CN110822158B - 自力式斜角阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自力式斜角阀，包括调节阀和定差减压阀，调节阀设置在上阀体腔体内，定差减压阀设置在下阀体腔体内，定差减压阀设置在调节阀之后；上、下阀体由紧固件连结成一体，其中心线在同一轴线上，且与进出水孔的水平轴线有一定的斜角，调节阀包括手轮、导向套、阀杆和阀瓣；定差减压阀包括滑阀、弹簧、膜片、下阀盖、调节螺杆、调节垫片、压板和压紧螺母。当介质流通时，如果进水腔或出水腔的压力发生波动，由于定差减压阀对调节阀出口端的压力进行补偿，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。

Description

自力式斜角阀
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种自力式斜角阀。
背景技术
在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，但单独使用这类调节阀有一个缺点，即当进口或出口的压力发生波动时，由于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，通过调节阀的流量容易发生变化的问题，提供一种自力式斜角阀，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，一种自力式斜角阀，包括调节阀和定差减压阀，调节阀设置在上阀体的腔体内，定差减压阀设置在下阀体的腔体内，上、下阀体的法兰面由紧固件连结成一体，其中心线在同一轴线上，且与进、出水孔的水平轴线有一定的斜角，定差减压阀设置在调节阀之后；调节阀包括手轮、导向套、阀杆、阀瓣、上阀盖及并紧螺母等；定差减压阀包括滑阀、弹簧、膜片、下阀盖、调节螺杆、调节垫片、压板和压紧螺母等。本发明包括一个调节阀及一个定差减压阀，通过手轮转动阀杆可以改变阀瓣的位置，从而实现流量调节或关闭的功能；而定差减压阀能够根据膜片两侧的压差变化，通过滑阀的上下运动，自动调节定差减压阀的阀口开度，从而对调节阀出口端的压力进行补偿，因此能保证调节阀两端的压差保持不变，从而保证通过的流量不变。
作为优选，上阀体的下端为法兰，向右凸出部分的内孔为进水孔，上部的筒体呈上小下大的阶梯形，底部有一凹坑，凹坑与上部内腔的连接处设有上隔墙，上隔墙的中央有一向上凸出的圆筒，圆筒内孔上端有一锥形倒角，圆筒四周的上隔墙上设有若干个通孔；阶梯形内腔的上孔与导向套滑配；导向套的内孔中旋合有阀杆；阀杆的下端旋合有阀瓣；阀瓣下端的锥台与上隔墙中央的圆筒内孔上端的锥形倒角形成调节阀的阀口。
作为优选，下阀体的上端为法兰，左端凸出部的内孔为出水孔，上腔和下腔之间设有下隔墙，下隔墙的中央有一个与下阀体中心线一致的内孔，底墙上有一个与下阀体中心线一致的螺孔。
作为优选，滑阀是一个中间有外凸环的圆筒，外凸环上侧的外圆筒下段上加工有螺纹，螺纹上套有压板并旋合有压紧螺母，上段与上隔墙中央圆筒的内孔松配；外凸环下侧的筒壁上方钻有若干个均布的径向孔，下段的外圆与下隔墙中央的孔松配，滑阀可在二孔中自由地上下移动；滑阀下端的外圆柱上设置有轴用弹性挡圈；在轴用弹性挡圈和下隔墙的下端面间设有调节垫片，改变其厚度即能调整弹簧的预压力。
作为优选，弹簧设置在下隔墙的上平面和滑阀的外凸环之间。
作为优选，膜片的内圈被压紧螺母压紧在滑阀的外凸环和压板之间，外圈外缘的加厚圈被紧固件压紧在上下阀体的法兰之间。膜片随着上腔和下腔的压差变化，带动滑阀向上或向下运动，相应调节定差减压阀阀口开度的大小。
作为优选，下阀体底墙的螺孔中旋合有下阀盖，其中心有一阶梯孔，下侧的较小孔中加工有螺纹；调节螺杆由圆板和小轴组成，小轴的上段为圆柱，与下阀盖的较大内孔滑配，小轴的下段为螺杆，与下阀盖的螺孔旋合，螺杆的下方设有转动调节螺杆的方口，螺杆上旋合有锁定螺母；调节螺杆的圆板与滑阀下端的环状端面形成定差减压阀的阀口。
作为优选，膜片的上腔通过通孔与进水腔相通，因此上腔内的水压等于进水压力，即调节阀的阀前压力；膜片的下腔通过径向孔与中间腔相通，因此下腔内的水压等于调节阀阀后压力。
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，本发明的自力式斜角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是本发明自力式斜角阀的一种结构示意图。
图中：1.固定螺母，2.垫圈，3.手轮，4.并紧螺母，5.阀杆，6. O形密封圈一，7. 上阀盖，8. O形密封圈二，9.导向套，10.上阀体，11. 阀瓣，12. O形密封圈三，13. 螺钉，14.弹垫，15.下阀体， 16. O形密封圈四，17. O形密封圈五，18.下阀盖， 19.调节螺杆，20.锁定螺母，21. O形密封圈六，22.轴用弹性挡圈，23.调节垫圈，24.滑阀，25.弹簧，26.压板，27.压紧螺母，28.膜片， a.通孔， d.径向孔，Δ.定差减压阀的阀口开度，δ.调节垫片的厚度，W1.上隔墙，W2.下隔墙，V1. 调节阀的阀口，V2.定差减压阀的阀口， H1.进水腔，H2.中间腔，H3.出水腔，H4.下腔，H5.上腔， P1.进水腔压力，P2.中间腔压力，P3.出水腔压力。T1.检测螺孔一，T2. 检测螺孔二。
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。
本专利的纵向剖视图参见图1，包括调节阀和定压减压阀，调节阀设在上阀体10腔内，定差减压阀设在下阀体15腔内，上阀体10的下法兰与下阀体15的上法兰用若干付螺钉13、弹垫14连接成一体，连接后二阀体的中心线在同一轴线上，并与进、出水口的水平轴线有一定的斜角。上阀体10的下端为法兰；向右凸出部分上的内孔为进水孔；上部为阶梯形圆筒，直径上小下大；底部有一凹坑，凹坑与上部内腔的连接处设有上隔墙W1，上隔墙W1的中央有一向上凸出的圆筒，圆筒内孔的下端加工有安装O形密封圈三12的沟槽，上端有一锥形倒角，作为调节阀阀口V1的阀座，圆筒的中心线与上阀体10的中心线一致，圆筒四周的上隔墙W1上设有若干个均布的通孔a；阶梯形的内腔上部的较小孔中滑配有导向套9，配合处设有O形密封圈二8，较小孔的外筒上端加工有螺纹，与上阀盖7外圈内的螺纹旋合，将导向套9上方的外凸环压紧在上阀体10的顶端；导向套9的内孔呈阶梯形，上段的内孔较大，孔壁适当的位置上加工有设置O形密封圈一6的沟槽，下段为螺纹，导向套9的外圆上加工有设置O形密封圈二8的沟槽。阀杆5中部的圆柱与导向套9上段的内孔滑配；中下部的螺杆与导向套9的内螺纹旋合；下部的螺柱上旋合有阀瓣11，阀瓣11的下端是一个直径稍大的锥台，作为调节阀的阀瓣，锥台的锥角与上隔墙W1上圆筒内孔上方的锥形倒角一致；阀杆5上段设有螺杆和方口，螺杆通过上阀盖7顶盖上的孔，并旋合有表面滚花的并紧螺母4，方口上设有手轮3，顶端的螺杆上套有垫圈2并旋合有固定螺母1，用以固定手轮3。
下阀体15 的上端是法兰，左端凸出部上的内孔为出水孔，出水孔与进水孔在同一水平轴线上；上腔和下腔间设有下隔墙W2，下隔墙W2的中央有一与下阀体15中心线一致的内孔，内孔的沟槽中设置有O形密封圈四16；底墙上有一个与下阀体15中心线一致的螺孔。滑阀24是一个中间有外凸环的圆筒；外凸环上侧的外圆筒下段上加工有螺纹，上段与上隔墙W1上圆筒的内孔松配；外凸环下侧的上段筒壁上钻有若干个均布的径向径向孔d，下段的外径与下隔墙W2上的孔松配，滑阀24可在二孔中自由地上下移动；滑阀24下端的外圆柱上加工有安装轴用弹性挡圈22的沟槽，以限制滑阀24向上移动的距离。在下隔墙W2的下端面和轴用弹性挡圈22之间设有调节垫片22。弹簧25设置在下隔墙W2的上平面与滑阀24的外凸环之间。柔性膜片28的内圈被圆螺母27压紧在滑阀24的外凸环和压板26之间，外圈外缘的加厚圈被螺钉13、弹垫14压紧在上阀体10下法兰的下平面和下阀体15上法兰上平面的沟槽中，加厚圈既起密封作用。下阀体15底墙的螺孔中设有下阀盖18，并设有O形密封圈五17，下阀盖18的中心线与下阀体15的中心线一致，下阀盖18的中心有一阶梯孔，上侧较大孔的偏上位置加工有设置O形密封圈六21的沟槽，下侧的小孔中加工有螺纹。调节螺杆19由圆板和位于其中心、且与其垂直的小轴组成，小轴的上侧为圆柱，与下阀盖18中的较大孔滑配，下侧的螺杆与下阀盖18中的螺纹旋合，螺杆的下方设有转动调节螺杆19的方口；调节螺杆19的圆板和滑阀24下端的环形端面组成定差减压阀的阀口V2，转动调节螺杆19即能调节阀口V2的开度Δ，开度Δ符合要求后，用锁定螺母20锁定。六只O形密封圈用以防止介质的内泄或外漏。上阀体10的进水通道上钻有检测螺孔一T1，下阀体15的膜片28下腔部位的壁上钻有检测螺孔二T2，用以在测量或调节P1及P2的压差时连接压差表，平时用丝堵堵死。进水孔和出水孔与相应管道的连接方式，对于小口径的用螺纹连接，对于较大口径的用法兰连接。
本发明的阀体内形成五个腔体，进水孔与阀口V1之间的腔体为进水腔H1，水压为进水压力，即调节阀阀前压力P1；阀口V1与阀口V2之间的腔体为中间腔H2，压力为调节阀阀后压力P2；膜片28上方的腔体为上腔H5，由于通过通孔a与进水腔H1相通，因此上腔H5内的压力等于进水压力P1；膜片28下方的腔体为下腔H4，由于通过径向孔d与中间腔H2相通，因此，下腔H4内的压力等于调节阀的阀后压力P2；阀口V2与出水孔之间的腔体为出水腔H3，压力为出水压力P3。
本发明的工作原理如下：
转动手轮3，阀杆5即能在导向套9中上下移动，并带动阀瓣11升降，从而改变调节阀阀口V1的开度，以调节通过的流量，阀口V1的开度确定后，用并紧螺母4锁定，必要时可将阀口V1关死。
通水前，滑阀24在弹簧25的作用下处于最高位置，如图1所示，此时阀口V2开度Δ最大；通水后，进口腔H1中的压力水P1通过通孔a进入上腔H5内，并作用在膜片28的上方；同时，调节阀阀后压力P2通过径向孔d进入下腔H4内，并作用在膜片28的下方，由于此时阀口V2开度Δ较大，节流降压作用较弱，因此压力P2较低，所以滑阀24向下运动，阀口V2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，当作用在滑阀28上下的力和弹簧25的设定力平衡时，滑阀24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28上方的推力增大，滑阀24的受力平衡被破坏，滑阀24向下移动，阀口V2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28上方的推力减小，滑阀24在弹簧25的推动下向上移动，阀口V2的开度增大，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。
当出水腔H3的出水压力P3升高时，由于在升高的瞬间滑阀24来不及动作，因此中间腔H2的压力P2同步升高，作用在膜片28下方的推力增大，推动滑阀24向上移动，阀口V2的开度增大，节流降压作用减弱，中间腔H2的压力P2随之降低，直至恢复至原值， 使ΔP=P1-P2保持不变。反之，当出水压力P3降低时，中间腔H2的压力P2同步降低，滑阀24向下移动，阀口V2的开度减小，节流降压作用增大，中间腔H2的压力P2随之升高，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，进水腔H1中的压力水经调节阀阀口V1、中间腔H2，定差减压阀阀口V2及出水腔H3向下游供水。当进水腔或出水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，因此能保证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需要，通过调节弹簧25的预压力来设定，改变调节垫片23的厚度δ，即能压缩或放松弹簧25，从而设定弹簧25的预压力，调节垫片23的厚度δ在产品出厂时已经设定，如果使用日久弹簧刚度减小时，可适当加厚垫片23的厚度。
下面来计算通水后调节阀两端的压差值。
当滑阀24处于平衡位置时，滑阀24的受力平衡方程式为：
P1*S+G±Fm=P2*S+k*（X 0+X）
即：（P1-P2）*S=k*（X0+X）-G±Fm……（1）
式中：
P1—调节阀前的压力（Pa）
P2—调节阀后的压力（Pa）
S—膜片的有效受力面积（m²）
G—滑阀及相关零件的重量（kg）
Fm—滑阀移动时的摩擦力（N）
k—弹簧的刚度（N/m）
X0—设定压差下弹簧的压缩量（m）
X—调节阀阀前或阀后的压力变化时，弹簧的附加变动量（m），可正可负。
为了简化计算，因滑阀及相关零件的重量G和摩擦力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和较大的压缩量X0，并且当调节阀阀前或阀后的压力变化时，弹簧的附加变动量X较小，因此（2）式中k*X/S项也可以忽略不计，（2）式可以简化为：
P1-P2=k*X0/S=F/S……（3）
式中F=k*X0即为设定压差下弹簧的预压力（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)

1.一种自力式斜角阀，包括调节阀和定差减压阀，其特征在于：调节阀设置在上阀体(10)的腔体内，定差减压阀设置在下阀体(15)的腔体内，上、下阀体的法兰面由紧固件连结成一体，其中心线在同一轴线上，且与进出水孔的水平轴线有一定的斜角，定差减压阀设置在调节阀之后；调节阀包括手轮(3)、导向套(9)、阀杆(5)、阀瓣(11)、上阀盖(7)及并紧螺母(4)；定差减压阀包括滑阀(24)、弹簧(25)、膜片(28)、下阀盖(18)、调节螺杆(19)、调节垫片(23)、压板(26)和压紧螺母(27)；上阀体(10)的下端为法兰，向右凸出部分的内孔为进水孔(H1)，上部的筒体呈上小下大的阶梯形，底部有一凹坑，凹坑与上部内腔的连接处设有上隔墙(W1)，上隔墙(W1)的中央有一向上凸出的圆筒，圆筒内孔上端有一锥形倒角，圆筒四周的上隔墙(W1)上设有若干个通孔(a)；下阀体(15)底墙的螺孔中旋合有下阀盖(18)，其中心有一阶梯孔，下侧的较小孔中加工有螺纹；下阀体(15)的上腔和下腔之间设有下隔墙(W2)，下隔墙(W2)的中央有一个与下阀体(15)中心线一致的内孔；滑阀(24)是一个中间有外凸环的圆筒，外凸环上侧的外圆筒下段上加工有螺纹，螺纹上套有压板(26)并旋合有压紧螺母(27)，上段的外圆与上隔墙(W1)中央圆筒的内孔动配，下段的外圆与下隔墙(W2)中央的孔动配，滑阀(24)下端的外圆柱上设置有轴用弹性挡圈(22)；在轴用弹性挡圈(22)和下隔墙(W2)的下端面间设有调节垫片(23)；弹簧(25)设置在下隔墙(W2)的上平面和滑阀(24)的外凸环之间；膜片(28)的内圈被压紧螺母(27)压紧在滑阀(24)的外凸环和压板(26)之间；调节螺杆(19)由圆板和小轴组成，小轴的上段为圆柱，与下阀盖(18)的较大内孔滑配，小轴的下段为螺杆，与下阀盖(18)的螺孔旋合；调节螺杆(19)的圆板与滑阀(24)下端的环状端面形成定差减压阀的阀口(V2)。
2.根据权利要求1所述的自力式斜角阀，其特征在于：上阀体(10)的阶梯形内腔的上孔与导向套(9)滑配；导向套(9)的内孔中旋合有阀杆(5)；阀杆(5)的下端旋合有阀瓣(11)，阀瓣(11)下端的锥台与上隔墙(W1)中央的圆筒内孔上端的锥形倒角形成调节阀的阀口(V1)。
3.根据权利要求1所述的自力式斜角阀，其特征在于：下阀体(15)的上端为法兰，左端凸出部的内孔为出水孔，底墙上有一个与下阀体(15)中心线一致的螺孔。
4.根据权利要求1所述的自力式斜角阀，其特征在于：滑阀(24)中间的外凸环下侧的筒壁上方钻有若干个均布的径向孔(d)，改变调节垫片(23)的厚度即能调整弹簧(25)的预压力。
5.根据权利要求1所述的自力式斜角阀，其特征在于：膜片(28)外圈外缘的加厚圈被紧固件压紧在上下阀体的法兰之间。
6.根据权利要求1所述的自力式斜角阀，其特征在于：螺杆(19)的下端设有转动调节螺杆(19)的方口，螺杆上旋合有锁定螺母(20)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的自力式斜角阀，其特征在于：膜片(28)的上腔(H5)通过通孔(a)与进水腔(H1)相通，因此上腔(H5)内的水压等于进水压力，即调节阀的阀前压力(P1)；膜片(28)的下腔(H4)通过径向孔(d)与中间腔(H2)相通，因此下腔(H4)内的水压等于调节阀阀后压力(P2)。
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