CN109506001B - 一种新型防冲刷平衡阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于，包括阀体(5)，与阀体(5)连接的平衡支架(13)，与平衡支架(13)连接的气动机构，设置在阀体(5)内部的平衡缸(7)，设置在平衡支架(13)内的密封填料函(11)，分别贯穿气动机构、密封填料函(11)以及平衡缸(7)后固定连接有平衡阀芯(6)的平衡阀杆(14)。本发明的阀座的连接通道内部形成锥形通道，因此当流体从第一流体通道流过连接通道时，流体向连接通道的中心聚集后流出连接通道，避免阀座被流体冲刷，延长了阀座的使用寿命；同时其平衡阀芯可以提高防尘、防高压差、防气流冲刷的效果，使平衡阀适用于PSA、TSA中的高压差、高温、多粉尘、气流急等恶劣工况。

Description

一种新型防冲刷平衡阀门
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体是指一种新型防冲刷平衡阀门。
背景技术
目前在气体或液体输导的管道设备中，通常采用平衡阀来控制管道中介质的流向。但是传统的平衡阀防尘、防高压差及防气流冲刷效果并不好，因此在使用环境上受到很大的限制，其应用于PSA、TSA中的高压差、高温、多粉尘、气流急等恶劣工况时寿命很短，且容易出现内漏和外漏现象，存在重大安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的平衡阀防尘、防高压差及防气流冲刷效果并不好的上述缺陷，提供一种新型防冲刷平衡阀门。
本发明的目的用以下技术方案实现：一种新型防冲刷平衡阀门，包括阀体，与阀体连接的平衡支架，与平衡支架连接的气动机构，设置在阀体内部的平衡缸，设置在平衡支架内的密封填料函，分别贯穿气动机构、密封填料函以及平衡缸后固定连接有平衡阀芯的平衡阀杆。
进一步的，所述阀体具有通过连接通道相互连通的第一流体通道和第二流体通道，设置在连接通道的流体出口端上的阀座；所述平衡阀芯与阀座相配合；所述阀座的内孔半径大于连接通道的流体出口半径；所述连接通道的流体入口直径大于其流体出口的直径，使得连接通道内部形成锥形通道；所述平衡阀杆能带动平衡阀芯上下移动，从而打开或关闭连接通道。
所述阀座的内孔半径比连接通道的流体出口半径大2～5mm，且连接通道的内壁与垂直面的夹角为α，α为8～15°。
所述平衡阀芯包括内部具有容纳腔且能沿平衡缸滑动的阀芯本体，安装在阀芯本体上的单向密封环，安装在阀芯本体上的除尘环，以及安装在阀芯本体上且位于单向密封环外侧的组合式密封环组件；所述阀芯本体上设置有均与容纳腔相连通的流体通道孔和阀杆连接孔；所述平衡阀杆穿过阀杆连接孔后与阀芯本体连接。
所述组合式密封环组件包括安装在阀芯本体上的导向组合密封环，由下至上依次安装在阀芯本体上且位于导向组合密封环下方的若干个组合式密封环，每相邻两个组合式密封环之间、导向组合密封环与组合式密封环之间、以及单向密封环与组合式密封环之间均安装有平衡密封压片。
所述密封填料函包括设置在平衡支架内部且具有通孔的填料筒，安装在填料筒内的密封轴套，安装在填料筒内且位于密封轴套下方的填料机构，设置在填料机构下方的填料垫环，设置在填料垫环下方的定距套，以及套设在定距套上的弹簧；所述平衡阀杆依次贯穿密封轴套、填料机构、填料垫环以及定距套。
所述填料机构包括由上至下依次叠加的若干个填料环；所述填料环呈倒“V”字形，所述填料垫环的上端与填料环相配合。
所述密封轴套的内侧设置有内侧密封圈，密封轴套外侧则设置有外侧密封圈；所述内侧密封圈和外侧密封圈交替设置。
所述气动机构包括缸体，设置在缸体内并将缸体分为上气室和下气室的活塞，设置在缸体上且与上气室连通的上进气孔，设置在缸体上且与下气室连通的下进气孔；所述平衡阀杆贯穿缸体和活塞且与活塞固定连接。
所述阀芯本体的下方设置有导流板。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本发明的阀座的内孔半径大于连接通道的流体出口半径，同时该连接通道的流体入口直径大于其流体出口直径，即该连接通道内部形成锥形通道，因此当流体从第一流体通道流过连接通道时，流体向连接通道的中心聚集后流出连接通道，避免阀座被流体冲刷，延长了阀座的使用寿命；另外，本发明的平衡阀芯上设置有除尘环和组合式密封环，从而提高平衡阀芯的防尘、防高压差、防高温、防气流冲刷的效果，使平衡阀适用于PSA、TSA中的高压差、高温、多粉尘、气流急等恶劣工况。
附图说明
图1为本发明的剖示图。
图2为本发明的阀体的剖示图。
图3为本发明的阀座设置在连接通道上的结构图。
图4为本发明的平衡阀芯的剖示图。
图5为本发明的密封填料函的剖示图。
上述附图的附图标记的名称为：
1—阀瓣密封片，2—螺母，3—导流板，4—阀瓣压片，5—阀体，51—连接通道，52—阀座，53—第一流体通道，54—第二流体通道，55—阀体出口，56—阀体入口，6—平衡阀芯，61—阀芯本体，62—除尘环，63—组合式密封环，64—单向密封环，65—容纳腔，66—平衡密封压片，67—导向组合密封环，68—阀瓣密封片槽，69—流体通道孔，70—阀杆连接孔，7—平衡缸，8—填料压板，9—轴套，10—柔性石墨垫，11—密封填料函，111—填料筒，112—密封轴套，113—内侧密封圈，114—外侧密封圈，115—填料环，116—定距套，117—填料垫环，118—弹簧，119—外部密封环，120—通孔，12—螺套，13—平衡支架，14—平衡阀杆，15—缸体，16—缸底套，17—缸盖板，19—上进气孔，20—缓冲套，21—L型密封圈，22—活塞，23—活塞压片，24—活塞定距套，25—下进气孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
本实施例提供一种新型防冲刷平衡阀门，如图1所示，本实施例的防冲刷平衡阀门包括阀体5，与阀体5连接的平衡支架13，与平衡支架13连接的气动机构，设置在阀体5内部的平衡缸7，设置在平衡支架13内的密封填料函11，分别贯穿气动机构、密封填料函11以及平衡缸7后固定连接有平衡阀芯6的平衡阀杆14。
具体的，如图2、3所示，所述阀体5具有阀体入口56和阀体出口55，通过连接通道51相互连通的第一流体通道53和第二流体通道54，设置在连接通道51的流体出口端上的阀座52。该第一流体通道53与阀体入口56连通，该第二流体通道54与阀体出口55连通；该阀座52堆焊在连接通道51的流体出口端，且该阀座52的中心轴线与连接通道51的中心轴线重合。当平衡阀杆14带动平衡阀芯6向上移动，从而打开连接通道51时，流体从阀体入口56进入阀体5内，并顺次经第一流体通道53、连接通道51、阀座52以及第二流体通道54后从阀体出口55流出阀体5。
为了防止流体在流动的过程中对阀座52进行冲刷，如图3所示，该阀座52的内孔半径比连接通道51的流体出口半径大2～5mm，在本实施例中，该阀座52的内孔半径比连接通道51的流体出口半径大3mm，如此当流体从连接通道51的流体出口流出时可以减少流体对阀座52的冲刷。
作为一种优选，该连接通道51的流体入口直径大于其流体出口的直径，从而使得连接通道51内部形成一个锥形的通道。具体的，如图3所示，该连接通道51的内壁与垂直面的夹角为α，该夹角α为8～15°，在本实施例中，夹角α为10°。由上述结构，当流体流入到连接通道51时，由于连接通道51内壁的作用，使得流体在连接通道51内流动的同时向连接通道51的中心聚集，最后流出连接通道51，其可以进一步的避免流体对阀座52进行冲刷，延长阀座52的使用寿命，避免阀体5产生内漏现象。
如图1所示，该平衡缸7安装在阀体5的安装口处，为了使平衡缸7与阀体5之间密封性更好，作为一种优选，可以在平衡缸7与阀体5之间设置柔性石墨垫10以提高其密封效果。
如图4所示，该平衡阀芯包括内部具有容纳腔65且能沿平衡缸7滑动的阀芯本体61，安装在阀芯本体61上的单向密封环64，安装在阀芯本体61上的除尘环62，以及安装在阀芯本体61上且位于单向密封环64外侧的组合式密封环组件。该阀芯本体61上开设有均与容纳腔65相连通的流体通道孔69和阀杆连接孔70，所述平衡阀杆14穿过阀杆连接孔70后通过螺母2与阀芯本体61锁紧。本实施例中，该单向密封环64的数量设置为2个，且上下分布在阀芯本体61上，该组合式密封环组件则包覆在2个单向密封环64外侧。
具体的，该组合式密封环组件包括导向组合密封环67和组合式密封环63；该导向组合密封环67安装在阀芯本体61的上端，组合式密封环63则安装在该导向组合密封环67的下方。该组合式密封环63的数量设置为3个，且由下至上依次安装在阀芯本体61上。同时，每相邻两个组合式密封环63之间安装有平衡密封压片66，导向组合密封环67与组合式密封环63之间也安装有平衡密封压片66，单向密封环64与组合式密封环63之间也安装有平衡密封压片66。
具体安装时，如图4所示，先在阀芯本体61上安装除尘环62，再在阀芯本体61上安装一个组合式密封环63，接着在阀芯本体61上安装一个平衡密封压片66，再安装两个单项密封环64，接着安装另一个平衡密封压片66并在该平衡密封压片66上再安装一个组合式密封环63，使该组合式密封环63与单向密封环64隔离，接着安装最后一个平衡密封压片66并在该平衡密封压片66依次安装最后一个组合式密封环63和导向组合密封环67，通过螺栓进行锁紧即可。该组合式密封环63和导向组合密封环67可以是U形密封环与O形密封环的组合，也可以是V形密封环与O形密封环的组合。该平衡支架13的底部则安装在阀体5的安装口上，并通过柔性石墨垫10密封，使得平衡缸7内腔与阀体5的容纳腔65形成一个密闭的腔体。
使用时，如图1所示，本发明的平衡阀芯6活动安装于平衡缸7内，平衡阀杆14穿过平衡缸7、容纳腔65后从阀杆连接孔70穿出阀芯本体61，通过螺母2将平衡阀杆14与阀芯本体1固定。当气动机构带动该平衡阀杆14上下移动时，平衡阀芯6也跟随上下移动，平衡阀芯6在平衡缸7内运动时导向组合密封环67起导向作用，而单向密封环64、组合式密封环63以及除尘环62使平衡阀芯6与平衡缸7内壁之间起很好的密封作用，以防止流体从平衡阀芯和平衡缸内壁之间流过，提高平衡阀的防尘、防高温、防气流冲刷效果。在工作时，流体从流体通道孔69进入到容纳腔65和平衡缸7的内腔内部，使容纳腔65和平衡缸7的内腔的压力与第一流体通道53内的压力达到平衡，从而可以轻松的打开或关闭平衡阀。
作为另外一种优选，该阀芯本体61的下端还设置有阀瓣密封片槽68，该阀瓣密封片槽68内安装有阀瓣密封片1，当平衡阀芯6向下移动时，阀瓣密封片1与阀座52贴合，从而关闭阀体5。具体的，该阀瓣密封片1可以通过阀瓣压片4进行压紧，即阀瓣压片4与阀芯本体61的下端通过螺栓固定，而阀瓣密封片1则被夹紧在阀瓣压片4与阀芯本体61的下端之间。
作为另外一种优选，该阀瓣压片4的下方可以设置导流板3，即平衡阀杆14贯穿平衡阀芯6和导流板3后通过螺母2锁紧。通过设置导流板3可以很好的防止流体对平衡阀芯6底部进行冲刷。
如图5所示，该密封填料函11包括设置在平衡支架13内部且具有通孔120的填料筒111，安装在填料筒111内的密封轴套112，安装在填料筒111内且位于密封轴套112下方的填料机构，设置在填料机构下方的填料垫环117，设置在填料垫环117下方的定距套116，以及套设在定距套116上的弹簧118。
具体的，该填料筒111贯穿平衡支架13的下底面并通过螺栓固定，该填料筒111的上端部设置有挡圈，从而防止密封轴套112、填料机构、填料垫环117以及定距套116从填料筒111的上端掉出；该填料筒111的下端通过填料压板8和轴套9与平衡支架13的底部固定，即平衡阀杆14依次贯穿密封轴套112、填料机构、填料垫环117以及定距套116，而轴套9则套设在平衡阀杆14上，填料压板8则套设在轴套9上并通过螺栓与平衡支架13的底部固定，如图1所示。该填料压板8与平衡阀杆14之间设置密封圈，从而可以防止平衡缸7内的流体进入密封填料函11。
所述填料机构包括由上至下依次叠加的若干个填料环115；本实施例中，填料环115的数量为5个，该填料环115呈倒“V”字形，该填料垫环117的上端与填料环115相配合。如此通过5个叠加的填料环115可以很好的缓冲因平衡阀杆14在密封填料函11内向上移动而给定距套116、填料垫环117、填料环115以及密封轴套112所带来的冲击力。该弹簧118则可以很好的缓冲因平衡阀杆14在密封填料函11内向下移动而给定距套116、填料垫环117、填料环115以及密封轴套112所带来的冲击力。
作为一种优选方案，所述密封轴套112的内侧设置有内侧密封圈113，密封轴套112外侧则设置有外侧密封圈114；所述内侧密封圈113和外侧密封圈114交替设置。通过上述结构可以防止流体从平衡阀杆14和密封轴套112之间通过。为了进一步起到密封效果，该填料筒111的上端可以设置螺套12，该平衡阀杆14穿过螺套12，且螺套12和平衡阀杆14之间也设置密封圈，如图1所示，当平衡阀杆14上下移动时不会带动平衡阀芯11和螺套12移动。该填料筒111的外侧也设置有外部密封环119。
如图1所示，该气动机构包括缸体15，设置在缸体15内并将缸体15分为上气室和下气室的活塞22，设置在缸体15上且与上气室连通的上进气孔19，设置在缸体15上且与下气室连通的下进气孔25。
具体的，该缸体15通过螺栓与平衡支架13固定连接，而平衡阀杆14则贯穿缸体15和活塞22，该平衡阀杆14与缸体15的下底板之间通过缸底套16密封，平衡阀杆14与缸体15的上盖板之间通过缸盖板17密封。该平衡阀杆14与活塞22之间为过盈配合，即活塞22和平衡阀杆14一起上下移动。
作为一种优选方案，该活塞22与缸体15的内壁之间设置有L型密封圈21使得上气室和下气室密封性更好，该L型密封圈21通过活塞压片23夹紧在活塞22上。该活塞22的上方设置有缓冲套20，活塞22的下方设置有活塞定距套24，因此可以防止活塞22在上下移动时与缸体15的下底板和上盖板碰撞。
当需要打开阀体5时，采用外部充气设备从下进气孔25向下气室充气，下气室的气压大于上气室时推动活塞22向上移动，并带动平衡阀杆14向上移动，而平衡阀杆14则带动平衡阀芯6向上移动，从而打开阀体5。当需要关闭阀体5时，从上进气孔19向上气室充气，上气室的气压大于下气室时，推动活塞22向下移动，并带动平衡阀杆14向下移动，而平衡阀杆14则带动平衡阀芯6向下移动，从而关闭阀体5。
如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (9)

1.一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于，包括阀体(5)，与阀体(5)连接的平衡支架(13)，与平衡支架(13)连接的气动机构，设置在阀体(5)内部的平衡缸(7)，设置在平衡支架(13)内的密封填料函(11)，分别贯穿气动机构、密封填料函(11)以及平衡缸(7)后固定连接有平衡阀芯(6)的平衡阀杆(14)；所述阀体(5)具有通过连接通道(51)相互连通的第一流体通道(53)和第二流体通道(54)，设置在连接通道(51)的流体出口端上的阀座(52)；所述平衡阀芯(6)与阀座(52)相配合；所述阀座(52)的内孔半径大于连接通道(51)的流体出口半径；所述连接通道(51)的流体入口直径大于其流体出口的直径，使得连接通道(51)内部形成锥形通道；所述平衡阀杆(14)能带动平衡阀芯(6)上下移动，从而打开或关闭连接通道(51)。
2.根据权利要求1所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于，所述阀座(52)的内孔半径比连接通道(51)的流体出口半径大2～5mm，且连接通道(51)的内壁与垂直面的夹角为α，α为8～15°。
3.根据权利要求2所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于，所述平衡阀芯(6)包括内部具有容纳腔(65)且能沿平衡缸(7)滑动的阀芯本体(61)，安装在阀芯本体(61)上的单向密封环(64)，安装在阀芯本体(61)上的除尘环(62)，以及安装在阀芯本体(61)上且位于单向密封环(64)外侧的组合式密封环组件；所述阀芯本体(61)上设置有均与容纳腔(65)相连通的流体通道孔(69)和阀杆连接孔(70)；所述平衡阀杆(14)穿过阀杆连接孔(70)后与阀芯本体(61)连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于，所述组合式密封环组件包括安装在阀芯本体(61)上的导向组合密封环(67)，由下至上依次安装在阀芯本体(61)上且位于导向组合密封环(67)下方的若干个组合式密封环(63)，每相邻两个组合式密封环(63)之间、导向组合密封环(67)与组合式密封环(63)之间、以及单向密封环(64)与组合式密封环(63)之间均安装有平衡密封压片(66)。
5.根据权利要求1所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于，所述密封填料函(11)包括设置在平衡支架(13)内部且具有通孔(120)的填料筒(111)，安装在填料筒(111)内的密封轴套(112)，安装在填料筒(111)内且位于密封轴套(112)下方的填料机构，设置在填料机构下方的填料垫环(117)，设置在填料垫环(117)下方的定距套(116)，以及套设在定距套(116)上的弹簧(118)；所述平衡阀杆(14)依次贯穿密封轴套(112)、填料机构、填料垫环(117)以及定距套(116)。
6.根据权利要求5所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于：所述填料机构包括由上至下依次叠加的若干个填料环(115)；所述填料环(115)呈倒“V”字形，所述填料垫环(117)的上端与填料环(115)相配合。
7.根据权利要求5或6所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于：所述密封轴套(112)的内侧设置有内侧密封圈(113)，密封轴套(112)外侧则设置有外侧密封圈(114)；所述内侧密封圈(113)和外侧密封圈(114)交替设置。
8.根据权利要求1所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于：所述气动机构包括缸体(15)，设置在缸体(15)内并将缸体(15)分为上气室和下气室的活塞(22)，设置在缸体(15)上且与上气室连通的上进气孔(19)，设置在缸体(15)上且与下气室连通的下进气孔(25)；所述平衡阀杆(14)贯穿缸体(15)和活塞(22)且与活塞(22)固定连接。
9.根据权利要求3或4所述的一种新型防冲刷平衡阀门，其特征在于：所述阀芯本体(61)的下方设置有导流板(3)。
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