CN111255907A - 调节阀的可调式密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节阀的可调式密封结构，旨在提供一种能够有效解决现有的笼式调节阀因重复定位的问题，而造成调节阀生产效率低下以及因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题的可调式密封结构。它包括阀体、阀盖、位于阀体内的阀座、位于阀体内的阀笼及密封调节机构，所述阀笼的下端与阀座之间设有阀座密封垫片，所述密封调节机构包括位于阀盖与阀笼上端之间的顶环、设置在阀盖上的螺纹孔、与螺纹孔配合的调整螺杆及设置在调整螺杆上并位于阀盖外侧的锁紧螺母，所述顶环与阀盖密封连接，顶环与阀笼密封连接，所述调整螺杆的端部抵在顶环上，以使阀笼压紧所述阀座密封垫片。

Description

调节阀的可调式密封结构

技术领域

本发明涉及一种调节阀，具体涉及一种调节阀的可调式密封结构。

背景技术

直行程类调节阀是在各种流程工艺中配套安装数量较多的一类调节型阀门，这类阀门一般大多属于连续工作状态，即系统开启后，阀门对系统介质持续进行控制，只有到检修周期时阀门才停止使用；在系统运行期间，不希望阀门有影响连续生产的故障发生，尤其是内漏、外漏等状况产生。直行程调节阀的阀芯结构形式可分为单座柱塞式、笼式单座式、笼式双座式、笼式单座预启式等，其中笼式调节阀由于其不平衡力小、许用压差大的特点越来越广泛的应用于过程工业中的各个调节工段中。如图1、图2所示的笼式调节阀，笼式调节阀包括阀体、阀盖、位于阀体内的阀座、位于阀体内的阀笼等，其通过拧紧连接阀盖与阀体的螺栓，以压紧阀盖与阀体之间的阀盖密封垫片，来达到阀盖与阀座之间的密封；同时，通过阀笼将连接阀盖与阀体的螺栓的拧紧力传递给阀座，以压紧阀座与阀笼之间的阀座密封垫片，来达到阀座与阀笼之间的密封；由于这是一种属于重复定位的结构，其会产生以下问题：一，在最终的装配环节，测量所有零件尺寸后，通过机加工的方式修配阀笼来使阀体与阀盖、阀座与阀笼之间同时密封，这不仅造成生产效率低下，而且会因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的产生；二，由于相关零件的累积误差，同规格同批次产品的阀笼轴向尺寸均不一致，为后期产品维护带来不便；三，当阀门在高温工况使用时，由于材料的热膨胀，阀笼轴向伸长后将会顶起阀盖，使得施加在阀盖与阀体之间阀盖密封垫片上的压紧力变小，造成外漏；四，当阀门在低温工况使用时，由于材料收缩，阀笼轴向变短，通过阀笼传递到阀座与阀笼之间的阀座密封垫片上的顶压力变小，使得阀笼与阀座之间的密封松弛，造成内漏产生。

如图3所示，为了解决使用温度不高、内漏量大的问题，产生了预启式结构的笼式调节阀，这种结构的笼式调节阀，是一个笼式不平衡单座阀与一个不平衡式单座阀的组合，在节流路径中不使用任何材质的密封件，密封靠两个密封结构各自的密封副来实现，故其耐温能力及泄漏量都得到了极大的拓展及提升；但是，这种结构的阀门，使阀门的流向在一定程度上受到限制，不能在可能会有逆流产生的工艺系统中使用；另外，对于压缩性较强的工艺介质或压差较大的工况，将这类阀门在小开度下可控性能差的缺点会被放大。

如图4所示，为了解决笼式调节阀的内漏、外漏问题，一些笼式调节阀采用柔性阀笼措施，将由重复定位结构引起的阀笼设计成薄壁圆筒结构，使阀笼的轴向变形被薄壁阀笼吸收，从而消除顶起阀盖或使阀座与阀体间垫片松弛的隐患，从而达到消除内漏、外漏；但由于采用柔性阀笼压紧结构，柔性阀笼在装配后处于弹性变形甚至是塑性变形状态中，其壁面上分布的节流通道形状将产生变形，这种变形会影响阀门对被控介质的调节阀特性，故该类结构的阀笼，国外厂商多用于降压，而非改变流量特性。同时，由于金属材料的基本物性参数，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度、泊松比与材料的化学元素含量、热处理工艺参数、生产厂家、生产工艺、生产季节均有直接影响，故使用柔性阀笼结构的阀笼调节阀，在需要对被控介质进行精密调节的工况时，调节性能将出现较高的离散性。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种能够有效解决现有的笼式调节阀因重复定位的问题，而造成调节阀生产效率低下以及因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题，以达到降低制造商的制造成本和用户的维护成本的调节阀的可调式密封结构。

本发明在第一目的基础上的另一目的是为了提供一种能够有效解决现有的笼式调节阀因阀笼的热胀冷缩，而造成的外漏或内漏的问题的调节阀的可调式密封结构。

本发明的技术方案是：

一种调节阀的可调式密封结构，包括阀体、阀盖、位于阀体内的阀座、位于阀体内的阀笼及密封调节机构，所述阀笼的下端与阀座之间设有阀座密封垫片，所述密封调节机构包括位于阀盖与阀笼上端之间的顶环、设置在阀盖上的螺纹孔、与螺纹孔配合的调整螺杆及设置在调整螺杆上并位于阀盖外侧的锁紧螺母，所述顶环与阀盖密封连接，顶环与阀笼密封连接，所述调整螺杆的端部抵在顶环上，以使阀笼压紧所述阀座密封垫片。

与现有技术中的笼式调节阀“通过拧紧连接阀盖与阀体的螺栓，以压紧阀盖与阀体之间的阀盖密封垫片，来达到阀盖与阀座之间的密封；同时，通过阀笼将连接阀盖与阀体的螺栓的拧紧力传递给阀座，以压紧阀座与阀笼之间的阀座密封垫片，来达到阀座与阀笼之间的密封；由于这是一种属于重复定位的结构，其需要在最终的装配环节，测量所有零件尺寸后，通过机加工的方式修配阀笼来使阀体与阀盖、阀座与阀体之间同时密封，不仅造成生产效率低下，而且会因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题”相比，本方案通过旋转调整螺杆，将顶压力由顶环传递给阀笼与阀座之间的阀座密封垫片上，从而压紧阀座密封垫片上，使阀笼与阀座之间的泄漏消失，然后，通过拧紧锁紧螺母将调整螺杆的位置固定，从而实现阀笼与阀座之间的密封；其不仅能够保证阀笼与阀座之间的密封，而且不存在重复定位的结构，无需通过机加工的方式修配阀笼来使阀体与阀盖、阀座与阀笼之间同时密封，因而能够有效解决现有的笼式调节阀因重复定位的问题，而造成调节阀生产效率低下以及因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题，以达到提高生产制造效率、降低制造商的制造成本和用户的维护成本的目的。

作为优选，顶环与阀笼上端之间设有预置间隙，所述预置间隙内设有弹性元件，用以吸收阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，所述调整螺杆作用在顶环上的顶压力通过弹性元件传递给阀笼。

如此，可以通过弹性元件来传递调整螺杆的顶压力，将调整螺杆的顶压力由顶环传递给阀笼与阀座之间的阀座密封垫片上，从而压紧阀座密封垫片上，以保证阀笼与阀座之间的密封；更重要的是，阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，将被弹性元件吸收，从而避免因阀笼轴向伸长后将会顶起阀盖，使得施加在阀盖与阀体之间阀盖密封垫片上的压紧力变小，造成外漏的问题，以及因而阀笼轴向变短，使得阀笼与阀座之间的密封松弛，造成内漏产生的问题；从而能够有效消除因阀笼的热胀冷缩，而造成调节阀外漏或内漏的问题。

另一方面，通过弹性来元件吸收阀笼的轴向变形，还可使阀笼本身的变形减小甚至是消失，使阀笼本体上分布的节流窗口尽可能小的发生畸变，从而在一定程度上提高阀门对被控流体的控制精度。

作为优选，顶环的內缘设有往下延伸形成的阻挡套，阻挡套的下端往下伸入到阀笼内，所述阻挡套的外侧面与阀笼的内侧面之间的间隙小于设定值，阻挡套用以阻挡水中的砂石进入预置间隙内。由于水中可能存在砂石，在调节阀使用过程中，一旦水中的砂石进入预置间隙内后，阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，将无法有效的被弹性元件吸收，尤其是，阀笼受热轴向伸长后，将会通过砂石顶起阀盖，使得施加在阀盖与阀体之间阀盖密封垫片上的压紧力变小，造成外漏的问题；本方案结构能够在不影响调节阀正常使用的情况下，利用阻挡套来阻挡水中的砂石进入预置间隙内，从而保证阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，被弹性元件吸收，以效消除因阀笼的热胀冷缩，而造成调节阀外漏或内漏的问题。

作为优选，螺纹孔包括位于上部的调节螺孔及位于下部的光孔，所述调整螺杆包括与调节螺孔配合的调节螺杆及设置在调节螺杆下端的顶杆，所述顶杆的端部穿过光孔并抵在顶环上，所述顶杆与光孔密封连接。如此，可以达到阻止调整螺杆与螺纹孔间的泄漏。

作为优选，顶杆的外侧面设有顶杆环形槽，顶杆环形槽内设有顶杆密封圈，已使顶杆与光孔之间形成密封连接。

作为优选，顶环上设有往下延伸形成的顶环套体，所述阀盖上设有往下延伸形成的阀盖套体，所述顶环套体位于阀盖套体内侧，顶环套体的外侧面上设有外密封圈，以使顶环与阀盖之间形成密封连接。

作为优选，阀笼上端位于密封套内，顶环套体的内侧面上设有内密封圈，以使顶环与阀笼之间形成密封连接。

作为优选，阀体与阀盖之间设有阀盖密封垫片。

作为优选，阀体与阀盖之间通过螺栓连接。

本发明的有益效果是：

其一，能够有效解决现有的笼式调节阀因重复定位的问题，而造成调节阀生产效率低下以及因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题，以达到降低制造商的制造成本和用户的维护成本的目的。

其二，能够有效解决现有的笼式调节阀因阀笼的热胀冷缩，而造成的外漏或内漏的问题。

附图说明

图1是现有技术中的一种笼式调节阀的一种结构示意图。

图2是现有技术中的第二种笼式调节阀的一种结构示意图。

图3是现有技术中的第三种笼式调节阀的一种结构示意图。

图4是现有技术中的第四种笼式调节阀的一种结构示意图。

图5是本发明的具体实施例一的一种笼式调节阀的一种结构示意图。

图6是本发明的具体实施例一的一种笼式调节阀的一种实施方式中的一种局部结构示意图。

图7是本发明的具体实施例一的一种笼式调节阀的另一种实施方式中的一种局部结构示意图。

图8是本发明的具体实施例二的一种笼式调节阀的一种局部结构示意图。

图中：

阀体1；

阀盖2；

阀座3；

阀笼4；

密封调节机构5，顶环5.0，调整螺杆5.1，锁紧螺母5.2，顶杆密封圈5.3，顶环套体5.4，阻挡套5.5；

阀座密封垫片6；

阀盖密封垫片7；

内密封圈8；

外密封圈9；

弹性元件10。

具体实施方式

为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例一：如图5 、图6、图7所示，一种调节阀的可调式密封结构，包括阀体1、阀盖2、位于阀体内的阀座3、位于阀体内的阀笼4及密封调节机构5。阀体与阀盖之间设有阀盖密封垫片7。本实施例中，阀体与阀盖之间通过螺栓连接，并通过拧紧连接阀盖与阀体的螺栓，以压紧阀盖与阀体之间的阀盖密封垫片，来达到阀盖与阀座之间的密封。阀笼的下端与阀座之间设有阀座密封垫片6。密封调节机构5包括位于阀盖与阀笼上端之间的顶环5.0、设置在阀盖上的螺纹孔、与螺纹孔配合的调整螺杆5.1及设置在调整螺杆上并位于阀盖外侧的锁紧螺母5.2。调整螺杆与螺纹孔之间密封连接。顶环与阀盖密封连接。顶环与阀笼密封连接。调整螺杆的端部抵在顶环上，以使阀笼压紧所述阀座密封垫片。

与现有技术中的笼式调节阀“通过拧紧连接阀盖与阀体的螺栓，以压紧阀盖与阀体之间的阀盖密封垫片，来达到阀盖与阀座之间的密封；同时，通过阀笼将连接阀盖与阀体的螺栓的拧紧力传递给阀座，以压紧阀座与阀笼之间的阀座密封垫片，来达到阀座与阀笼之间的密封；由于这是一种属于重复定位的结构，其需要在最终的装配环节，测量所有零件尺寸后，通过机加工的方式修配阀笼来使阀体与阀盖、阀座与阀体之间同时密封，不仅造成生产效率低下，而且会因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题”相比，本方案中，其通过拧紧连接阀盖与阀体的螺栓，以压紧阀盖与阀体之间的阀盖密封垫片，来达到阀盖与阀座之间的密封；通过旋转调整螺杆，将顶压力由顶环传递给阀笼与阀座之间的阀座密封垫片上，从而压紧阀座密封垫片上，使阀笼与阀座之间的泄漏消失，然后，通过拧紧锁紧螺母将调整螺杆的位置固定，从而实现阀笼与阀座之间的密封；其不仅能够保证阀笼与阀座之间的密封，而且不存在重复定位的结构，无需通过机加工的方式修配阀笼来使阀体与阀盖、阀笼与阀座之间同时密封，因而能够有效解决现有的笼式调节阀因重复定位的问题，而造成调节阀生产效率低下以及因零件尺寸修配不准确，而造成外漏或内漏的问题，以达到提高生产制造效率、降低制造商的制造成本和用户的维护成本的目的。

进一步的，螺纹孔包括位于上部的调节螺孔及位于下部的光孔，调整螺杆包括与调节螺孔配合的调节螺杆及设置在调节螺杆下端的顶杆，顶杆的端部穿过光孔并抵在顶环上，顶杆与光孔密封连接。如此，可以达到阻止调整螺杆与螺纹孔间的泄漏。

具体的，如图6、图7所示，顶杆的外侧面设有顶杆环形槽，顶杆环形槽内设有顶杆密封圈5.3，已使顶杆与光孔之间形成密封连接。

本实施例中，调节螺杆的上端设有辅助旋转结构，用于配合工具来旋转调节螺杆，辅助旋转结构为扁方或四方或六方或八方凸块，或者辅助旋转结构为一字凹槽、十字凹槽、三角形凹槽、四方凹槽、六方凹槽、八方凹槽。

进一步的，如图6、图7所示，顶环5.0上设有往下延伸形成的顶环套体5.4，具体而言是，顶环5.0的外缘设有往下延伸形成的顶环套体5.4。阀盖上设有往下延伸形成的阀盖套体2.1。顶环套体位于阀盖套体内侧，顶环套体的外侧面上设有外密封圈9，以使顶环与阀盖之间形成密封连接。阀笼上端位于密封套内，顶环套体的内侧面上设有内密封圈8，以使顶环与阀笼之间形成密封连接。如此，可以在不影响调节阀正常使用的情况下，保证调节阀的密封性能，同时，还可以防止阀门进出口介质在调节阀的阀芯处于关闭状态时的窜压发生。

进一步的，如图7所示，顶环与阀笼上端之间设有预置间隙。预置间隙内设有弹性元件10，用以吸收阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形。调整螺杆作用在顶环上的顶压力通过弹性元件传递给阀笼。本实施例中，弹性元件为弹簧，例如，钢板弹簧、螺旋弹簧；或者弹性元件为弹簧垫圈，例如，标准弹簧垫圈、鞍形弹簧垫圈、波形弹簧垫圈、碟形弹簧垫圈等。图中示意的弹性元件为碟形弹簧垫圈。如此，可以通过弹性元件来传递调整螺杆的顶压力，将调整螺杆的顶压力由顶环传递给阀笼与阀座之间的阀座密封垫片上，从而压紧阀座密封垫片上，以保证阀笼与阀座之间的密封；更重要的是，阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，将被弹性元件吸收，从而避免因阀笼轴向伸长后将会顶起阀盖，使得施加在阀盖与阀体之间阀盖密封垫片上的压紧力变小，造成外漏的问题，以及因而阀笼轴向变短，使得阀笼与阀座之间的密封松弛，造成内漏产生的问题；从而能够有效消除因阀笼的热胀冷缩，而造成调节阀外漏或内漏的问题。

另一方面，通过弹性来元件吸收阀笼的轴向变形，还可使阀笼本身的变形减小甚至是消失，使阀笼本体上分布的节流窗口尽可能小的发生畸变，从而在一定程度上提高阀门对被控流体的控制精度。

具体实施例二：本实施例的具体结构参照具体实施例一，其不同之处在于：

如图8所示，顶环5.0的內缘设有往下延伸形成的阻挡套5.5，阻挡套的下端往下伸入到阀笼内。阻挡套的外侧面与阀笼的内侧面之间的间隙小于设定值，本实施例中，阻挡套的外侧面与阀笼的内侧面之间的间隙为0.1毫米或0.2毫米或0.3毫米，阻挡套用以阻挡水中的砂石进入预置间隙内。

由于水中可能存在砂石，在调节阀使用过程中，一旦水中的砂石进入预置间隙内后，阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，将无法有效的被弹性元件吸收，尤其是，阀笼受热轴向伸长后，将会通过砂石顶起阀盖，使得施加在阀盖与阀体之间阀盖密封垫片上的压紧力变小，造成外漏的问题；本方案结构能够在不影响调节阀正常使用的情况下，利用阻挡套来阻挡水中的砂石进入预置间隙内，从而保证阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，被弹性元件吸收，以效消除因阀笼的热胀冷缩，而造成调节阀外漏或内漏的问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种调节阀的可调式密封结构，包括阀体、阀盖、位于阀体内的阀座及位于阀体内的阀笼，所述阀笼的下端与阀座之间设有阀座密封垫片，其特征是，还包括密封调节机构，所述密封调节机构包括位于阀盖与阀笼上端之间的顶环、设置在阀盖上的螺纹孔、与螺纹孔配合的调整螺杆及设置在调整螺杆上并位于阀盖外侧的锁紧螺母，所述顶环与阀盖密封连接，顶环与阀笼密封连接，所述调整螺杆的端部抵在顶环上，以使阀笼压紧所述阀座密封垫片。

2.根据权利要求1所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述顶环与阀笼上端之间设有预置间隙，所述预置间隙内设有弹性元件，用以吸收阀笼因热胀冷缩产生的轴向变形，所述调整螺杆作用在顶环上的顶压力通过弹性元件传递给阀笼。

3.根据权利要求2所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述顶环的內缘设有往下延伸形成的阻挡套，阻挡套的下端往下伸入到阀笼内，所述阻挡套的外侧面与阀笼的内侧面之间的间隙小于设定值，阻挡套用以阻挡水中的砂石进入预置间隙内。

4.根据权利要求1或2或3所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述螺纹孔包括位于上部的调节螺孔及位于下部的光孔，所述调整螺杆包括与调节螺孔配合的调节螺杆及设置在调节螺杆下端的顶杆，所述顶杆的端部穿过光孔并抵在顶环上，所述顶杆与光孔密封连接。

5.根据权利要求4所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述顶杆的外侧面设有顶杆环形槽，顶杆环形槽内设有顶杆密封圈，已使顶杆与光孔之间形成密封连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述顶环上设有往下延伸形成的顶环套体，所述阀盖上设有往下延伸形成的阀盖套体，所述顶环套体位于阀盖套体内侧，顶环套体的外侧面上设有外密封圈，以使顶环与阀盖之间形成密封连接。

7.根据权利要求6所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述阀笼上端位于密封套内，顶环套体的内侧面上设有内密封圈，以使顶环与阀笼之间形成密封连接。

8.根据权利要求1或2或3所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述阀体与阀盖之间设有阀盖密封垫片。

9.根据权利要求1或2或3所述的调节阀的可调式密封结构，其特征是，所述阀体与阀盖之间通过螺栓连接。

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