CN111173944A - 一种平衡式阀芯及三通控制阀 - Google Patents

一种平衡式阀芯及三通控制阀 Download PDF

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孔令杰
蒋晓红
李洪武
施建中
张蒙
陆菊萍
张浩然
沈彬
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Abstract

本发明公开了一种平衡式阀芯及三通控制阀，所述阀芯包括阀芯本体，所述阀芯本体整体呈圆柱形，所述阀芯本体从上到下依次为密封部、流体通行部和流量控制部，所述密封部外周卡设有密封环、蓄能密封圈和支承圈，所述密封环进行介质的密封，所述蓄能密封圈平衡介质力的同时进一步进行密封，所述支承圈进行蓄能密封圈的支承；所述流体通行部外径小于流量控制部外径，所述流体通行部形成内凹的流体槽；所述流量控制部上部外周设有上阀座抵触凸起，所述流量控制部下部外周设有下阀座抵触凸起。本发明蓄能密封圈的设计减小阀芯移动时的不平衡力，阀芯移动更平稳，控制阀的调节精度更高。

Description

一种平衡式阀芯及三通控制阀
技术领域
本发明涉及一种阀芯及控制阀，尤其涉及一种平衡式阀芯及三通控制阀。
背景技术
三通控制阀，是电动/气动/电液执行机构和三通合流(分流)阀组成。具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流量特性精确，直接接受调节仪表输入的(4-20mA DC)等控制信号，采用电源/气源/液压源即可控制阀门动作，实现对工艺管路流体介质的自动调节控制，广泛应用于精确控制气体、液体、蒸汽等介质的工艺参数如压力、流量、温度、液位等参数保持在给定值。适合于把一种流体通过三通阀分成二路流出或把两种流体经三通阀合并成一种流体的工况。
三通控制阀有三个出入口与管道相连，相当于两台单座阀合成一体。按作用分为合流阀(两进一出)与分流阀(一进两出)。工作时，一路全开，一路全关，所以关闭时受力与单座阀相似，不平衡力大，不能满足在高温、高压差工况条件下使用。
核电站化学和容积控制系统下泄管线的工艺要求设计温度为370℃，设计压力为25MPa，阀门用来对上充流和稳压器辅助喷淋流量进行分配。当机组正常运行时，稳压器辅助喷淋不投用，电动三通控制阀全开向RCP侧，当稳压器辅助喷淋投用时，电动三通控制阀辅助喷淋流量。传统电动三通控制阀在高温、高压环境下，不平衡力大，流量控制不平稳，影响控制精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种平衡式阀芯及三通控制阀，能够减小阀芯移动时的不平衡力，阀芯移动更平稳，控制阀的调节精度更高。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种平衡式阀芯，包括阀芯本体，所述阀芯本体整体呈圆柱形，所述阀芯本体从上到下依次为密封部、流体通行部和流量控制部，所述阀芯本体顶部设有与阀杆连接的阀杆孔；所述密封部外周卡设有密封环、蓄能密封圈和支承圈，所述密封环进行介质的密封，所述蓄能密封圈平衡介质力的同时进一步进行密封，所述支承圈进行蓄能密封圈的支承；所述流体通行部外径小于流量控制部外径，所述流体通行部形成内凹的流体槽；所述流量控制部上部外周设有上阀座抵触凸起，所述流量控制部下部外周设有下阀座抵触凸起。
进一步的，所述密封环包括第一密封环和第二密封环，所述蓄能密封圈包括第一蓄能密封圈和第二蓄能密封圈，所述支承圈包括第一支承圈和第二支承圈，所述第一密封环、第一蓄能密封圈、第一支承圈第二蓄能密封圈和第二支承圈从下到上依次设置，所述第二密封圈套设在第二支承圈外周。
进一步的，所述第一支承圈截面呈L形，所述第一支承圈L形长边卡入密封部，所述第一蓄能密封圈卡设在第一支承圈下表面与密封部形成的凹槽中。
进一步的，所述第二支承圈截面呈C形，所述第二支承圈的C形槽位于外周，所述第二密封圈卡设在第二支承圈的C形槽中，所述第二蓄能密封圈卡设在第一支承圈下表面与第一支承圈上表面形成的凹槽中。
进一步的，所述支承圈为对开环式支承圈，所述支承圈由左右对称的半圆环拼合而成。
进一步的，所述蓄能密封圈呈C形，所述蓄能密封圈中卡设有蓄能弹簧。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种三通控制阀，包括阀体、阀盖、阀杆和阀芯，所述阀芯为上述的平衡式阀芯，所述阀体设有连通阀腔的左入口、下出口和右出口，所述阀腔中从下到上依次设置有下阀座、节流套筒、上阀座和上套筒，所述阀杆通过阀芯顶部的阀杆孔与阀芯连接，所述阀杆带动阀芯在节流套筒、上阀座和上套筒形成的内腔中移动，所述密封部位于上套筒内部上方，进行流体的平衡和密封，所述节流套筒筒壁设有节流孔，所述节流孔将左入口与内腔连通，所述上套筒设有流体孔，所述流体孔将右出口与阀芯的流体槽连通，所述下出口与内腔连通。
进一步的，所述阀芯位于最下方时，所述下阀座抵触凸起抵住下阀座，将下出口关闭，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒、流体槽和上套筒后，从右出口流出。
进一步的，所述阀芯位于最上方时，所述上阀座抵触凸起抵住上阀座，将右出口关闭，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒后，从下出口流出。
进一步的，所述阀芯位于中间位置，所述流量控制部位于上阀座和下阀座之间，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒后，一路经过阀芯的流体槽和上套筒后，从右出口流出；另一路经由阀芯下方的下出口流出。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的平衡式阀芯及三通控制阀，蓄能密封圈的设计减小阀芯移动时的不平衡力，阀芯移动更平稳，控制阀的调节精度更高；密封环进行介质的密封，防止介质进入，保证蓄能密封圈正常工作；对开环式支承圈使得蓄能密封圈安装和维护更方便。
附图说明
图1为本发明实施例中平衡式阀芯结构示意图；
图2为本发明实施例中阀芯位于最下方时三通控制阀结构示意图；
图3为本发明实施例中阀芯位于最上方时三通控制阀结构示意图；
图4为本发明实施例中阀芯位于中部时三通控制阀结构示意图。
图中：
1阀体；3下阀座；4节流套筒；6 上阀座；7阀芯；8 上套筒；11阀盖；12阀杆；13第一密封环；14第一蓄能密封圈；15第一支承圈；16第二蓄能密封圈；17第二密封环；18第二支承圈；19阀杆孔；20上阀座抵触凸起；21下阀座抵触凸起；22流体槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例中平衡式阀芯结构示意图。
请参见图1，本发明实施例的平衡式阀芯，包括阀芯本体，所述阀芯本体整体呈圆柱形，所述阀芯本体从上到下依次为密封部、流体通行部和流量控制部，所述阀芯本体顶部设有与阀杆连接的阀杆孔19；所述密封部外周卡设有密封环、蓄能密封圈和支承圈，所述密封环进行介质的密封，所述蓄能密封圈平衡介质力的同时进一步进行密封，所述支承圈进行蓄能密封圈的支承；所述流体通行部外径小于流量控制部外径，所述流体通行部形成内凹的流体槽22；所述流量控制部上部外周设有上阀座抵触凸起20，所述流量控制部下部外周设有下阀座抵触凸起21。在介质带有固体颗粒时，密封环起到挡住颗粒介质进入蓄能密封圈中，防止蓄能密封圈失效。
具体的，本发明实施例的平衡式阀芯，密封环包括第一密封环13和第二密封环17，所述蓄能密封圈包括第一蓄能密封圈14和第二蓄能密封圈16，所述支承圈包括第一支承圈15和第二支承圈18，所述第一密封环13、第一蓄能密封圈14、第一支承圈15第二蓄能密封圈16和第二支承圈18从下到上依次设置，所述第二密封圈17套设在第二支承圈外周；第一支承圈15截面呈L形，所述第一支承圈15L形长边卡入密封部，所述第一蓄能密封圈14卡设在第一支承圈15下表面与密封部形成的凹槽中；第二支承圈18截面呈C形，所述第二支承圈18的C形槽位于外周，所述第二密封圈17卡设在第二支承圈18的C形槽中，所述第二蓄能密封圈16卡设在第一支承圈下表面与第一支承圈上表面形成的凹槽中。
优选的，本发明实施例的平衡式阀芯，支承圈为对开环式支承圈，所述支承圈由左右对称的半圆环拼合而成，便于蓄能密封圈的安装和维修。
优选的，本发明实施例的平衡式阀芯，蓄能密封圈呈C形，所述蓄能密封圈中卡设有蓄能弹簧。蓄能弹簧使得蓄能密封圈在低压力时也能起到良好的平衡密封效果，介质压力越高，平衡密封效果越好。
请参见图2、图3和图4，本发明实施例的三通控制阀，包括阀体1、阀盖11、阀杆12和阀芯7，所述阀芯7为平衡式阀芯，所述阀体1设有连通阀腔的左入口、下出口和右出口，所述阀腔中从下到上依次设置有下阀座3、节流套筒4、上阀座6和上套筒8，所述阀杆12通过阀芯7顶部的阀杆孔19与阀芯7连接，所述阀杆12带动阀芯7在节流套筒4、上阀座6和上套筒7形成的内腔中移动，所述密封部位于上套筒7内部上方，进行流体的平衡和密封，所述节流套筒3筒壁设有节流孔，所述节流孔将左入口与内腔连通，所述上套筒8设有流体孔，所述流体孔将右出口与阀芯7的流体槽22连通，所述下出口与内腔连通。
请继续参见图2，本发明实施例的三通控制阀，阀芯7位于最下方时，所述下阀座抵触凸起21抵住下阀座3，将下出口关闭，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒4、流体槽22和上套筒8后，从右出口流出。
请继续参见图3，本发明实施例的三通控制阀，阀芯7位于最上方时，所述上阀座抵触凸起20抵住上阀座6，将右出口关闭，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒4后，从下出口流出。
请继续参见图4，本发明实施例的三通控制阀，阀芯7位于中间位置时，所述流量控制部位于上阀座6和下阀座3之间，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒4后，一路经过阀芯的流体槽22和上套筒8后，从右出口流出；另一路经由阀芯7下方的下出口流出。阀芯7的流量控制部的开度位置决定了两个出口分流量的大小，流量特性取决于节流套筒4节流孔的大小。
综上所述，本发明实施例的平衡式阀芯及三通控制阀，蓄能密封圈的设计减小阀芯7移动时的不平衡力，阀芯7移动更平稳，控制阀的调节精度更高；密封环进行介质的密封，防止介质进入，保证蓄能密封圈正常工作；对开环式支承圈使得蓄能密封圈安装和维护更方便。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种平衡式阀芯，其特征在于，包括阀芯本体，所述阀芯本体整体呈圆柱形，所述阀芯本体从上到下依次为密封部、流体通行部和流量控制部，所述阀芯本体顶部设有与阀杆连接的阀杆孔；所述密封部外周卡设有密封环、蓄能密封圈和支承圈，所述密封环进行介质的密封，所述蓄能密封圈平衡介质力的同时进一步进行密封，所述支承圈进行蓄能密封圈的支承；所述流体通行部外径小于流量控制部外径，所述流体通行部形成内凹的流体槽；所述流量控制部上部外周设有上阀座抵触凸起，所述流量控制部下部外周设有下阀座抵触凸起。
2.如权利要求1所述的平衡式阀芯，其特征在于，所述密封环包括第一密封环和第二密封环，所述蓄能密封圈包括第一蓄能密封圈和第二蓄能密封圈，所述支承圈包括第一支承圈和第二支承圈，所述第一密封环、第一蓄能密封圈、第一支承圈第二蓄能密封圈和第二支承圈从下到上依次设置，所述第二密封圈套设在第二支承圈外周。
3.如权利要求2所述的平衡式阀芯，其特征在于，所述第一支承圈截面呈L形，所述第一支承圈L形长边卡入密封部，所述第一蓄能密封圈卡设在第一支承圈下表面与密封部形成的凹槽中。
4.如权利要求2所述的平衡式阀芯，其特征在于，所述第二支承圈截面呈C形，所述第二支承圈的C形槽位于外周，所述第二密封圈卡设在第二支承圈的C形槽中，所述第二蓄能密封圈卡设在第一支承圈下表面与第一支承圈上表面形成的凹槽中。
5.如权利要求1或2所述的平衡式阀芯，其特征在于，所述支承圈为对开环式支承圈，所述支承圈由左右对称的半圆环拼合而成。
6.如权利要求1或2所述的平衡式阀芯，其特征在于，所述蓄能密封圈呈C形，所述蓄能密封圈中卡设有蓄能弹簧。
7.一种三通控制阀，包括阀体、阀盖、阀杆和阀芯，其特征在于，所述阀芯为权利要求1-6任意一项所述的平衡式阀芯，所述阀体设有连通阀腔的左入口、下出口和右出口，所述阀腔中从下到上依次设置有下阀座、节流套筒、上阀座和上套筒，所述阀杆通过阀芯顶部的阀杆孔与阀芯连接，所述阀杆带动阀芯在节流套筒、上阀座和上套筒形成的内腔中移动，所述密封部位于上套筒内部上方，进行流体的平衡和密封，所述节流套筒筒壁设有节流孔，所述节流孔将左入口与内腔连通，所述上套筒设有流体孔，所述流体孔将右出口与阀芯的流体槽连通，所述下出口与内腔连通。
8.如权利要求7所述的三通控制阀，其特征在于，所述阀芯位于最下方时，所述下阀座抵触凸起抵住下阀座，将下出口关闭，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒、流体槽和上套筒后，从右出口流出。
9.如权利要求7所述的三通控制阀，其特征在于，所述阀芯位于最上方时，所述上阀座抵触凸起抵住上阀座，将右出口关闭，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒后，从下出口流出。
10.如权利要求7所述的三通控制阀，其特征在于，所述阀芯位于中间位置，所述流量控制部位于上阀座和下阀座之间，流体从左入口进入阀腔，流经节流套筒后，一路经过阀芯的流体槽和上套筒后，从右出口流出；另一路经由阀芯下方的下出口流出。
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