CN110822146B - 稳定调节阀流量的定差减压阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳定调节阀流量的定差减压阀，定差减压阀位于调节阀之后，左阀体与右阀体组成的腔体内设有圆管状的滑阀及圆环状的膜片，左端设有调节座及调节板，中部设有阀套，阀套的内孔与滑阀左侧的外周面滑配，调节板与滑阀左端的环形端面构成阀口；阶梯形右阀体的小径段内孔与滑阀右侧的外周面滑配；滑阀中部的外凸环与左、右阀体的连接部之间设有膜片，膜片两侧分别设有弹簧及调压螺杆，膜片两侧形成膜前腔与膜后腔，膜后腔与滑阀内孔通过若干个小孔连通，膜前腔与进口管道通过管道连通。当进口和出口的压力发生波动时，定差减压阀能自动稳定调节阀两端的压差，从而保证通过调节阀的流量基本上保持不变。
Description
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种稳定调节阀流量的定差减压阀。
背景技术
在输水或输油等输送液体介质的管道系统中，通常采用诸如球阀或蝶阀等普通调节阀调节流量，但单独使用这类流量调节阀有一个缺点，即当进口或出口的压力发生波动时，造成调节阀两端的压差发生变化，致使通过调节阀的流量发生变化，这在某些场合是不希望出现的，例如在空调系统中，当通过调节阀的热水量或冷却剂发生变化时，会造成被控环境的温度发生变化，使人感觉不舒服或浪费能源。本专利就是为了解决普通调节阀上述技术上的不足而设计的，其创造性是，在普通调节阀后串联一只定差减压阀，当调节阀的进口或出口压力发生波动时，由于定差减压阀的压力补偿作用，因此能保证调节阀两端的压差不变，从而保证通过的流量不变，或者在一定的高差范围内，即使安装在建筑物不同的楼层，也能保证通过的流量不变。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的输送液体的管道系统中，当调节阀进口或出口的压力发生波动时，通过调节阀的流量发生变化的问题，提供一种稳定调节阀流量的定差减压阀，能自动稳定调节阀两端的压差，从而使通过调节阀的流量基本上保持不变。
本发明为解决上述技术问题采用的具体技术方案是，一种稳定调节阀流量的定差减压阀，设置在调节阀下游侧，定差减压阀的阀体包括中段具有圆筒状的左阀体及右阀体，两个阀体的两端均设有法兰，阀腔内设有圆管状的滑阀及圆环状的膜片，所述的左阀体的内孔左端设有调节座，调节座的中央设有与调节座螺接的调节板；左阀体内孔的中部设有阀套，所述阀套的内孔与所述滑阀左侧的外周面滑配，调节板与滑阀左端的环形端面之间构成定差减压阀的阀口；所述的右阀体的中段为左大右小的阶梯形圆筒，其小径段内孔与滑阀右侧的外周面滑配；滑阀中部的外周面上设有外凸环，所述膜片的内圈通过压板压紧在外凸环上，膜片的外圈固定在左阀体与右阀体的连接部，外凸环的左端面与阀套右端面的环形凹槽之间设有弹簧，外凸环左侧的滑阀上设有若干个贯穿滑阀管壁的通孔，右阀体大径段的筒壁上设有连接孔一，与调节阀阀前的进口管道上的连接孔二通过连接管道连接，右阀体上还设有一个垂直于压板的调压螺杆，所述的调压螺杆、压板及弹簧等构成调压装置。
本发明的定差减压阀安装在调节阀的下游侧，包括筒状的阀体及设置在阀腔内的圆管状滑阀，阀体由左阀体与右阀体连接构成，左阀体内固定有阀套，滑阀左端的外圆滑动地设置阀套的内孔中，滑阀右端的外圆与右阀体的小内孔滑配，滑阀中部的外凸环与阀体之间设有膜片，这样，滑阀左段的外周面、阀套的右端面、左阀体的内壁与膜片的左侧面之间构成了环形的膜后腔，膜后腔通过设置在滑阀管壁上的通孔与滑阀的内孔连通；滑阀右段的外周面、膜片的右侧面与右阀体的内壁之间构成了环形的膜前腔，膜前腔通过设置在右阀体大径段筒壁上的连接孔一、连接管道、接头和调压阀阀前的进口管道上的连接孔二与进水腔连通。
作为优选，左阀体的内孔包括三个阶梯孔，阀套的外周面为左小右大的阶梯轴结构，阀套的大径段外周面与左阀体的第三阶梯孔适配且通过孔用弹性挡圈一固定在第三阶梯孔的肩胛上，阀套的大径段外周面与左阀体的第三阶梯孔之间设有O形密封圈三，阀套的右端面设有用于安置弹簧的环形槽。
作为优选，滑阀的外周面为左大右小的阶梯轴结构，所述阀套的内孔套设在滑阀的大径段外周面上，滑阀小径段的外周面与右阀体的小径段内孔滑配，滑阀的左端部设有限制滑阀向右移动的轴用弹性挡圈，滑阀的外周面与阀套及右阀体内孔之间分别设有O形密封圈四及O形密封圈二。
作为优选，外凸环设置在滑阀的大径段外周面的右端，外凸环右侧的滑阀外周面上设有螺纹，所述的压板套设在螺纹上；膜片的内圈设置在凸环的右侧面与压板之间并通过压紧螺母固定，膜片的外圈设有加厚环并通过紧固件固定在左阀体和右阀体连接面上的凹槽中。加厚环起到密封与定位的双重作用。
作为优选，通孔为3-6个，均布在滑阀外凸环左侧的筒壁上。
作为优选，左阀体阶梯孔的右端形成有左小右大的锥形孔，锥形孔右端的法兰与右阀体左端的法兰连接。锥形孔使左阀体的内孔直径增大，从而可以确保膜片具有足够的面积。
作为优选，调节座为扁平的车轮状结构，包括位于中央的圆板及位于其外缘的圆环，所述的圆环外周与左阀体的第一阶梯孔适配且通过孔用弹性挡圈一固定在第一阶梯孔的肩胛上，圆环和圆板之间通过3至6根辐条相连，圆板中心设有螺孔。调节板由圆板和调节螺杆组成，调节螺杆位于圆板的中心，且与其垂直；圆板的直径与滑阀左端的外径相同，调节螺杆与调节座圆板中心的螺孔旋合。转动调节螺杆可以改变阀口的开度大小，开度调节符合要求后，由锁紧螺母锁紧，定差减压阀的开度在产品出厂时已经调好。
作为优选，右阀体上设有凸块，凸块上设有与右阀体轴线平行的阶梯孔，阶梯孔的小孔为螺孔，所述的调压螺杆螺接在阶梯孔的小孔中，调压螺杆的中段设有圆柱体与阶梯孔的大孔滑配，且两者之间设有O形密封圈一，调压螺杆的左端小轴的端部顶在压板的右端面上。调压螺杆用于调节弹簧的预压力，转动调压螺杆，即能使压板左右移动，压缩或放松弹簧，从而改变弹簧的预压力，预压力设定后，调压螺杆用固定螺母锁定。
作为优选，左阀体的右侧筒壁、阀套、膜片及滑阀外圆所包围的环形空间构成膜后腔，所述的膜后腔通过贯穿滑阀筒壁的通孔与滑阀的内孔连通；右阀体的大径段、膜片及滑阀外圆所包围的环形空间构成膜前腔，右阀体管壁上的连接孔一通过连接管道和接头与进口管道筒壁中央的连接孔二连接，使调节阀的阀前压力进入膜前腔。
本发明的有益效果是：它有效地解决了现有技术的输送液体的管道系统中，当调节阀进口或出口的压力发生波动时，通过调节阀的流量发生变化而导致系统状态发生改变的问题，本发明的定差减压阀能自动稳定调节阀两端的压差，从而使管道系统中的流量基本上保持不变。
附图说明
图1是本发明稳定调节阀流量的定差减压阀在使用状态时的一种结构示意图。
图中：1.进口管道，2.调节阀，3.调压螺杆，4.固定螺母，5. O形密封圈一，6.右阀体，7.压紧螺母，8.压板，9.膜片，10.滑阀，11.弹簧，12.阀套，13.左阀体，14.调节板，15.孔用弹性挡圈一， 16.调节座，17.锁紧螺母，18.出口管道， 19. O形密封圈二，20.连接管道，21.接头，22. O形密封圈三，23. 孔用弹性挡圈二，24. O形密封圈四， 25. 轴用弹性挡圈，26.紧固螺栓，27.垫圈，28.紧固螺母， a. 连接孔一， b.连接孔二，c.检测孔一，d.检测孔二，e.通孔，G.凸块，V.定差减压阀阀口，Δ.阀口开度，H1.进口腔，H2.中间腔，H3.出口腔，H4.膜后腔,H5.膜前腔，P1.进口腔压力，P2.中间腔压力，P3.出口腔压力。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1对本发明的具体实施方式做进一步说明。一种稳定调节阀流量的定差减压阀，连接在调节阀2的出口侧，调节阀为诸如球阀、蝶阀等普通的调节阀，调节阀的进口侧连接进口管道1、定差减压阀的出口侧连接出口管道18，进口管道、调节阀、定差减压阀及出口管道依次通过法兰串联成一体，四个部件的中心线在同一轴线上，进口管道的内孔构成进口腔H1，出口管道的内孔构成出口腔H3。进口管道的中段是一筒体，右侧法兰与上游管道相应的法兰连接，管壁的中间位置设有连接孔二b和用于检测调节阀阀前压力的检测孔二d，出口管道的中段是一筒体，左侧法兰与下游管道相应的法兰连接。
定差减压阀的阀体包括圆筒状的左阀体13及右阀体6，阀腔内设有圆管状的滑阀10及圆环状的膜片9，所述左阀体内孔的左端设有调节座16，调节座的中央设有与调节座螺接的调节板14；左阀体内孔的中部设有阀套12，所述阀套的内孔与所述滑阀左侧的外周面滑配，调节板与滑阀左端的环形端面之间构成定差减压阀的阀口V；所述的右阀体为左大右小的阶梯形，右阀体的小径段内孔与滑阀右侧的外周面滑配；滑阀中部的外周面上设有外凸环，所述膜片的内圈通过压板8压紧在外凸环上，膜片的外圈固定在左阀体与右阀体的连接部，凸环的左端面与阀套的右端面的环形槽之间设有弹簧11，靠近外凸环左侧的滑阀上均布有4个贯穿滑阀管壁的通孔e，调节阀出口和阀口之间的空间构成定差减压阀的中间腔H2。右阀体大径段的筒壁上设有连接孔一a，通过接头21、连接管道20与进口管道上的连接孔二b连通；左阀体的右侧筒壁、阀套、膜片及滑阀外圆所包围的环形空间构成膜后腔H4，膜后腔通过贯穿滑阀筒壁的通孔e与滑阀的内孔连通；右阀体的大径段、膜片及滑阀外圆所包围的环形空间构成膜前腔H5，膜前腔通过连接管道与进口腔连通。右阀体上设有凸块G，凸块上设有与右阀体轴线平行的阶梯孔，阶梯孔的小孔为螺孔，垂直于压板的调压螺杆3螺接在阶梯孔中并通过固定螺母4固定，调压螺杆中段的圆柱体与阶梯孔的大孔滑配，且两者之间设有O形密封圈一5，调压螺杆左端的小轴端部垂直顶在压板的右端面，调压螺杆、压板及弹簧等构成调压装置。
左阀体的内孔包括三个阶梯孔，阀套的外周面为左小右大的阶梯轴结构，阀套的大径段外周面与左阀体的第三阶梯孔适配，且通过孔用弹性挡圈二23固定在第三阶梯孔的肩胛上，阀套的大径段外周面与左阀体的第三阶梯孔之间设有O形密封圈三22，阀套的右端面设有用于安置弹簧的环形槽。左阀体阶梯孔的右端形成有左小右大的锥形孔，锥形孔右端的法兰与右阀体左端的法兰连接。
滑阀的外周面为左大右小的阶梯轴结构，所述阀套的内孔与滑阀的大径段外周面滑配，滑阀小径段的外周面与右阀体的小径段内孔滑配，滑阀的左端部设有限制滑阀向右移动的轴用弹性挡圈25，滑阀的外周面与阀套及右阀体内孔之间设有O形密封圈四24及O形密封圈二19。外凸环设置在滑阀的大径段外周面的右端，外凸环右侧的滑阀外周面上设有螺纹，所述的压板套设在螺纹上；膜片的内圈设置在外凸环的右侧面与压板之间并通过压紧螺母7固定，膜片的外圈设有加厚环，并通过紧固件固定在左阀体法兰面和右阀体法兰面的凹槽中。
调节座16为扁平的车轮状结构，包括位于中央的圆板及位于其外缘的圆环，所述的圆环外周与左阀体的第一阶梯孔适配，且通过孔用弹性挡圈一15固定在第一阶梯孔的肩胛上，圆环和圆板之间通过3根辐条相连，圆板的中心设有螺孔。调节板14由圆板和调节螺杆组成，调节螺杆位于圆板的中心，且与其垂直；圆板的直径与滑阀左端的外径相同，调节螺杆与调节座圆板中心的螺孔旋合，转动调节板，就能调节阀口V的开度Δ，开度Δ调节后，由锁紧螺母17锁紧，开度Δ在产品出厂时已经调节好。
右阀体的小径段内孔筒壁上设有检测阀后压力的检测孔一c，检测孔一c和进口管道上检测阀前压力的检测孔二d分别通过球阀等连接压力表或压差表，用以测定调节阀两端的压差。
在上述管道系统中形成了多个腔体，调节阀前的进口管道的内孔为进口腔H1，进口腔的压力为进水压力P1；右阀体6筒体的大径段、膜片及滑阀外圆所包围的环形腔体为膜前腔H5，由于膜前腔H5与进口腔H1通过连接管道连通，因此膜前腔的压力等于进水压力，即调节阀的阀前压力P1；调节阀出口端与阀口V之间的空腔为中间腔H2，中间腔的压力，即调节阀后的压力P2；左阀体13的右侧筒壁、阀套12、膜片及滑阀外圆所包围的环形腔体为膜后腔H4，由于膜后腔H4与中间腔H2通过滑阀上的通孔e 连通，因此膜后腔H4的压力等于中间腔的压力P2；阀口V之后与出口管道内孔之间的空腔为出口腔H3，出口腔的压力为出水压力P3。
本发明的工作原理如下：在通水前，滑阀在弹簧的作用下处于最右位置，即压板8的右侧面垂直地抵接在调节螺杆左端小轴的端面上，此时阀口V全开，开度Δ最大。
通水后进口腔H1中的压力为P1，经连接管道20进入膜前腔H5内，并作用在膜片9的右侧；同时，调节阀2后的压力为P2通过通孔e进入膜后腔H4，并作用在膜片9的左侧，由于此时阀口V的开度Δ较大，节流降压作用较弱，因此P2的压力较低，膜片带动滑阀克服弹簧11的弹力向左移动，当滑阀向左移动时，阀口V的开度Δ逐渐减小，节流降压作用逐渐增大，中间腔H2的压力P2逐渐升高，当作用在膜片9左右两侧的力与弹簧的设定力平衡时，滑阀停止移动处于理想的设计位置，此时调节阀两端的压差为ΔP=F/S（见后计算说明）。
当进水压力P1升高时，作用在膜片9右侧的压力增大，滑阀的受力平衡受到破坏，膜片带动滑阀向左移动，阀口V的开度Δ减小，节流降压作用增大，中间腔H2的压力P2随之升高，使ΔP=P1-P2保持不变；反之，当进水压力P1降低时，作用在膜片9右侧的推力减小，滑阀10在弹簧11的推动下向右移动，阀口V的开度Δ增大，节流降压作用减小，中间腔H2的压力P2随之降低，使ΔP=P1-P2保持不变。
当出口腔H3的出水压力P3升高时，由于在升高的瞬间滑阀来不及动作，因此中间腔H2的压力P2随之升高，作用在膜片9左侧的推力增大，推动膜片带动滑阀向右移动，阀口V的开度Δ增大，节流降压作用减弱，中间腔H2的压力P2降低，直至恢复至原值，使ΔP=P1-P2保持不变。反之，当出口腔H3的出水压力P3降低时，中间腔H2的压力P2同步降低，作用在膜片9左侧的推力减小，膜片带动滑阀向左移动，阀口V的开度Δ减小，节流降压作用增大，中间腔H2的压力P2升高，直至恢复至原值，使ΔP=P1-P2保持不变。
由上述分析可知，正常供水时，进口腔H1的压力经调节阀2、中间腔H2，阀口V、调节座16辐条间的空间及出口腔H3向下游供水。当进口腔或出口腔的压力发生波动时，由于定差减压阀对调节阀出口端的压力进行补偿，因此能确保调节阀两端的压差保持不变，从而保证通过的流量不变。
调节阀两端的压差值，可根据实际情况，通过调压装置调节弹簧11的预压力来设定，转动调压螺杆3，即能使压板8左右移动，压缩或放松弹簧11，从而改变弹簧的预压力，预压力设定后，用固定螺母4锁定。
下面对调节阀两端的压差值进行计算。
通水后，当滑阀处于平衡位置时的受力平衡方程式为：
P1*S±Fm=P2*S+k*（X 0+X）即：
（P1-P2）*S=k*（X0+X）±Fm……（1）
式中：
P1—调节阀的阀前压力（Pa）
P2—调节阀的阀后压力（Pa）
S—膜片的有效受力面积（m²）
Fm—滑阀移动时的摩擦力（N）
k—弹簧的刚度（N/m）
X0—设定压差下弹簧的预压缩量（m）
X—调节阀的阀前或阀后压力变化时弹簧的附加变动量（m），可正可负。
为了简化计算，因摩擦力Fm相对于弹簧的预压力很小，故可忽略不计，（1）式可简化为
P1-P2=k*X0/S+ k*X/S……（2）
由于在设计时采用了较大的膜片面积S，较小的弹簧刚度k和较大的预压缩量X0，并且当调节阀的阀前或阀后压力变化时，弹簧的附加变动量X较小，因此（2）式中k*X/S项也可以忽略，（2）式可以简化为：
P1-P2=k*X0/S=F/S……（3）
这里的F=k*X0即为设定压差下弹簧的预设定压力（N）。
由（3）式可知，通水后调节阀两端的压差ΔP=P1-P2=F/S，该压差值仅与弹簧的预压力及膜片面积相关，因此是一个恒定值。
Claims (7)
1.一种稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，由紧固件将两端均带有法兰的进口管道(1)、调节阀(2)、定差减压阀和出口管道(18)串联成一体，中心线在同一轴线上，定差减压阀设置在调节阀的下游侧，定差减压阀的阀体包括中段具有圆筒状的左阀体(13)及右阀体(6)，两个阀体的两端均设有法兰，阀腔内设有圆管状的滑阀(10)及圆环状的膜片(9)，所述的左阀体的内孔左端设有调节座(16)，调节座的中央设有与调节座螺接的调节板(14)；左阀体内孔的中部设有阀套(12)，所述阀套的内孔与所述滑阀左侧的外周面滑配，调节板与滑阀左端的环形端面构成定差减压阀的阀口(V)；所述的右阀体的中段为左大右小的阶梯形圆筒，其小径段内孔与滑阀右侧的外周面滑配；滑阀中部的外周面上设有外凸环，外凸环的左端面与阀套右端面的环形槽之间设有弹簧(11)，外凸环左侧的滑阀上设有若干个贯穿滑阀管壁的通孔(e)，右阀体大径段的筒壁上设有连接孔一(a)，右阀体上还设有一个垂直于压板的调压螺杆(3)，所述的调压螺杆、压板及弹簧构成调压装置；所述左阀体的内孔中设有三个阶梯孔，阀套的外周面为左小右大的阶梯轴结构，阀套的大径段外周面与左阀体的第三阶梯孔适配且通过孔用弹性挡圈二(23)固定在第三阶梯孔的肩胛上，阀套的大径段外周面与左阀体的第三阶梯孔之间设有O形密封圈三(22)，阀套的右端面设有用于安置弹簧的环形槽；左阀体阶梯孔的右端形成有左小右大的锥形孔，锥形孔右端的法兰与右阀体左端的法兰用紧固件连接；所述滑阀的外周面为左大右小的阶梯轴结构，滑阀左端的外周面上设有限制滑阀向右移动的轴用弹性挡圈(25)，滑阀的外周面与阀套及右阀体内孔之间分别设有O形密封圈四(24)及O形密封圈二(19)。
2.根据权利要求1所述的稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，所述的外凸环设置在滑阀的大径段外周面的右端，外凸环右侧的滑阀外周面上设有螺纹，所述的压板套设在螺纹上；膜片的内圈设置在外凸环的右侧面与压板之间，并通过压紧螺母(7)固定，膜片的外圈设有加厚环，并通过紧固件固定在左阀体和右阀体连接面上的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，所述的通孔(e)为3-6个，均布在滑阀外凸环左侧的筒壁上。
4.根据权利要求1所述的稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，所述的调节座(16)为扁平的车轮状结构，包括位于中央的圆板及位于外缘的圆环，所述的圆环外周与左阀体的第一阶梯孔适配，且通过孔用弹性挡圈一(15)固定在第一阶梯孔的肩胛上，圆环和圆板之间通过3至6根辐条相连，圆板的中心设有螺孔。
5.根据权利要求4所述的稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，所述调节板(14)由圆板和调节螺杆组成，调节螺杆位于圆板的中心，且与其垂直；圆板的直径与滑阀左端的外径相同；调节螺杆与调节座圆板中心的螺孔旋合，转动调节螺杆可以调节阀口(V)的开度(Δ)，调节符合要求后用锁紧螺母(17)锁紧。
6.根据权利要求1所述的稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，所述的右阀体上设有凸块(G)，凸块上设有与右阀体轴线平行的阶梯孔，阶梯孔的小孔为螺孔，所述的调压螺杆(3)螺接在阶梯孔中并通过固定螺母(4)固定，调压螺杆的中段为圆柱体，与阶梯孔的大孔滑配，且两者之间设有O形密封圈一(5)，调压螺杆的左端小轴的端部顶在压板的右端面上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的稳定调节阀流量的定差减压阀，其特征在于，调节阀出口与阀口(V)之间的空腔构成中间腔(H2)；左阀体的右侧筒壁、阀套、膜片及滑阀外圆所包围的环形空间构成膜后腔(H4)，所述的膜后腔通过贯穿滑阀筒壁的通孔(e)与滑阀的内孔即中间腔(H2)连通；右阀体的大径段、膜片及滑阀外圆所包围的环形空间构成膜前腔(H5)，所述右阀体管壁上的连接孔一(a)通过连接管道(20)和接头(21)与进口管道(1)筒壁中央的连接孔二(b)连接，使膜前腔(H5)与进口腔(H1)连通。
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