CN109139929B - 一种刻槽式串联多级减压调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刻槽式串联多级减压调节阀，涉及多级减压调节阀的技术领域，包括阀体与阀盖；所述阀体设有阀入口和阀出口，所述阀体和阀盖围成的腔体内设有阀座、可轴向运动的刻槽式阀芯与消能室；所述消能室密闭抵压于阀座与阀盖之间，消能室于靠近阀盖一端设有导流孔；所述消能室内壁设有的多级肋板与刻槽式阀芯配合滑接形成多级减压节流单元；所述刻槽式阀芯沿轴向设有与肋板对应的减压槽。本发明节流面与密封面分离设计，有效避免小开度工况下，高速介质流对密封面的冲刷破坏；多级减压节流单元串联，可有效防止介质中固体颗粒造成的阀门卡涩、堵塞；分配多级节流面积比例，有效抑制闪蒸、气蚀在刻槽式阀芯和消能室上产生的侵蚀破坏。

Description

一种刻槽式串联多级减压调节阀

技术领域

本发明涉及多级减压调节阀的技术领域，具体是涉及一种刻槽式串联多级减压调节阀。

背景技术

调节阀为自动化控制的重要环节，其调节精度与可靠性均会影响自动化运行的安全和稳定。对于气体、液体、蒸汽、含固液体等介质的高压差工况，目前普遍使用的单座柱塞型调节阀或传统单级套筒式调节阀存在使用寿命较短的缺点。其使用寿命较短主要因为以下两点原因：1、高压差工况下的闪蒸和空化引起的气蚀，气泡破裂释放出巨大的能量，很容易使刻槽式阀芯、阀座等阀内件表面产生蜂窝状的凹坑；2、含固介质工况下，小开度时高速介质流对阀内件冲刷严重，很容易在柱塞式阀芯、阀座密封面上冲出流线型的沟槽。使用多级套筒式调节阀或迷宫型多级调节阀克服以上缺陷，多级套筒式调节阀或迷宫型多级调节阀属于并联多级减压调节阀，其主要是通过径向完全贴合、轴向相对滑动的阀芯和套筒之间，不断改变的节流面积来调节介质的压力、流量。但此类并联多级减压调节阀也存在以下问题：1、流道相对过窄，固体颗粒容易堵塞流道，同时容易进入阀芯和套筒之间，造成运动卡涩；2、小开度时，由于内件尺寸过大，容易造成流体短路。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种刻槽式串联多级减压调节阀。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：一种刻槽式串联多级减压调节阀，在由阀盖和阀体形成的内腔中设置刻槽式阀芯、消能室及阀座；所述刻槽式阀芯与所述消能室滑动配合，形成多级减压节流单元；所述阀座通过所述阀盖和所述消能室，在中法兰紧固螺栓作用下，压紧在所述阀体内腔台阶上；所述消能室上端设置有径向导流孔。

进一步技术方案：所述刻槽式阀芯基体为圆柱体，其下端设有密封面，密封面上方沿刻槽式阀芯轴向设置有多级减压槽，每级减压槽沿刻槽式阀芯周向均匀布置，相邻减压槽错开形成扭曲流；所述各级减压槽沿所述刻槽式阀芯径向贯穿或不贯穿，且可根据工艺流量特性要求，将所述各级减压槽截面形状设置为矩形、三角形、梯形、圆形或其它异型。

进一步技术方案：所述消能室为中空的圆柱体，其内壁上沿轴向设置有多条肋，所述肋板与所述刻槽式阀芯的减压槽对应匹配，所述肋的内径与所述刻槽式阀芯外径滑动导向配合，所述消能室上端沿径向开有导流孔。

进一步技术方案：所述刻槽式阀芯上的各级减压槽与所述消能室内壁上对应级数的肋板配合形成各级减压节流单元，多级减压节流单元相互串联，介质流过每级减压节流单元，先压缩后膨胀，在多级减压节流单元之间形成曲折串联流道实现流体扭曲流动和连续节流。

进一步技术方案：所述多级减压节流单元上均设置间隙流空行程；

进一步技术方案：所述多级减压节流单元相互串联，可根据实际工况设置减压节流单元级数，确保不发生气蚀的情况下，设置相对宽大的曲折流道。

进一步技术方案：所述阀座为一圆环体，其内孔上端设有密封面与所述刻槽式阀芯下端密封面之间形成密封副，所述阀座在中法兰紧固螺栓作用下，通过所述阀盖和所述消能室压紧在所述阀体内腔台阶上。

本发明的有益效果在于：1、本发明通过在圆柱形的刻槽式阀芯上设置径向贯穿或不贯穿的串联多级流道，让流体减压或碰撞后再减压，并让流体螺旋流过若干弯曲流道，实现流体连续扭曲、同时反复压缩膨胀来耗散能量，从而实现串联多级节流内件的减压降速效果，即分步逐级减压，使各级节流缩流断面处介质压力均高于介质饱和蒸汽压力，有效抑制闪蒸、气蚀以及高速介质流体的冲刷，同时消除随之而来的噪声和振动。

2、本发明通过特定的刻槽式阀芯与消能室滑动配合，精确控制节流面积连续改变；通过特定的阀芯减压槽形状实现阀门可控流量特性。

3、本发明通过具有一定间隙流空行程的阀内件结构，将密封面与节流面分离，从而保护阀座密封面在小开度时不受高速介质流的冲刷破坏。

4、本发明可根据实际工况设置流道级数，在有效抑制闪蒸、气蚀的同时，保留了相对宽大的过流流道，结合阀芯多级减压槽和消能室内壁多级肋板之间的剪切作用，使得串联多级节流控制阀在含固高压液体的泄放工况下，实现优异的防堵、防卡功能。

5、本发明粗壮阀芯由消能室内壁多重肋板重型导向，具有高强度和耐震性；同时结合本发明底进侧出介质流向，相对侧进底出，阀芯受力更加稳定、均匀，阀门可以承受更高的压差。

6、本发明阀座在中法兰紧固螺栓作用下，通过阀盖和消能室压紧在阀体内腔台阶上，可以快速更换阀芯、消能室、阀座等阀内件。

7、本发明的还具有调节阀方便拆卸、刻槽式阀芯便于加工的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1中的刻槽式串联多级减压调节阀全开状态结构示意图；

图2为本发明实施例1中的刻槽式串联多级减压调节阀关闭状态结构示意图；

图3为本发明实施例1中的刻槽式阀芯结构示意图；

图4为本发明实施例2中的刻槽式串联多级减压调节阀全开状态结构示意图；

图5为本发明实施例2中的刻槽式串联多级减压调节阀关闭状态结构示意图；

图6为本发明实施例2中的刻槽式阀芯结构示意图；

图7为本发明消能室结构示意图。

1-阀体、2-阀座、3-刻槽式阀芯、3a-阀芯密封面、3b--第一级减压槽、3c--第二级减压槽、3d-第三级减压槽、3e-第四级减压槽、4-消能室、4a--第一级肋板、4b-第二级肋板、4c-第三级肋板、4d-第四级肋板、4e-导流孔、5-中法兰紧固螺栓、6-阀盖、7-阀出口、8-阀入口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步详细描述。

实施例1

如图1、2所示，本具体实施例为一种刻槽式串联多级减压调节阀为串联四级减压调节阀，包括阀体1，在由阀体1和阀盖6形成的腔体内设置有消能室4和阀座2；通过阀盖6与阀体1间的中法兰紧固螺栓5，消能室4紧密抵压在阀盖6和阀座2之间；消能室4的内壁设有等间距的四级肋板，消能室4靠近阀盖6一端设有沿周向均布的导流孔4e；各级肋板分别与刻槽式阀芯3滑动连接，可轴向移动的刻槽式阀芯3与消能室4内壁上四级肋板滑动配合，肋板对刻槽式阀芯3精确导向，有利刻槽式阀芯3的抗振动。阀体1中设有的阀座2通过中法兰紧固螺栓5的紧固，由阀盖6和消能室4压紧在阀体1内腔台阶上；阀座2密封面与阀芯密封面3a间相配合形成密封副，两者同为圆环形斜坡面，两者紧密扣合；有利于阀门的严密切断密封。

在刻槽式阀芯3上有四级减压槽，减压槽的级数与消能室4内壁肋板级数相同，刻槽式阀芯3上各级减压槽与消能室4内壁上对应级数的肋板形成各级减压节流单元，各级减压节流单元均设置有间隙流空行程，间隙流空行程为总行程15％，节流面与密封面分离设计，有效避免小开度工况下，高速介质流对密封面的冲刷破坏；四级减压节流单元相互串联，流道相对宽大，可有效防止介质中固体颗粒造成的阀门卡涩、堵塞。

如图3所示，刻槽式阀芯3上设置有四级减压槽，本具体实施例中的各级减压槽均为径向贯穿刻槽式阀芯3的长方体异型槽孔：第一级减压槽3b、第二级减压槽3c、第三级减压槽3d、第四级减压槽3e，四级减压槽都分别位于阀芯密封面3a上部，并沿轴向等距分布，各级减压槽对称布置，相邻级数减压槽沿轴向90度错开分布。

如图7所述，消能室4内壁上设置有四级肋板，第一级肋板4a、第二级肋板4b、第三级肋板4c、第四级肋板4d；导流孔4e设于消能室4的顶端，四级肋板沿轴向等距分布，四级肋板与对应级数的减压槽形成四级减压节流单元，通过分配四级节流面积比例，可精确分配在各级减压节流单元上的介质压降，使介质在各级减压节流单元缩流断面上的介质压力，均高于介质饱和蒸气压，从而有效抑制闪蒸、气蚀在刻槽式阀芯3和消能室4上产生的侵蚀破坏。

实施例2

本实施例与实施例1的区别点在于，减压槽为非贯穿式的；刻槽式串联多级减压调节阀全开状态结构示意图、刻槽式串联多级减压调节阀关闭状态结构示意图、刻槽式阀芯结构示意图分别如图4、5、6所示。

实施例1与实施例2中的刻槽式串联多级减压调节阀均为串联四级减压调节阀，除四级减压调节阀以外，本发明中的刻槽式串联多级减压调节阀还可以是二级、三级、五级以及大于五级的调节阀。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种刻槽式串联多级减压调节阀，包括阀体（1）与阀盖（6）；所述阀体（1）设有阀入口（8）和阀出口（7），其特征在于：所述阀体（1）和阀盖（6）围成的腔体内设有阀座（2）、可轴向运动的刻槽式阀芯（3）与消能室（4）；所述阀座（2）设于阀入口（8）顶部，所述消能室（4）密闭抵压于阀座（2）和阀盖（6）之间，消能室（4）于靠近阀盖（6）一端设有导通消能室（4）与阀出口（7）的导流孔（4e）；所述消能室（4）为空心柱状，其内壁设有的多级肋板与刻槽式阀芯（3）配合滑接形成相互串联的多级减压节流单元；所述刻槽式阀芯（3）沿轴向设有与多级肋板分别对应的多级减压槽；所述刻槽式阀芯（3）在不同开度下，介质存在如下三种过流状态：零开度时，刻槽式阀芯（3）与阀座（2）贴合构成密封副切断介质流通；或小开度时，刻槽式阀芯（3）与阀座（2）脱离接触，同时相邻减压节流单元未通过所述减压槽连通而介质处于间隙流状态；又或是大开度时，刻槽式阀芯（3）与阀座（2）脱离接触，同时相邻减压节流单元通过所述减压槽连通而介质处于流量可调状态；

所述减压槽沿刻槽式阀芯（3）径向贯穿设置；

或者，所述减压槽沿刻槽式阀芯（3）径向不贯穿设置；

所述多级减压节流单元上均设置间隙流空行程。

2.根据权利要求1所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：大开度时，各级所述肋板位于其对应设置减压槽的顶部与底部之间；小开度时，各级所述肋板位于其对应设置减压槽的顶部或顶部以上区域。

3.根据权利要求2所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：对应设置的所述肋板和减压槽至少设有两组；距离阀盖（6）越近，所述减压槽的轴向截面积保持不变或增大。

4.根据权利要求3所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：对应设置的所述肋板和减压槽设有四组；所述刻槽式阀芯（3）沿阀座（2）至阀盖（6）依次设有第一级减压槽（3b）、第二级减压槽（3c）、第三级减压槽（3d）和第四级减压槽（3e）；所述第二级减压槽（3c）的截面积不小于第一级减压槽（3b）；所述第三级减压槽（3d）的截面积不小于第二级减压槽（3c）；所述第四级减压槽（3e）的截面积不小于第三级减压槽（3d）。

5.根据权利要求3所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：各级所述减压槽的高度相同，距离阀盖（6）越近，则减压槽的宽度保持不变或增大。

6.根据权利要求3所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：各级减压节流单元设有1个或至少2个减压槽；单个设置的减压槽，相邻两级减压槽沿刻槽式阀芯（3）周向错开设置；至少2个设置的减压槽沿刻槽式阀芯（3）周向均匀排布，且相邻两级减压槽沿刻槽式阀芯（3）周向错开设置。

7.根据权利要求1所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：所述减压槽截面形状为三角形、梯形、矩形、圆形；所述密封副为平面密封副或圆环斜坡密封副。

8.根据权利要求1所述的刻槽式串联多级减压调节阀，其特征在于：所述阀体（1）为直通型、角型或Y直流型；所述阀盖（6）与阀体（1）之间通过中法兰紧固螺栓（5）固定。

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