CN110425297A - 一种高可调比旋塞调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高可调比旋塞调节阀，属于管道阀门的技术领域，包括阀体、阀体密封组件、阀杆、阀座与旋塞；阀体设有纵向贯穿孔和横向贯穿孔；纵向贯穿孔内设有阀杆与旋塞；阀体密封组件设于旋塞底部；阀座为空心圆台状，旋塞为圆台状；阀座套设于旋塞的外部，阀座外侧与阀体密闭配合，内侧与旋塞滑动贴合；阀座设有与横向贯穿孔贯通的阀座通孔，阀座与阀体密封组件固定连接；旋塞设有两个水滴形窗口；两水滴形窗口之间形成旋塞通路，两个水滴形窗口沿旋塞轴向对称。本发明调节阀小开度时，具有线性流量特性，大开度时，具有等百分比流量特性，具有高流通能力、大可调比，全开时，节流面积与阀门进出口流道横截面积相等，流阻极小。

Description

一种高可调比旋塞调节阀
技术领域
本发明涉及管道阀门的技术领域，具体是涉及一种高可调比旋塞调节阀。
背景技术
调节阀作为自动化控制中的重要环节，其可靠性、调节精度都决定着自动化运行的安全和质量。现有的控制阀通常为直行程控制阀和角行程控制阀的结构形式，直行程控制阀的可调比较小；如蝶阀、偏心旋转调节阀、V型球阀、三角口旋塞阀等的角行程控制阀，其流量特性为单一等百分比或线性。对于需要极高控制精度的特殊流程控制工况时，如启动阶段具有极小流量、高压差，稳定运行时具有大流量、极小压降时，现有的调节阀并不能实现此要求；因受到调节阀的可调范围的限制，也无法很好的满足上述工艺要求。
发明内容
为了解决对于调节阀启动阶段具有极小流量、高压差；稳定运行时具有大流量、极小压降的技术问题，本发明提供一种高可调比旋塞调节阀。
阀门的可调比是指阀门所能控制的最大流量和最小流量之比。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高可调比旋塞调节阀，包括阀体、阀体密封组件、阀杆、阀座与旋塞；所述阀体设有纵向贯穿孔和用于形成流体出入口的横向贯穿孔；所述纵向贯穿孔内设有上下连接的阀杆与旋塞；所述阀体密封组件设于旋塞底部；所述阀座为空心圆台状，旋塞为圆台状；所述阀座套设于旋塞的外部，所述阀座外侧与阀体密闭配合，内侧与旋塞滑动贴合；所述阀座于横向贯穿孔所在的水平高度上设有与横向贯穿孔贯通的阀座通孔，阀座与阀体密封组件固定连接；所述旋塞于横向贯穿孔所在的水平高度上设有水滴形窗口，用于控制流体出入口之间的通路开度；所述水滴形窗口为两个设置；两个所述水滴形窗口之间形成沿旋塞径向导通的旋塞通路，两个水滴形窗口沿旋塞轴向对称。
锥角为圆台的轴截面的两条母线之间的夹角，旋塞的锥角为不小于9°的锐角。
作为优选的，所述水滴形窗口包括优弧与锐形夹角；所述锐形夹角的夹角开口朝向优弧，组成锐形夹角的两直线段分别与优弧的端部平滑连接；两个所述水滴形窗口的锐形夹角指向相反。
作为优选的，所述水滴形窗口包括相临设置并相互贯通的圆通孔与角状槽；所述圆通孔沿旋塞径向贯穿设置；所述角状槽设于圆通孔的一侧，并于与圆通孔各相交处平滑过渡。
作为优选的，所述旋塞顶部设有用于与阀杆配合连接的键槽；所述旋塞底部设有与阀体密封组件配合球接的球状凸块或凹槽。
作为优选的，所述阀体密封组件包括与阀体固接的底盖，用于将阀座和旋塞轴向限位的轴向预紧组件；所述底盖沿轴向设有台阶孔；所述轴向预紧组件包括内设于所述台阶孔内部的顶轴，用于将顶轴轴向限位的预紧盖，设于顶轴与预紧盖之间提供顶轴间隙位移的碟簧；所述预紧盖还设有沿轴向的平衡孔，所述平衡孔内设有堵头。
作为优选的，圆台状也可以被称为钟形结构；其纵向贯穿孔的各水平高度开孔内径与之对应位置安装的各个部件相配合。套设有阀座的旋塞采用倒装式安装入贯穿孔中，再安装好底座将阀座固定；然后再将轴向预紧组件固接好，用于对旋塞的固定。
作为优选的，圆台状所述旋塞设有旋塞平衡孔，所述旋塞平衡孔至少设有两组；每组所述平衡孔包括圆台上台面与旋塞通路之间的上平衡孔，旋塞通路与下台面之间的下平衡孔。平衡孔的设置可以避免安装过程中如果其他与空气连通口被封堵时，套设有阀座的旋塞不易在纵向贯穿孔内精确对位。
作为优选的，阀座的外侧表面于横向贯穿孔接触位置的外侧开有圆形凹槽；底座、顶轴与预紧盖也分别都开设有环形凹槽，凹槽内设有密封圈。所述阀座与阀体之间、底盖与阀体之间、顶轴与底盖台阶孔内壁之间、预紧盖与底座之间均设有用于密封的密封圈；所述密封圈为O型圈，采用NBR、VITONA/B/F、FFKM等高分子材料制得。
作为优选的，所述阀座与阀体之间、底盖与阀体之间、顶轴与底盖台阶孔内壁之间、预紧盖与底盖之间均设有用于密封的密封圈；所述密封圈为VITON-A氟橡胶材质；所述阀座与阀体之间的密封圈为O型圈；所述O型圈设于阀座外周开设的环形凹槽内，所述环形凹槽设于阀座通孔的外围。
作为优选的，所述阀杆于伸出阀体的一端连接有带动阀杆往复旋转度90的动力机构。
作为优选的，所述阀座底部设有凹槽；所述底盖设有凸榫；所述凹槽与凸榫配合卡接。
作为优选的，所述阀座为RPTFE材质。
本发明的有益效果在于：1、本发明通过在钟形旋塞上设置一对反向对称的水滴形窗口，水滴形窗口由一条优弧和两条直线段组成，优弧对应圆弧直径与作为阀门流道的横向贯穿孔内径相等，优弧呈对数特性；两条直线段夹角为锐角，其呈线性特性，直线段与优弧接合处圆滑过渡，阀门全开时，对应节流面积与阀门流道截面积相等。实现串联两级减压节流，钟形旋塞相对于钟形阀座做1/4周回转运动，精确控制节流面积的连续改变，通过旋塞上的水滴形窗口实现可控流量特性。小开度时，阀门具有线性流量特性，适应高压降、小流量短时工况；大开度时，阀门具有等百分比流量特性，适应大流量、低压降稳定工况。
2、本发明的1/4周旋转调节阀，旋转时所述水滴形窗口的流通面积不断改变，二级串联降压节流，实现对介质压力或流量的精细调节。小开度时，具有线性流量特性，大开度时，具有等百分比流量特性，具有高流通能力、大可调比，全开时，节流面积与阀门进出口流道横截面积相等，流阻极小；阀门具有很高的流通能力，约为同口径单座直通控制阀的4倍；线性与等百分比流量特性组合使阀门具有极高的可调比，约为同口径单座直通控制阀的10倍。
3、本发明通过在钟形阀座流道孔两侧外表面上设置O型圈槽，通过O型圈实现阀座与阀体之间的密封，O型圈材质可采用NBR、VITONA/B/F、FFKM等高分子材料，具有较高的耐磨性能，并且密封性能优越，有效防止漏液现象；并通过在阀座底部设置凹槽与底盖顶部的凸榫配合实现阀座防转，用于对阀座的固定，从而用于实现对旋塞的转动和调节阀的流量之间的精确控制。
4、本发明纵向贯穿孔的各水平高度开孔内径与之对应位置安装的部件相配合。套设有阀座的旋塞采用倒装式安装入纵向贯穿孔，然后安装好底座将阀座固定；再在底部连接轴向预紧组件将旋塞固定。轴向预紧组件包括预紧盖、碟簧或弹簧、顶轴，可有效实现旋塞与阀座的自动对中，并提供预紧力实现旋塞与阀座之间的密封，可以自动补偿旋塞与阀座之间的磨损，提供持续、可靠密封。
5、本发明阀座采用PTFE、RPTFE、PPL、PEEK等高分子材料，旋塞转动时阀座相当于一个滑动轴承，可有效减少摩擦阻力，从而降低阀门气动或电动执行机构所需的输出转矩。
本发明适用于要求控制阀在小开度时具有线性流量特性，大开度时具有等百分比特性，流通能力大，可调比高的工艺。
附图说明
图1为本发明高可调比旋塞调节阀的关闭状态结构示意图；
图2为本发明高可调比旋塞调节阀的全开状态结构示意图；
图3a、3b-3d分别为阀座的立体图和三视图；
图4a-4b、4c-4e分别为旋塞的立体图和三视图；
图5为顶轴的结构示意图；
图6a、6b为底盖的结构示意图。
1-阀体；
2-阀体密封组件；21-底盖；22-轴向预紧组件；221-顶轴；222-预紧盖；223-碟簧；224-堵头；
3-阀杆；
4-阀座；41-阀座通孔；42-环形凹槽；
5-旋塞；51-水滴形窗口；511-优弧；512-锐形夹角；52-旋塞通路；53-旋塞平衡孔；531-上平衡孔；532-下平衡孔。
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、3a、3b-3d、4a-4b、4c-4e所示，一种高可调比旋塞调节阀，包括阀体1、阀体密封组件2、阀杆3、阀座4与旋塞5；所述阀体1设有纵向贯穿孔和用于形成流体出入口的横向贯穿孔；所述纵向贯穿孔内设有上下连接的阀杆3与旋塞5；所述阀体密封组件2设于旋塞5底部；所述阀座4为空心圆台状，旋塞5为圆台状；所述阀座4套设于旋塞5的外部，所述阀座4外侧与阀体1密闭配合，内侧与旋塞5滑动贴合；所述阀座4于横向贯穿孔所在的水平高度上设有与横向贯穿孔贯通的阀座通孔41，阀座4与阀体密封组件2固定连接；所述旋塞5于横向贯穿孔所在的水平高度上设有水滴形窗口51，用于控制流体出入口之间的通路开度；所述水滴形窗口51为两个设置；两个所述水滴形窗口51之间形成沿旋塞5径向导通的旋塞通路52，两个水滴形窗口51沿旋塞5轴向对称。用于形成流体出入口的横向贯穿孔于所述阀体1上形成阀入口和阀出口。
实施例2
在实施例1的基础上，所述水滴形窗口51包括优弧511与锐形夹角512；所述锐形夹角512的夹角开口朝向优弧511，组成锐形夹角512的两直线段分别与优弧511的端部平滑连接；两个所述水滴形窗口51的锐形夹角512指向相反。
或是，所述水滴形窗口51包括相临设置并相互贯通的圆通孔与角状槽；所述圆通孔于阀出口与阀入口对应水平高度上沿旋塞5径向贯穿设置；两个所述角状槽沿旋塞5轴线对称，并与圆通孔各相交处平滑过渡。
所述角状槽与旋塞5周向交线所形成的夹角为锐角。沿旋塞5轴线对称的两个所述锐角的顶点于旋塞5轴向连线为半圆，所述半圆所在平面垂直于旋塞5轴线。
实施例3
在实施例1的基础上，所述阀体密封组件2包括与阀体1固接的底盖21，用于将阀座4和旋塞5轴向限位的轴向预紧组件22；所述底盖21沿轴向设有台阶孔；所述轴向预紧组件22包括内设于所述台阶孔内部的顶轴221，用于将顶轴221轴向限位的预紧盖222，设于顶轴221与预紧盖222之间提供顶轴221间隙位移的碟簧223；所述预紧盖222还设有沿轴向的平衡孔，所述平衡孔内设有堵头224。
圆台状所述旋塞5设有旋塞平衡孔53，所述旋塞平衡孔53至少设有2组；每组所述平衡孔包括圆台上台面与旋塞通路52之间的上平衡孔531，旋塞通路52与下台面之间的下平衡孔532。
实施例4
在实施例3的基础上，所述旋塞5顶部设有用于与阀杆3配合连接的键槽；所述旋塞5底部设有与阀体密封组件2配合球接的球状凸块或凹槽。
所述阀座4与阀体1之间、底盖21与阀体1之间、顶轴221与底盖21台阶孔内壁之间、预紧盖222与底盖21之间均设有用于密封的密封圈；所述密封圈为VITON-A氟橡胶材质。
所述阀座4与阀体1之间的密封圈为O型圈；所述O型圈设于阀座4外周开设的环形凹槽42内，所述环形凹槽42设于阀座通孔41的外围。
实施例5
在实施例1的基础上，所述阀杆3于伸出阀体1的一端连接有带动阀杆3往复旋转90度的动力机构。
所述阀座4底部设有凹槽；所述底盖21设有凸榫；所述凹槽与凸榫配合卡接。
所述阀座4为RPTFE材质。
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 (10)

1.一种高可调比旋塞调节阀，其特征在于：包括阀体(1)、阀体密封组件(2)、阀杆(3)、阀座(4)与旋塞(5)；所述阀体(1)设有纵向贯穿孔和用于形成流体出入口的横向贯穿孔；所述纵向贯穿孔内设有上下连接的阀杆(3)与旋塞(5)；所述阀体密封组件(2)设于旋塞(5)底部；所述阀座(4)为空心圆台状，旋塞(5)为圆台状；所述阀座(4)套设于旋塞(5)的外部，所述阀座(4)外侧与阀体(1)密闭配合，内侧与旋塞(5)滑动贴合；所述阀座(4)于横向贯穿孔所在的水平高度上设有与横向贯穿孔贯通的阀座通孔(41)，阀座(4)与阀体密封组件(2)固定连接；所述旋塞(5)于横向贯穿孔所在的水平高度上设有水滴形窗口(51)，用于控制流体出入口之间的通路开度；所述水滴形窗口(51)为两个设置；两个所述水滴形窗口(51)之间形成沿旋塞(5)径向导通的旋塞通路(52)，两个水滴形窗口(51)沿旋塞(5)轴向对称。
2.根据权利要求1所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述水滴形窗口(51)包括优弧(511)与锐形夹角(512)；所述锐形夹角(512)的夹角开口朝向优弧(511)，组成锐形夹角(512)的两直线段分别与优弧(511)的端部平滑连接；两个所述水滴形窗口(51)的锐形夹角(512)指向相反。
3.根据权利要求1所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述旋塞(5)顶部设有用于与阀杆(3)配合连接的键槽；所述旋塞(5)底部设有与阀体密封组件(2)配合球接的球状凸块或凹槽。
4.根据权利要求1所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述阀体密封组件(2)包括与阀体(1)固接的底盖(21)，用于将阀座(4)和旋塞(5)轴向限位的轴向预紧组件(22)；所述底盖(21)沿轴向设有台阶孔；所述轴向预紧组件(22)包括内设于所述台阶孔内部的顶轴(221)，用于将顶轴(221)轴向限位的预紧盖(222)，设于顶轴(221)与预紧盖(222)之间提供顶轴(221)间隙位移的碟簧(223)；所述预紧盖(222)还设有沿轴向的预紧盖平衡孔，所述预紧盖平衡孔内设有堵头(224)。
5.根据权利要求1所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：圆台状所述旋塞(5)设有旋塞平衡孔(53)，所述旋塞平衡孔(53)至少设有两组；每组所述旋塞平衡孔(53)包括圆台上台面与旋塞通路(52)之间的上平衡孔(531)，旋塞通路(52)与下台面之间的下平衡孔(532)。
6.根据权利要求1或4所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述阀座(4)与阀体(1)之间、底盖(21)与阀体(1)之间、顶轴(221)与底盖(21)台阶孔内壁之间、预紧盖(222)与底盖(21)之间均设有用于密封的密封圈；所述密封圈为VITON-A氟橡胶材质。
7.根据权利要求6所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述阀座(4)与阀体(1)之间的密封圈为O型圈；所述O型圈设于阀座(4)外周开设的环形凹槽(42)内，所述环形凹槽(42)设于阀座通孔(41)的外围。
8.根据权利要求1所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述阀杆(3)于伸出阀体(1)的一端连接有带动阀杆(3)往复旋转90度的动力机构。
9.根据权利要求4所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述阀座(4)底部设有凹槽；所述底盖(21)设有凸榫；所述凹槽与凸榫配合卡接。
10.根据权利要求1所述的高可调比旋塞调节阀，其特征在于：所述阀座(4)为RPTFE材质。
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