CN111043346A - 一种激冷水专用调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激冷水专用调节阀，包括主阀体、副阀体、球芯基体、上阀盖和下阀盖，球芯基体内嵌有V型嵌件，通过V型嵌件的设计，有效保证了阀门的调节性能，且降低了阀门的死区，并为固态颗粒的冲刷提供了流量释放，减缓了固态颗粒对主阀体的冲刷，有效延长了激冷水工况下调节阀的使用寿命。

Description

一种激冷水专用调节阀
技术领域
本发明涉及调节阀技术领域，尤其涉及一种激冷水专用调节阀。
背景技术
激冷水系统主要为气化炉激冷室提供循环水，通过调节阀，调节激冷室的水流量而控制激冷室温度，若激冷水流量无法调节，则影响结渣效果，甚至烧毁激冷室。因此激冷水调节阀至关重要，一旦出现故障必须停气化炉。普通的激冷水工况特别容易冲刷阀体，一般的切断阀、调节阀不能适用。通常采用偏心旋转阀作为激冷水调节阀，包括沿介质流动方向固定的主阀体和副阀体，主阀体和副阀体的流道之间通过阀座连接，阀座下端固定有分别与主阀体和副阀体固定的下阀盖，阀座上设置球芯基体。普通的激冷水专用调节阀适用于激冷水系统，但是由于激冷水中含有固态颗粒，在使用中，固态颗粒对阀内件冲刷严重，普通调节阀的使用寿命不足一个月，即使采用实体碳化钨的偏心阀寿命也不足8月。因此针对这样的恶略工况，需要对调节阀进行进一步改进结构设计，以提高调节阀的使用寿命，降低维护频率。
在激冷水调节阀的设计过程中，传统的球阀具有死区。阀门死区主要指输入信号后，阀后未走流量，这一段区间为死区。由于球芯上的通孔内径比阀座内径小，只有球芯通孔转动到阀座一面，才可供介质流通，在通常条件下，球阀用作切断阀，不起调节作用。在设计专用阀时，在考虑阀门的调节性能，也需要考虑避免阀门死区过大的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种可有效降低阀门死区，提高阀门的调节特性，适应固态颗粒冲刷这类恶劣工况，使用寿命长，维护频率低的一种激冷水专用调节阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激冷水专用调节阀，包括主阀体、副阀体、球芯基体、上阀盖和下阀盖，所述的主阀体内具有供介质进入的流道和供介质暂存的阀内腔，所述的副阀体内则具有供介质流出的流道，所述的主阀体与副阀体内沿介质流动方向依次设置，所述的主阀体的阀内腔与副阀体的流道之间通过球芯基体连接，所述的主阀体与副阀体的对应球芯基体位置处的下端通过下阀盖固定、上端通过上阀盖固定，所述的上阀盖内贯穿设有主轴，所述主轴伸入上阀盖内并与球芯基体固定，所述的球芯基体内部中空并内嵌固定有V型嵌件，所述的V型嵌件呈圆柱形结构，且圆柱形结构内部中空具有供介质通过的调节流道，所述的调节流道沿介质流动方向为依次连通的V型段和扩散段；所述的V型段首端与圆柱形结构的一侧端面连通、尾端与扩散段的首端连接，所述扩散段的尾端与圆柱形结构的另一侧端面连通；所述的V型段沿圆柱形结构的径向截面呈V型且V型开口所对应的调节流道内壁为弧形面，且该弧形面所在的圆与圆柱形结构外壁所在圆同心；所述的V型段的首端位置处的V型的尖部向圆柱形结构的外壁延伸具有与圆柱形结构外壁联通的流量槽。
在上述方案中，主轴转动带动了球芯基体转动，嵌合在球芯基体内的V型嵌件随之转动，通过调节流道的转动，实现阀体的开合和调节。由于V型嵌件的设计，流量窗口相对于O型球阀，具有更加良好的调节性能，同时设在V型嵌件内收紧的V型段后计了扩散段，介质在此通过过程中得到流量释放，在介质进入副阀体的流道时，继续流量释放，两次流量的释放过程可有效缓解介质对阀体内部的冲刷，延长使用寿命。相对于调节阀，激冷水调节阀为轴流式，减少了结构本身造成的冲刷。而V型嵌件端面上流量槽的设计，则在保证阀门调节特性的同时，相对于普通球阀，有效避免了死区过大的情况。
优选的，所述的V型段的V型开口角度为30°至45°。
进一步的，为了便于V型嵌件固定，防止V型嵌件转动，所述的圆柱形结构的外周壁上上下对称开有两个销孔，所述的V型嵌件通过插接在销孔内的定位销与球芯基体固定连接。
进一步的，为了有效过渡V型段和扩散段释放流量，所述的V型段与扩散段之间还连接具有过渡段，所述过渡段对应的调节流道内壁沿圆柱形结构轴向截面呈弧形，弧形一端与V型段尾端连接、另一端与扩散段首端连接。
进一步的，V型嵌件与球芯基体的安装，可通过热装工艺实现，所述的圆柱形结构对应扩散段尾端位置处的外周面内凹具有轴向连接端，所述轴向连接端外径小于圆柱形结构外周面直径、大于扩散段直径，且轴向连接端的外周面与端面之间通过斜面连接，所述的球芯阀体与轴向连接端配合热装镶嵌。
优选的，为了便于球芯基体的安装设置，所述的副阀体对应介质流入方向弹性连接有支撑座，所述的支撑座上设有阀座，所述球芯基体周面压接在阀座上。
更进一步的，所述的副阀座与支撑座之间弹性连接有碟簧，碟簧可为阀座提供弹性补偿，所述的副阀座与碟簧的连接端面处下凹具有导灰槽，且导灰槽的周向面与碟簧端面之间具有夹角α，夹角α不大于90°。
优选的，所述的V型嵌件采用碳化钨材质生产。碳化钨，是一种由钨和碳组成的化合物，化学性质稳定、抗腐蚀、硬度高，可有效适应固态颗粒冲刷的恶劣工况。
更进一步的，所述的阀座表面、球芯基体表面、主阀体阀内腔和流道内表面均喷涂有碳化钨涂层。碳化钨涂层则可进一步提高各个表面的硬度，有效提高了阀门易损件的寿命。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种激冷水专用调节阀，结构设计合理，通过V型嵌件的设计，有效保证了阀门的调节性能，且降低了阀门的死区，并为固态颗粒的冲刷提供了流量释放，减缓了固态颗粒对主阀体的冲刷，有效延长了激冷水工况下调节阀的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明最优实施例的结构示意图。
图2是本发明最优实施例中V型嵌件的立体图。
图3是本发明最优实施例中V型嵌件的结构示意图。
图4是本发明最优实施例中V型嵌件扩散段首端端面处的结构示意图。
图5是本发明最优实施例中V型嵌件对应流量槽位置局部剖开后的示意图。
图6是本发明最优实施例中副阀座的结构示意图。
图中1、主阀体2、副阀体3、球芯基体4、上阀盖5、下阀盖6、主轴7、V型嵌件7-1、圆柱形结构7-2、V型段7-3、过渡段7-4、扩散段7-5、流量槽7-6、弧形面7-7、销孔7-8、轴向连接端7-9、斜面8、支撑座9、阀座10、碟簧11、导灰槽。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1至图3所示的一种激冷水专用调节阀，是本发明最优实施例，包括主阀体1、副阀体2、球芯基体3、上阀盖4和下阀盖5。所述的主阀体1内具有供介质进入的流道和供介质暂存的阀内腔，所述的副阀体2内则具有供介质流出的流道，所述的主阀体1与副阀体2内沿介质流动方向依次设置，所述的主阀体1的阀内腔与副阀体2的流道之间通过球芯基体3连接，所述的主阀体1与副阀体2的对应球芯基体3位置处的下端通过下阀盖5固定、上端通过上阀盖4固定，所述的上阀盖4内贯穿设有主轴6，所述主轴6伸入上阀盖4内并与球芯基体3固定。
为了便于球芯基体3的安装设置，所述的副阀体2对应介质流入方向弹性连接有支撑座8，所述的支撑座8上设有阀座9，所述球芯基体3周面压接在阀座9上。所述的副阀座9与支撑座8之间弹性连接有碟簧10，碟簧10可为阀座9提供弹性补偿。副阀体2上设有导灰槽11，所述导灰槽可防止固态颗粒机构，预防阀座9弹性补偿失效。在实际设计中，导灰槽11可设计在副阀座9与碟簧10的连接端面上，即副阀座9与碟簧10的连接端面处下凹的槽体，该槽体即为导灰槽。其中，槽体周向面为斜面，且该斜面与碟簧端面之间的夹角α优选为20°。
所述的球芯基体3内部中空并内嵌固定有V型嵌件7。所述的V型嵌件7呈圆柱形结构7-1，且圆柱形结构7-1内部中空具有供介质通过的调节流道，所述的调节流道沿介质流动方向为依次连通的V型段7-2和扩散段7-4。所述的V型段7-2的V型开口α角度为30°。
所述的V型段7-2首端与圆柱形结构7-1的一侧端面连通、尾端与扩散段7-4的首端连接，所述扩散段7-4的尾端与圆柱形结构7-1的另一侧端面连通；所述的V型段7-2沿圆柱形结构7-1的径向截面呈V型且V型开口所对应的调节流道内壁为弧形面7-6，且该弧形面7-6所在的圆与圆柱形结构7-1外壁所在圆同心。
为了有效过渡V型段7-2和扩散段7-4释放流量，所述的V型段7-2与扩散段7-4之间还连接具有过渡段7-3，所述过渡段7-3对应的调节流道内壁沿圆柱形结构7-1轴向截面呈弧形，弧形一端与V型段7-2尾端连接、另一端与扩散段7-4首端连接。
所述的V型段7-2的首端位置处的V型的尖部向圆柱形结构7-1的外壁延伸具有与圆柱形结构7-1外壁联通的流量槽7-5。
在实际设计中，为了便于V型嵌件7固定，防止V型嵌件7转动，所述的圆柱形结构7-1的外周壁上上下对称开有两个销孔7-7，所述的V型嵌件7通过插接在销孔7-7内的定位销与球芯基体3固定连接。V型嵌件7与球芯基体3的安装，可通过热装工艺实现，所述的圆柱形结构7-1对应扩散段7-4尾端位置处的外周面内凹具有轴向连接端7-8，所述轴向连接端7-8外径小于圆柱形结构7-1外周面直径、大于扩散段7-4直径，且轴向连接端7-8的外周面与端面之间通过斜面7-9连接，在实际选型中，斜面7-9与轴向连接端7-8外周面的延长线夹角可优选为75°。所述的球芯阀体与轴向连接端7-8配合热装镶嵌。
所述的V型嵌件7采用碳化钨材质生产。碳化钨，是一种由钨和碳组成的化合物，化学性质稳定、抗腐蚀、硬度高，可有效适应固态颗粒冲刷的恶劣工况。
所述的阀座9表面、球芯基体3表面、主阀体1阀内腔和流道内表面均喷涂有碳化钨涂层。碳化钨涂层则可进一步提高各个表面的硬度，有效提高了阀门易损件的寿命。
下面以宁煤目前使用的一款及冷水专用调节阀作为范例，阀门及对应的V型嵌件7选型计算方案如下：
1、首先更具提供的数据表确定规格书要求的阀门Cv值。
2、换算后阀门Cv值的流通面积设为120mm2左右。
3、根据数据表，阀门规格为DN25，常用球芯基体为Sφ44。
4、根据数据以及面积画出草图(如图4所示)，然后等分算取流通面积，并确认是否符合等百分比面积，调整V型嵌件7型面开口夹角及弧形面7-6半径，直到近似接近等百分比。
5、V型嵌件7的V型开口α通常在30°至45°之间调整，弧形面7-6弧度根据V型嵌件7的外径确定。最终夹角优选为30°，弧形面7-6弧度为R9.5。
6、死区的计算：目前V型嵌件7起始壁厚4mm,阀座9与V型嵌件7外径φ25壁厚之间的死区为2.1mm，现有死区则为4+2.1＝6.1mm。
7、设计流量槽7-5，本设计中流量槽7-5宽度为2mm。10％开度面积为2.5*4＝10mm2。流量百分比为8％。
8、根据设计数据，出具详细V型嵌件7图纸。
在上述选型设计中，调节阀流量特性一般分为线性、等百分比、快开三大类。等百分比用的最多，调节性能最好，在小开度的时候流量小，可更加稳定地控制流量。本方案根据特定的阀门Cv值计算出面积，通过V型嵌件7的开度的流通面积排布成等百分比面积，保证了阀门的百分比特性。本方案相对于传统的球阀，设置的V型嵌件7的V型尖部，相对于原有球阀，流通面积比普通球阀通孔更小，提高了调节性能，但是同时也相应的增加了死区。为了避免死区过大，则通过设计流量槽7-5，从V型嵌件7的尖部即可供介质通过，从而有效减小了死区。
在实际使用过程中主轴6转动带动了球芯基体3转动，嵌合在球芯基体3内的V型嵌件7随之转动，通过V型嵌件7内调节流道的转动，实现阀体的开合和调节。由于V型嵌件7的设计，流量窗口呈V型，相对于O型球阀，具有更加良好的调节性能。同时设在V型嵌件7内收紧的V型段7-2后计了扩散段7-4，介质在此通过过程中得到流量释放，在介质进入副阀体2的流道时，继续流量释放，两次流量的释放过程可有效缓解介质对阀体内部的冲刷，延长使用寿命。而V型嵌件7端面上流量槽7-5的设计，则在保证阀门调节特性的同时，相对于普通球阀，有效避免了死区过大的情况。
如此设计的一种激冷水专用调节阀，结构设计合理，通过V型嵌件7的设计，有效保证了阀门的调节性能，且降低了阀门的死区，并为固态颗粒的冲刷提供了流量释放，减缓了固态颗粒对主阀体1的冲刷，有效延长了激冷水工况下调节阀的使用寿命。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种激冷水专用调节阀，包括主阀体(1)、副阀体(2)、球芯基体(3)、上阀盖(4)和下阀盖(5)，所述的主阀体(1)内具有供介质进入的流道和供介质暂存的阀内腔，所述的副阀体(2)内则具有供介质流出的流道，所述的主阀体(1)与副阀体(2)内沿介质流动方向依次设置，所述的主阀体(1)的阀内腔与副阀体(2)的流道之间通过球芯基体(3)连接，所述的主阀体(1)与副阀体(2)的对应球芯基体(3)位置处的下端通过下阀盖(5)固定、上端通过上阀盖(4)固定，所述的上阀盖(4)内贯穿设有主轴(6)，所述主轴(6)伸入上阀盖(4)内并与球芯基体(3)固定，其特征在于：所述的球芯基体(3)内部中空并内嵌固定有V型嵌件(7)，所述的V型嵌件(7)呈圆柱形结构(7-1)，且圆柱形结构(7-1)内部中空具有供介质通过的调节流道，所述的调节流道沿介质流动方向为依次连通的V型段(7-2)和扩散段(7-4)；所述的V型段(7-2)首端与圆柱形结构(7-1)的一侧端面连通、尾端与扩散段(7-4)的首端连接，所述扩散段(7-4)的尾端与圆柱形结构(7-1)的另一侧端面连通；所述的V型段(7-2)沿圆柱形结构(7-1)的径向截面呈V型且V型开口所对应的调节流道内壁为弧形面(7-6)，且该弧形面(7-6)所在的圆与圆柱形结构(7-1)外壁所在圆同心；所述的V型段(7-2)的首端位置处的V型的尖部向圆柱形结构(7-1)的外壁延伸具有与圆柱形结构(7-1)外壁联通的流量槽(7-5)。
2.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的V型段(7-2)的V型开口α角度为30°至45°。
3.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的圆柱形结构(7-1)的外周壁上上下对称开有两个销孔(7-7)，所述的V型嵌件(7)通过插接在销孔(7-7)内的定位销与球芯基体(3)固定连接。
4.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的V型段(7-2)与扩散段(7-4)之间还连接具有过渡段(7-3)，所述过渡段(7-3)对应的调节流道内壁沿圆柱形结构(7-1)轴向截面呈弧形，弧形一端与V型段(7-2)尾端连接、另一端与扩散段(7-4)首端连接。
5.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的圆柱形结构(7-1)对应扩散段(7-4)尾端位置处的外周面内凹具有轴向连接端(7-8)，所述轴向连接端(7-8)外径小于圆柱形结构(7-1)外周面直径、大于扩散段(7-4)直径，且轴向连接端(7-8)的外周面与端面之间通过斜面(7-9)连接，所述的球芯阀体与轴向连接端(7-8)配合热装镶嵌。
6.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的副阀体(2)对应介质流入方向弹性连接有支撑座(8)，所述的支撑座(8)上设有阀座(9)，所述球芯基体(3)周面压接在阀座(9)上。
7.如权利要求6所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的副阀座(9)与支撑座(8)之间弹性连接有碟簧(10)，所述的副阀座(9)与碟簧10的连接端面处下凹具有导灰槽(11)，且导灰槽(11)的周向面与碟簧(10)端面之间具有夹角α，夹角α不大于90°。
8.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的V型嵌件(7)采用碳化钨材质生产。
9.如权利要求1所述的一种激冷水专用调节阀，其特征在于：所述的阀座(9)表面、球芯基体(3)表面、主阀体(1)阀内腔和流道内表面均喷涂有碳化钨涂层。
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