CN109296757B - 一种自然循环瓣阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可自然开启的密封阀，应用于水池式低温供热堆余热排出，具体涉及一种自然循环瓣阀。包括阀座、阀杆、阀盖、重锤、铰链轴座、位置开关、活动阀芯、弹簧和挡板，重锤安装在阀杆第一端，阀盖固定安装在阀盖第二端，阀杆中部与铰链轴座铰接连接，铰链轴座与阀座固定连接，位置开关受外部关闭力矩控制，位置开关输出端与阀杆固定连接，阀座与工作腔连通。本发明的实质性效果是：通过活动阀芯消除安装误差、磨损以及部分杂物对瓣阀密封性的影响，使瓣阀密封更可靠；弹簧同时起到了缓冲作用，减小了对反应堆容器以及阀盖的冲击，提高瓣阀使用寿命。

Description

一种自然循环瓣阀

技术领域

本发明涉及可自然开启的密封阀，应用于水池式低温供热堆余热排出，具体涉及一种自然循环瓣阀。

背景技术

泳池式低温供热堆是由中核集团研发的。作为一种技术成熟、安全性高的堆型，泳池式低温供热堆具有“零”堆熔、“零”排放、易退役、投资少等显著特点。在反应堆多道安全屏障的基础上，增设压力较高的隔离回路，确保放射性与热网隔离。泳池式低温供热堆选址灵活，内陆沿海均可。泳池式低温供热堆使用寿命为60年。在经济方面，热价远优于燃气，与燃煤、热电联产有经济可比性。反应堆退役彻底，厂址可实现绿色复用。其原理是将反应堆堆芯放置在一个常压水池的深处，利用水层的静压力提高堆芯出口水温以满足供热要求。热量通过两级交换传递给供热回路，再通过热网将热量输送给千家万户。

循环瓣阀安装在泳池式反应堆堆芯容器上，可以联通容器内外部的流体，池式反应堆在反应时需保证空间密闭，停堆后需排出堆芯余热，因此需要设置瓣阀以达到此效果。现有的自然循环瓣阀，阀盖与阀杆为固定连接，在安装误差大、有杂物以及磨损等情况下，存在密封不可靠的问题。因此需要研制出新型的能够更可靠密封的循环瓣阀。

中国专利CN107781431A，公开日2018年3月9日，一种自然循环瓣阀系统，包括自然循环瓣阀和喷水嘴管，该自然循环瓣阀包括阀体、支座、支撑臂、配重块和阀瓣，阀瓣位于支撑臂顶部，配重块置于支撑臂底部，支撑臂与支座活动连接，支座与阀体固定连接，喷水嘴管用于产生水柱，以将阀瓣推向阀体。本发明提供了一种结构简单、安装容易、操作方便，检修方便且满足关闭的可靠性和开启的即时性的自然循环瓣阀系统。其解决了瓣阀自然开启的动力问题，但没有解决瓣阀密封性差的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的自然循环瓣阀密封性差的技术问题。提出了一种带有活动阀芯的能够更可靠密封的自然循环瓣阀。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种自然循环瓣阀， 包括阀座、阀杆、阀盖、重锤、铰链轴座、位置开关、活动阀芯、弹簧和挡板，所述重锤安装在阀杆第一端，所述阀盖固定安装在阀盖，所述阀杆中部与铰链轴座铰接连接，所述铰链轴座与所述阀座固定连接，所述位置开关受外部关闭力矩控制，所述位置开关输出端与所述阀杆固定连接，所述阀座与工作腔连通；所述挡板可拆卸安装在所述阀盖靠近阀座的一侧，所述挡板呈环形，所述挡板第一端内壁直径大于挡板第二端内壁直径，所述挡板第二端与阀盖之间形成有凹槽，所述活动阀芯第一端加工有延伸部，所述延伸部卡接入所述凹槽，所述活动阀芯第二端与所述阀座贴合时形成密封，所述弹簧安装在所述阀盖与活动阀芯之间。位置开关受外部关闭力矩控制，外部关闭力矩可以采用现有自然循环瓣阀采用的装置来提供。例如中国专利CN107781431A所采用的喷水管喷射旋板，旋板与位置开关固定连接，将力矩传递给阀杆；或者采用如下装置：包括冷却水泵上电检测单元、可控开关以及电动舵机，可控开关控制端与冷却水泵上电检测单元连接，电动舵机经过可控开关连接电源，冷却水泵上电时，可控开关接通，电动舵机动作，将本发明自然循环瓣阀关闭并保持密封，当冷却水泵掉电时，可控开关断开，电动舵机失去动力，本发明自然循环瓣阀在自重作用下打开。

作为优选，所述阀杆第二端呈弧形，所述弧形第一端与所述铰链轴座铰接连接，所述弧形第二端与所述阀盖中部固定连接。弧形可以避免阀杆前端靠近中部部分与阀座抵触，导致阀盖关闭不严实。

作为优选，所述阀杆第一端加工有螺纹连接段，所述重锤呈圆环形，重锤内壁加工有与所述螺纹连接段匹配的内螺纹，所述重锤与所述阀杆第一端形成螺纹副连接。通过螺纹连接可以使重锤能够连续的进行重力矩大小的调节，能够提高本发明自然循环瓣阀的工作灵敏度和可靠性。

作为优选，所述阀盖靠近阀座的一侧外缘加工有凸台，所述挡板外缘加工有缺口，所述凸台与所述缺口紧密配合。凸台能够对挡板形成定位作用，使挡板能够准确的安装，减小安装误差，提高设定瓣阀重力矩的精准度。

作为优选，所述阀盖沿圆周加工有若干个孔，所述若干个孔远离所述阀座的一端均安装有延伸圆环，所述延伸圆环末端封闭，所述弹簧数量与所述若干个孔数量相适应，所述弹簧分别安装在所述若干个孔内。多个弹簧分布安装，使活动阀芯更好的贴合阀座。

作为优选，所述阀座末端加工有凸缘，所述凸缘内壁加工有沉台，所述沉台端面与所述活动阀芯贴合时形成密封，所述凸缘端面与所述挡板贴合时形成第二密封。沉台有助于降低阀盖、挡板以及活动阀芯的加工及装配难度，形成两处密封能够提高密封性能，活动阀芯与沉台侧壁之间存在间隙，该间隙能够容纳部分进入的小颗粒杂物，提高密封的可靠性。

作为优选，所述阀杆第二端宽度大于阀杆第一端，所述阀杆第二端中部镂空；所述阀杆中部宽度大于所述所述阀杆第二端，所述阀杆中部两侧与所述铰链轴座抵接。加宽阀杆第二端能够更好的平衡阀盖，避免阀盖、挡板以及活动阀芯质量分布不均匀增大对铰链轴的磨损，提高瓣阀寿命。

作为优选，所述重锤包括主体、连接部和防松部，所述主体以及防松部均呈圆环形，所述主体内壁以及防松部内壁均加工有与所述螺纹连接段配合的螺纹，所述连接部呈环形，所述连接部位于主体与防松部之间，所述连接部为线膨胀系数大于所述主体以及防松部的连接部。该重锤的安装方法为，将重锤低温处理后，安装到阀杆第一端，待重锤温度升高后，连接部的膨胀将挤压两侧的主体和防松部，形成轴向压力，在螺纹之间形成正压力，进而形成圆周向的静摩擦力，避免重锤松动。如果需要调整重锤位置，可以直接使用工具拧动或者手动转动主体直径较大处，连接部膨胀形成的锁紧力并不是非常大，人力足够克服，该锁紧力足够保证在自然循环瓣阀的工况下的防松动。

作为优选，所述挡板第二端内壁分布有若干个凸起，所述凸起顶端呈弧面形，所述凸起顶端与所述活动阀芯抵接。凸起能够防止活动阀芯沿阀杆轴心方向上发生较大位移，改变自然循环瓣阀的重力矩，使瓣阀工作不稳定，但凸起并不会干扰活动阀芯的少量旋转。

本发明的实质性效果是：通过活动阀芯消除安装误差、磨损以及部分杂物对瓣阀密封性的影响，使瓣阀密封更可靠；弹簧同时起到了缓冲作用，减小了对反应堆容器以及阀盖的冲击，提高瓣阀使用寿命。

附图说明

图1为本发明自然循环瓣阀结构图。

图2为本发明自然循环瓣阀A向视图。

图3为本发明自然循环瓣阀局部剖视图。

其中：1、重锤，2、螺母，3、阀杆，4、位置开关，5、铰链轴，6、弹簧，7、螺栓，8、阀盖，9、挡板，10、活动阀芯，11、阀座。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

如图1所示，为本发明自然循环瓣阀结构图，如图2所示为本发明自然循环瓣阀A向视图，作为本发明的第一个实施例，包括阀座11、阀杆3、阀盖8、重锤1、铰链轴座、位置开关4、活动阀芯10、弹簧6和挡板9，重锤1安装在阀杆3第一端，阀盖8固定安装在阀杆3第二端，阀杆3中部通过铰链轴5与铰链轴座铰接连接，铰链轴座与阀座11固定连接，位置开关4受外部关闭力矩控制，位置开关4输出端与阀杆3固定连接，阀座11与工作腔连通；挡板9可拆卸安装在阀盖8靠近阀座11的一侧，挡板9通过螺栓7与阀盖8固定连接，挡板9呈环形，挡板9第一端内壁直径大于挡板9第二端内壁直径，挡板9第二端与阀盖8之间形成有凹槽，活动阀芯10第一端加工有延伸部，延伸部卡接入凹槽，活动阀芯10第二端与阀座11贴合时形成密封，弹簧6安装在阀盖8与活动阀芯10之间。位置开关4受外部关闭力矩控制，外部关闭力矩可以采用现有自然循环瓣阀采用的装置来提供。例如中国专利CN107781431A所采用的喷水管喷射旋板，旋板与位置开关4固定连接，将力矩传递给阀杆3；或者采用如下装置：包括冷却水泵上电检测单元、可控开关以及电动舵机，可控开关控制端与冷却水泵上电检测单元连接，电动舵机经过可控开关连接电源，冷却水泵上电时，可控开关接通，电动舵机动作，将本发明自然循环瓣阀关闭并保持密封，当冷却水泵掉电时，可控开关断开，电动舵机失去动力，本发明自然循环瓣阀在自重作用下打开。

阀杆3第二端呈弧形，弧形第一端与铰链轴座铰接连接，弧形第二端与阀盖8中部固定连接。弧形可以避免阀杆3前端靠近中部部分与阀座11抵触，导致阀盖8关闭不严实。

阀杆3第一端加工有螺纹连接段，重锤1呈圆环形，重锤1内壁加工有与螺纹连接段匹配的内螺纹，重锤1与阀杆3第一端形成螺纹副连接，重锤1两侧分别通过螺母2固定限制其位置。通过螺纹连接可以使重锤1能够连续的进行重力矩大小的调节，能够提高本发明自然循环瓣阀的工作灵敏度和可靠性。

如图3所示，为本发明自然循环瓣阀局部剖视图，阀盖8靠近阀座11的一侧外缘加工有凸台，挡板外缘加工有缺口，凸台与缺口紧密配合。凸台能够对挡板形成定位作用，使挡板能够准确的安装，减小安装误差，提高设定瓣阀重力矩的精准度。

阀盖8沿圆周加工有若干个孔，若干个孔远离阀座11的一端均安装有延伸圆环，延伸圆环末端封闭，弹簧6数量与若干个孔数量相适应，弹簧6分别安装在若干个孔内。多个弹簧6分布安装，使活动阀芯10更好的贴合阀座11。

阀座11末端加工有凸缘，凸缘内壁加工有沉台，沉台端面与活动阀芯10贴合时形成密封，凸缘端面与挡板9贴合时形成第二密封。沉台有助于降低阀盖8、挡板以及活动阀芯10的加工及装配难度，形成两处密封能够提高密封性能，活动阀芯10与沉台侧壁之间存在间隙，该间隙能够容纳部分进入的小颗粒杂物，提高密封的可靠性。

阀杆3第二端宽度大于阀杆3第一端，阀杆3第二端中部镂空；阀杆3中部宽度大于阀杆3第二端，阀杆3中部两侧与铰链轴座抵接。加宽阀杆3第二端能够更好的平衡阀盖8，避免阀盖8、挡板以及活动阀芯10质量分布不均匀增大对铰链轴5的磨损，提高瓣阀寿命。

本发明自然循环瓣阀的第二个实施例中，对重锤1以及挡板的结构做了新的改进，实施例二中其他部件结构同实施例一。重锤1包括主体、连接部和防松部，主体以及防松部均呈圆环形，主体内壁以及防松部内壁均加工有与螺纹连接段配合的螺纹，连接部呈环形，连接部位于主体与防松部之间，连接部为线膨胀系数大于主体以及防松部的连接部。该重锤1的安装方法为，将重锤1低温处理后，安装到阀杆3第一端，待重锤1温度升高后，连接部的膨胀将挤压两侧的主体和防松部，形成轴向压力，在螺纹之间形成正压力，进而形成圆周向的静摩擦力，避免重锤1松动。如果需要调整重锤1位置，可以直接使用工具拧动或者手动转动主体直径较大处，连接部膨胀形成的锁紧力并不是非常大，人力足够克服，该锁紧力足够保证在自然循环瓣阀的工况下的防松动。

挡板9第二端内壁分布有若干个凸起，凸起顶端呈弧面形，凸起顶端与活动阀芯10抵接。凸起能够防止活动阀芯10沿阀杆3轴心方向上发生较大位移，改变自然循环瓣阀的重力矩，使瓣阀工作不稳定，但凸起并不会干扰活动阀芯10的少量旋转。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种自然循环瓣阀，其特征在于，

包括阀座、阀杆、阀盖、重锤、铰链轴座、位置开关、活动阀芯、弹簧和挡板，所述重锤安装在阀杆第一端，所述阀盖固定安装在阀杆第二端，所述阀杆中部与铰链轴座铰接连接，所述铰链轴座与所述阀座固定连接，所述位置开关受外部关闭力矩控制，所述位置开关输出端与所述阀杆固定连接，所述阀座与工作腔连通；

所述挡板可拆卸安装在所述阀盖靠近阀座的一侧，所述挡板呈环形，所述挡板第一端内壁直径大于挡板第二端内壁直径，所述挡板第二端与阀盖之间形成有凹槽，所述活动阀芯第一端加工有延伸部，所述延伸部卡接入所述凹槽，所述活动阀芯第二端与所述阀座贴合时形成密封，所述弹簧安装在所述阀盖与活动阀芯之间。

2.根据权利要求1所述的一种自然循环瓣阀，其特征在于，

所述阀杆第二端呈弧形，所述弧形第一端与所述铰链轴座铰接连接，所述弧形第二端与所述阀盖中部固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种自然循环瓣阀，其特征在于，

所述阀盖靠近阀座的一侧外缘加工有凸台，所述挡板外缘加工有缺口，所述凸台与所述缺口紧密配合。

4.根据权利要求1或2所述的一种自然循环瓣阀，其特征在于，

所述阀盖沿圆周加工有若干个孔，所述若干个孔远离所述阀座的一端均安装有延伸圆环，所述延伸圆环末端封闭，所述弹簧数量与所述若干个孔数量相适应，所述弹簧分别安装在所述若干个孔内。

5.根据权利要求1或2所述的一种自然循环瓣阀，其特征在于，

所述阀座末端加工有凸缘，所述凸缘内壁加工有沉台，所述沉台端面与所述活动阀芯贴合时形成密封，所述凸缘端面与所述挡板贴合时形成第二密封。

6.根据权利要求1或2所述的一种自然循环瓣阀，其特征在于，

所述阀杆第二端宽度大于阀杆第一端，所述阀杆第二端中部镂空；

所述阀杆中部宽度大于所述阀杆第二端，所述阀杆中部两侧与所述铰链轴座抵接。

7.根据权利要求1或2所述的一种自然循环瓣阀，其特征在于，

所述挡板第二端内壁分布有若干个凸起，所述凸起顶端呈弧面形，所述凸起顶端与所述活动阀芯抵接。

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