器可以显示阀体内部流动介质的流速与温度大小(如，流道内的饱和蒸汽变为过热蒸汽时，介质的流速和温度就会发生相应的变化)并将关于介质流速和温度的信号传输给控制器，控制器根据预设程序控制电机工作，电机驱动阀杆旋转，从而调节阀芯相对阀座的位置，即开闭角度，实现开闭角度的智能化控制。
附图说明
图1是本发明实施例的剖视图。
图2是本发明实施例的正视图(除去控制器)。
图中：1-电机；2-止动扳手；3-阀座；4-微型传感器；5-模压通道；6-阀体；7-阀芯；8-旋塞；9-阀杆；10-填料密封环；11-压盖；12-控制器；13-轴承。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种智能整体式耐腐蚀阀门，包括阀体6、安装在阀体6流道内的阀座3、通过旋塞螺纹与阀体6配合的且将阀座3限位的旋塞8、配合在阀座3内的阀芯7、穿过阀体6和阀座3后与阀芯7连接的阀杆9、套在阀杆9上且位于阀座3和阀体6之间的轴承13、套在阀杆9上且填充在阀体6内的多层填料密封环10、将多层填料密封环10压紧的且与阀体6连接的压盖11、位于阀体6流道内壁用于检测流道内介质流速和温度的微型传感器4、能驱动阀杆9旋转的电机1、用于接收微型传感器4的信息后通过电机1控制阀杆9旋转的控制器12，微型传感器4的连接线穿出阀体6的模压通道5后连接至控制器12，模压通道5为具有至少两个左右凸起的直管通道。
整个阀门在传感器和各接合位置处采用密封，不易泄露：压盖11对填料密封环10施加轴向力，填料密封环10轴向压缩产生径向力与阀杆9和阀体6紧密接触，同时填料密封环10中的润滑剂被强行挤出，在接触面之间形成油膜，未接触部分则形成小油槽，当阀杆9运动时，接触部位与非接触部位交替出现，形成了一种不规则的迷宫，从而起到阻止密封介质外泄的作用。这样更有利于防止介质的泄漏，提高阀门使用寿命；直管通道上的凸起防止了因安装连接线造成的泄漏；旋塞8和阀体6通过旋塞螺纹配合，工作时泄漏的液体充满螺纹和阀体6间，形成“液体螺母”，“液体螺母”在旋转时产生轴向运动，促使液体不断返回高压端形成密封。
微型传感器4、电机1和控制器12实现了开闭角度的智能化控制：微型传感器4可以显示阀体6内部流动介质的流速与温度大小(如，流道内的饱和蒸汽变为过热蒸汽时，介质的流速和温度就会发生相应的变化)并将关于介质流速和温度的信号传输给控制器12，控制器12根据预设程序控制电机工作，电机1驱动阀杆9旋转，从而调节阀芯7相对阀座3的位置，即开闭角度，实现开闭角度的智能化控制。
在本实施例中，阀体6、阀座3、旋塞8、阀芯7和阀杆9优选采用SMC复合材料模压成型。单一材料制成的阀门难以满足多种腐蚀介质共存的环境，而smc复合材料(Sheetmolding compound)是玻璃钢的一种，主要原料由GF(专用纱)、MD(填料)及各种助剂组成，可以根据基料树脂的改变，改变相应的性能，故smc复合材料能很好的适应石油化工和石化行业中复杂的腐蚀环境。比如，基料树脂采用乙烯酯树脂的话，耐化学腐蚀性能比较好，在150℃-180℃以下具有良好的性能保修率；基料树脂采用环氧树脂的话，耐化学腐蚀性能好，在150℃-180℃以下具有良好的性能保留率，空隙率低，并可模压成为最薄为0.5mm，最厚为150mm的型材；基料树脂采用酚醛树脂的话，具有优异的燃烧性能，燃烧时发烟量低，有毒副产物少；基料树脂采用聚酰亚胺树脂的话，以PMR-15的化学特性为基础，可用于300℃以上的高温片状模塑料，是一种新型的热固性玻璃钢模压材料。SMC复合材料模压成型，结构简单，易于生产制造，避免了腐蚀介质从结合位置渗漏制约使用寿命，造价低。
在本实施例中，微型传感器4优选采用磁通量传感器。磁通量传感器敏感度大、体积小、精度高。磁通量传感器的电路结构包括集成在同一芯片上的用于测量芯片温度的温敏级、用于加热芯片的加热级以及用于放大控制信号的运算放大器。通过电路结构的负反馈和衬底热通路实现对流量等的测量-当流体以某流速流过加热的芯片时，芯片温度因芯片与流体间的对流换热而有下降趋势，使温敏级输出降低，经运算放大器反相放大使加热级功率增大，只要运放的增益足够大，芯片即可回复到原始温度，此时芯片功率的变化即是流速的量度。
如图1所示，在本实施例中，轴承13优选采用止推轴承，便于承受轴向作用力。
如图2所示，在本实施例中，阀杆9外端配合有止动扳手2，方便手动操作。
在本实施例中，控制器12优选采用PLC控制器，PLC控制器成本低、编程和外接方便。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：包括阀体、安装在阀体流道内的阀座、通过旋塞螺纹与阀体配合的且将阀座限位的旋塞、配合在阀座内的阀芯、穿过阀体和阀座后与阀芯连接的阀杆、套在阀杆上且位于阀座和阀体之间的轴承、套在阀杆上且填充在阀体内的多层填料密封环、将多层填料密封环压紧的且与阀体连接的压盖、位于阀体流道内壁用于检测流道内介质流速和温度的微型传感器、能驱动阀杆旋转的电机、用于接收微型传感器的信息后通过电机控制阀杆旋转的控制器，微型传感器的连接线穿出阀体的模压通道后连接至控制器，模压通道为具有至少两个左右凸起的直管通道。
2.如权利要求1所述的智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：阀体、阀座、旋塞、阀芯和阀杆均采用SMC复合材料模压成型。
3.如权利要求1所述的智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：微型传感器为磁通量传感器。
4.如权利要求3所述的智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：磁通量传感器的电路结构包括集成在同一芯片上的用于测量芯片温度的温敏级、用于加热芯片的加热级以及用于放大控制信号的运算放大器。
5.如权利要求1所述的智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：阀杆外端配合有止动扳手。
6.如权利要求1所述的智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：控制器为PLC控制器。
7.如权利要求1所述的智能整体式耐腐蚀阀门，其特征在在于：轴承为止推轴承。
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