CN111609146A - 一种充压先导式高温高压迷宫阀 - Google Patents

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Abstract

本发明属于管道工程技术领域，具体涉及一种充压先导式高温高压迷宫阀。本发明技术方案引入充压式先导结构，通过关闭先导阀，在阀门关闭状态时将不平衡力作用在主阀芯上表面，提高密封副密封比压，提升密封等级；通过打开先导阀，实现调节状态下主阀芯上下表面压力的平衡，降低执行机构尺寸从而缩短动作时间；引入均流套筒，实现介质的均匀周向流动，避免介质直接冲击阀杆；均流套筒与阀芯导向面形成导向，阀门动作平稳不卡涩。

Description

一种充压先导式高温高压迷宫阀
技术领域
本发明属于管道工程技术领域，具体涉及一种充压先导式高温高压迷宫阀。
背景技术
在石油、化工、海上平台等行业中，在以蒸汽放空为代表的工位上，对调节阀往往有以下要求：
1、阀门耐受高温高压。介质以过热蒸汽为主，要求阀门能够耐受高温；因温度和压力交变大，外密封位置使用普通缠绕式垫片寿命较短，要求更为可靠的密封方式。
2、阀门减压效果好。因介质压差较大，要求内件减压效果较好，通过内件实现多级减压，降低系统的噪声。
3、阀座密封等级高。此调节阀类似带调节功能的安全阀，只有在管网系统超压时才要求阀门开启和调节，其余时间则要求阀门能够紧密关断：一是避免介质流失造成不必要的浪费，二是防止缝隙流对阀芯造成冲刷，导致密封失效。
4、阀门能够快速打开，动作稳定。阀门动作时往往系统已经超压，如阀门不能够快速开启排放介质，会造成系统压力进一步升高，导致严重安全事故的发生；零部件处于高压环境中，要求关键动作部件免受直接冲击，动作平稳。
高温工况下，橡胶等材料无法使用，结构件只限于金属和石墨。在应对外密封方面，常用结构为伍德密封，但结构较为复杂，维修更换不方便；为实现阀门快速开启，需要降低介质不平衡力以降低执行机构尺寸。常用结构有两种：一种为通用平衡式，采用主阀芯开孔的方式实现上下腔压力的平衡，但该结构密封性能不能保证，密封等级往往达不到要求；一种为泄压先导平衡式，通过开启先导泄压阀实现高压泄放，平衡上下腔压力，该结构密封效果比普通平衡式好，但需要在主阀芯导向槽上安装多道金属导向环，实现阀门的导向和辅助密封，受限于密封环的高温膨胀，动作过程极易卡涩，导致阀门无法正常开启。
在实现减压功能方面，有采用多级套筒的，因为减压级数较少，减压效果较差；也有选用迷宫减压内件的，这本没有问题，但为了同时保证先导阀功能的实现(该结构要求介质只能高进低出，流关流向)，介质只能从迷宫芯包外部流向内部，不符合流体减压原理：经过多级减压后的介质压力降低、密度减小，流通面积理应扩张，但该结构迷宫芯包内部的面积远小于外部，面积不增反降，介质再次被压缩，导致二次加速；阀门的压差很大部分被流阻较大的阀座承担，相当于介质直接从阀座处以较高压力放空，介质超声速流动，形成二次噪声，迷宫内件的减压降噪效果大打折扣。
传统的技术方案由于面临上述不足，因此亟需研制一种充压先导式高温高压迷宫阀，从而解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种充压先导式高温高压迷宫阀，从而能在高温高压工况下，实现较高的密封等级；能够快速打开；能实现符合减压原理的介质减压降噪；外密封结构简单，易于维护；阀门振动小，动作不卡涩。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种充压先导式高温高压迷宫阀，充压先导式高温高压迷宫阀包含阀体1，一体式迷宫组合阀座组件2置于阀体1内，阀体1和一体式迷宫组合阀座组件2之间装有缠绕垫20；
均流套筒3置于一体式迷宫组合阀座组件2之上；
填料函7置于均流套筒3之上；
自密封环8置于阀体1与填料函7之间；
中法兰10置于自密封环8之上，通过螺栓一13、螺母一14、碟簧一15与阀体1紧定；
阀芯组件4的一端置于填料函7内，阀芯组件4和填料函7之间装有填料组件5和填料压套12，填料压套12通过螺栓二17、螺母二18、碟簧二19固定在填料函7之上；
阀芯组件4另一端置于均流套筒3和一体式迷宫组合阀座组件2之内；
阀体1、一体式迷宫组合阀座组件2、均流套筒3、阀芯组件4、填料组件5、填料函7、自密封环8、中法兰10、填料压套12、缠绕垫20装配后同轴心；
一体式迷宫组合阀座组件2由阀座21、芯包底盖22、迷宫芯包23焊接连接而成，为半封闭式腔体结构，介质由阀座21流入，由未被遮挡的迷宫芯包23流出；
阀座21带有密封面，与阀芯组件4形成密封副；
迷宫芯包23由多个带有流道的迷宫盘片231堆叠焊接形成；阀芯组件4包含主阀芯42、导阀43、导阀弹簧44、导阀压盖45、阀杆46及螺栓48；导阀弹簧44置于导向槽425内，导阀43压在弹簧44之上，通过紧定螺栓48，导阀压盖45固定在主阀芯42上表面，限制导阀43向上移动，并压缩导阀弹簧44，形成导阀弹簧44的安装载荷；
主阀芯42为一体加工形成，下部为空心的芯包遮挡环421，芯包遮挡环421中空部分做为介质流路；
主阀芯42中部开有多个周向均匀分布的方形流通窗口422，介质由方形流通窗口422进入迷宫腔体；
主阀芯42外圆含有经过硬化处理的两段式阀芯导向面423，两段式阀芯导向面423与均流套筒3形成导向结构；
主阀芯42中部设置导阀座424，与导阀434形成密封副，导阀座424外围凹陷，设置弹簧导向槽425，保证弹簧44运动过程中的对中性，流通窗口422上方设置阀芯密封面426，与阀座21形成密封副；
导阀43开有多个圆形平衡孔431，保证导阀43上下表面的压力平衡，同时形成导阀的介质通路；
导阀43的上表面432与导阀压盖45相抵，形成导阀的上限位；
导阀43的下表面433与弹簧44相抵，并压缩弹簧；
导阀43的底部设置密封面434，与导阀座密封面424形成密封副；
导阀43通过螺纹与阀杆46连接为一体；
导阀弹簧44的张力保证导阀43在阀门调节过程中为打开状态；
导阀压盖45为中空盘形，通过螺栓48紧固在主阀芯42之上；
阀杆46与执行机构相连接，通过执行机构提升与下压阀芯组件4，实现导阀43、主阀42的开启与关闭；
当阀杆46受到向下的力，导阀43、主阀42一起向下运动，直至主阀42关闭，阀杆46继续向下，并克服导阀弹簧44的张力时，导阀密封面434与导阀座密封面424贴合，导阀关闭；
当阀杆46到受到向上的力，导阀弹簧44将导阀43顶起，导阀43打开，阀杆46继续向上，则主阀42进一步开启；
均流套筒3由内套筒31和外套筒32通过上盖板33和下盖板34连接组成；
内套筒31由同轴心的多根筋构成，与阀芯导向面423形成导向；
外套筒32开有密布均流圆孔，使介质产生均匀周向流动；
上盖板33和下盖板34对内套筒31和外套筒32进行定位，通过焊接成为一体；
自密封环8为楔形零件，外侧为与阀体1小间隙配合的圆环，内侧与填料函7之间有1°角度差，二者之间为线接触；
通过紧定螺栓一13、螺母一14、碟簧一15，自密封环8被压紧，与填料函7之间紧密贴合，形成自密封环8与填料函7的初始密封；
在螺栓压紧力与角度差的作用下，自密封环8径向尺寸变大，填充自密封环8与阀体1之间的间隙，形成自密封环8与阀体1的初始密封；
当阀内充满介质后，介质力和温度将导致自密封环8变形进一步增加，形成自密封环8与填料函7、自密封环8与阀体1的工作密封；
通过紧定螺栓二17、螺母二18、碟簧二19，填料压套12压缩填料组件5，形成阀杆46和填料函7之间的密封；
通过紧定螺栓一13、螺母一14、碟簧一15，自密封环8将力传递到均流套筒3和一体式迷宫组合阀座组件2，压紧缠绕垫20，形成阀座21与阀体1之间的密封；
提升阀座密封等级、缩短开关时间由导阀43的关闭和开启实现。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，迷宫盘片231的流道由多级直角转弯构成，流道尺寸由入口向出口方向渐扩，面积逐渐增大。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，迷宫盘片231的流道数量根据流量大小、流通特性进行调节。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，通过上下移动改变芯包遮挡环421对迷宫芯包23的遮挡面积。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，芯包遮挡环421的长度与迷宫芯包23有效长度相当。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，芯包遮挡环421的直径与迷宫盘片231内径相当。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，主阀芯42中部开有多个周向均匀分布的方形流通窗口422，窗口总面积大于阀座21喉径面积。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，导阀弹簧44在4寸以上阀门中采用圆柱形压缩弹簧。
进一步的，如上所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，导阀弹簧44在4寸以下阀门中采用碟簧。
本发明技术方案的有益效果在于：本发明在高温高压状态下，关闭状态时通过将不平衡力作用在主阀芯上，提升了阀门密封等级，避免了不必要的介质浪费；在调节过程中通过打开先导阀实现了主阀芯上下表面压力的平衡，降低执行机构尺寸，既节省了空间和成本，又缩短了动作时间，保证了系统安全；均流套筒实现了介质的均匀周向流动，保护阀杆免受介质直接正面冲击，延长了阀杆使用寿命；套筒与阀芯组件导向使阀门动作平稳不卡涩，保证了调节精度和可靠性；通过结构简单的自密封环实现了可靠的外密封；通过迷宫结构实现了介质的多级减压，降低了阀门噪声。
附图说明
附图1为本发明的关位整体结构示意图。
附图2为本发明调节状态时介质局部流动示意图。
附图3为本发明阀芯组件示意图。
附图4为本发明均流套筒剖开示意图。
附图5为本发明迷宫盘片示意图。
附图6为本发明迷宫流道局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明一种充压先导式高温高压迷宫阀包含阀体1，一体式迷宫组合阀座组件2置于阀体1内，阀体1和一体式迷宫组合阀座组件2之间装有缠绕垫20；
均流套筒3置于一体式迷宫组合阀座组件2之上；
填料函7置于均流套筒3之上；
自密封环8置于阀体1与填料函7之间；
中法兰10置于自密封环8之上，通过螺栓一13、螺母一14、碟簧一15与阀体1紧定；
阀芯组件4的一端置于填料函7内，阀芯组件4和填料函7之间装有填料组件5和填料压套12，填料压套12通过螺栓二17、螺母二18、碟簧二19固定在填料函7之上；
阀芯组件4另一端置于均流套筒3和一体式迷宫组合阀座组件2之内；
阀体1、一体式迷宫组合阀座组件2、均流套筒3、阀芯组件4、填料组件5、填料函7、自密封环8、中法兰10、填料压套12、缠绕垫20装配后同轴心；
如图2所示，一体式迷宫组合阀座组件2由阀座21、芯包底盖22、迷宫芯包23焊接连接而成，为半封闭式腔体结构，介质由阀座21流入，由未被遮挡的迷宫芯包23流出；
阀座21带有密封面，与阀芯组件4形成密封副；
迷宫芯包23由多个带有流道的迷宫盘片231堆叠焊接形成；迷宫盘片231的流道由多级直角转弯构成，流道尺寸由入口向出口方向渐扩，面积逐渐增大，迷宫盘片流道数量根据流量大小、流通特性进行调节；
如图2、图3所示，阀芯组件4包含主阀芯42、导阀43、导阀弹簧44、导阀压盖45、阀杆46及螺栓48；导阀弹簧44置于导向槽425内，导阀43压在弹簧44之上，通过紧定螺栓48，导阀压盖45固定在主阀芯42上表面，限制导阀43向上移动，并压缩导阀弹簧44，形成导阀弹簧44的安装载荷；
主阀芯42为一体加工形成，下部为空心的芯包遮挡环421，通过上下移动改变芯包遮挡环421对迷宫芯包23的遮挡面积，芯包遮挡环421的长度与迷宫芯包23有效长度相当，直径与迷宫盘片231内径相当，芯包遮挡环421中空部分做为介质流路；
主阀芯42中部开有多个周向均匀分布的方形流通窗口422，窗口总面积大于阀座21喉径面积，介质由方形流通窗口422进入迷宫腔体；
主阀芯42外圆含有经过硬化处理的两段式阀芯导向面423，两段式阀芯导向面423与均流套筒3形成导向结构；
主阀芯42中部设置导阀座424，与导阀434形成密封副，导阀座424外围凹陷，设置弹簧导向槽425，保证弹簧44运动过程中的对中性，流通窗口422上方设置阀芯密封面426，与阀座21形成密封副；
导阀43开有多个圆形平衡孔431，保证导阀43上下表面的压力平衡，同时形成导阀的介质通路；
导阀43的上表面432与导阀压盖45相抵，形成导阀的上限位；
导阀43的下表面433与弹簧44相抵，并压缩弹簧；
导阀43的底部设置密封面434，与导阀座密封面424形成密封副；
导阀43通过螺纹与阀杆46连接为一体；
导阀弹簧44在4寸以上阀门中采用圆柱形压缩弹簧，在4寸以下采用碟簧；
导阀弹簧44的张力保证导阀43在阀门调节过程中为打开状态；
导阀压盖45为中空盘形，通过螺栓48紧固在主阀芯42之上；
阀杆46与执行机构相连接，通过执行机构提升与下压阀芯组件4，实现导阀43、主阀42的开启与关闭；
当阀杆46受到向下的力，导阀43、主阀42一起向下运动，直至主阀42关闭，阀杆46继续向下，并克服导阀弹簧44的张力时，导阀密封面434与导阀座密封面424贴合，导阀关闭；
当阀杆46到受到向上的力，导阀弹簧44将导阀43顶起，导阀43打开，阀杆46继续向上，则主阀42进一步开启；
如图3所示，均流套筒3由内套筒31和外套筒32通过上盖板33和下盖板34连接组成；
内套筒31由同轴心的多根筋构成，与阀芯导向面423形成导向；
外套筒32开有密布均流圆孔，使介质产生均匀周向流动；
上盖板33和下盖板34对内套筒31和外套筒32进行定位，通过焊接成为一体；
自密封环8为楔形零件，外侧为与阀体1小间隙配合的圆环，内侧与填料函7之间有1°角度差，二者之间为线接触；
通过紧定螺栓一13、螺母一14、碟簧一15，自密封环8被压紧，与填料函7之间紧密贴合，形成自密封环8与填料函7的初始密封；
在螺栓压紧力与角度差的作用下，自密封环8径向尺寸变大，填充自密封环8与阀体1之间的间隙，形成自密封环8与阀体1的初始密封；
当阀内充满介质后，介质力和温度将导致自密封环8变形进一步增加，形成自密封环8与填料函7、自密封环8与阀体1的工作密封；
通过紧定螺栓二17、螺母二18、碟簧二19，填料压套12压缩填料组件5，形成阀杆46和填料函7之间的密封；
通过紧定螺栓一13、螺母一14、碟簧一15，自密封环8将力传递到均流套筒3和一体式迷宫组合阀座组件2，压紧缠绕垫20，形成阀座21与阀体1之间的密封；
提升阀座密封等级、缩短开关时间由导阀43的关闭和开启实现；
当阀门处于关闭状态时，在执行机构的作用下，导阀密封面434与导阀座424形成密封；
介质通过均流套筒3进入主阀芯42上表面区域53，此处压力与阀门入口压力相等，而此时主阀芯42下表面区域即迷宫腔体54内压力与阀门出口55相等，入口压力高于出口压力，阀芯组件4上表面的介质力大于下表面，除执行机构力之外，主阀芯密封还受到介质不平衡力的共同作用，密封比压显著增大，实现高等级密封；
当阀门需要不大于导阀的行程的小开度开启时，执行机构克服导阀43的不平衡力与填料组件5的摩擦力；
当阀门需要进一步开启时，因为导阀43和阀座424已经分离，介质通过导阀流道52进入迷宫腔体54，由于腔体出口处于封闭状态，腔体54迅速充压，压力上升，与主阀芯42上表面区域53压力无限接近，阀芯组件4上下表面的介质力基本相等，此时执行机构只需提供和打开导阀43基本相同的输出力，即可实现阀门的开启；阀门进一步动作时，主阀芯流通窗口422逐渐打开，芯包遮挡环421对迷宫芯包23的遮挡面积也逐渐减小，但由于通过主阀芯流通窗口422流入迷宫腔体的流量始终大于通过迷宫芯包23流出的流量，腔体54一直处于充压状态，阀芯组件4上下表面的介质力始终保持基本相等；动作全过程中不平衡力很小，因此执行机构尺寸很小；在附件一定的前提下，阀门开关时间由执行机构尺寸决定，开启速度显著提升；
阀门动作过程中，内套筒31与主阀芯导向面423形成导向，保证阀门动作平稳，主阀芯42无导向环，没有导向环造成的膨胀现象，不卡涩；外套筒32开有密布均流孔，介质通过均流孔实现均匀周向流动，避免直接冲击阀杆，阀杆受力均匀；
通过配比均流套筒组件3、阀座21和迷宫芯包23的流通面积，让迷宫芯包23承担阀门大部分压降，并通过迷宫盘片231多级流道进行减压；如图4所示，迷宫盘片231流道由多级直角转弯构成，相当于多个小的局部阻力元件并联，压力均匀的分布于多级之上，每级承担压降较小，介质流速受控；流道尺寸由入口向出口方向尺寸渐扩，此流向既允许同一盘片内分布尽可能多的流道，提升芯包流通能力，又符合流体减压原理：经过多级减压后的介质压力降低、密度减小，逐渐扩张的面积能够保证介质不被二次加速，介质流速低，阀门噪声小；
本发明技术方案引入充压式先导结构，通过关闭先导阀，在阀门关闭状态时将不平衡力作用在主阀芯上表面，提高密封副密封比压，提升密封等级；通过打开先导阀，实现调节状态下主阀芯上下表面压力的平衡，降低执行机构尺寸从而缩短动作时间；引入均流套筒，实现介质的均匀周向流动，避免介质直接冲击阀杆；均流套筒与阀芯导向面形成导向，阀门动作平稳不卡涩；引入结构简单的自密封环，通过螺栓预紧力实现初始密封，通过介质力的作用和高温膨胀，实现工况下的密封；引入半封闭式迷宫芯包，一方面形成充压腔，平衡主阀芯上下表面压力，一方面控制介质由迷宫芯包内部向外流动，实现符合减压原理的多级减压；均流套筒由内外两层套筒构成，外部套筒开有密布均流孔，介质通过均流孔实现均匀周向流动，不会直接冲击阀杆，阀杆受力均匀；内套筒由同轴心的多根导向筋构成，与主阀芯导向面贴合形成导向，保证阀门动作平稳，主阀芯不安装导向环，没有导向环造成的膨胀现象，不卡涩；自密封环与填料函之间有角度差，二者之间为线接触，与阀体有很小间隙；通过紧定螺栓螺母，自密封环与填料函紧密贴合，形成自密封环与填料函的初始密封；在螺栓压紧力与角度差的作用下，自密封环径向尺寸变大，填充自密封环与阀体之间的间隙，形成自密封环与阀体的初始密封；当阀内通入工作介质后，介质力和温度将导致自密封环变形量进一步增加，形成自密封环与填料函、自密封环与阀体的工作密封。

Claims (10)

1.一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：
充压先导式高温高压迷宫阀包含阀体(1)，一体式迷宫组合阀座组件(2)置于阀体(1)内，阀体(1)和一体式迷宫组合阀座组件(2)之间装有缠绕垫(20)；
均流套筒(3)置于一体式迷宫组合阀座组件(2)之上；
填料函(7)置于均流套筒(3)之上；
自密封环(8)置于阀体(1)与填料函(7)之间；
中法兰(10)置于自密封环(8)之上，通过螺栓一(13)、螺母一(14)、碟簧一(15)与阀体(1)紧定；
阀芯组件(4)的一端置于填料函(7)内，阀芯组件(4)和填料函(7)之间装有填料组件(5)和填料压套(12)，填料压套(12)通过螺栓二(17)、螺母二(18)、碟簧二(19)固定在填料函(7)之上；
阀芯组件(4)另一端置于均流套筒(3)和一体式迷宫组合阀座组件(2)之内；
阀体(1)、一体式迷宫组合阀座组件(2)、均流套筒(3)、阀芯组件(4)、填料组件(5)、填料函(7)、自密封环(8)、中法兰(10)、填料压套(12)、缠绕垫(20)装配后同轴心；
一体式迷宫组合阀座组件(2)由阀座(21)、芯包底盖(22)、迷宫芯包(23)焊接连接而成，为半封闭式腔体结构，介质由阀座(21)流入，由未被遮挡的迷宫芯包(23)流出；
阀座(21)带有密封面，与阀芯组件(4)形成密封副；
迷宫芯包(23)由多个带有流道的迷宫盘片(231)堆叠焊接形成；阀芯组件(4)包含主阀芯(42)、导阀(43)、导阀弹簧(44)、导阀压盖(45)、阀杆(46)及螺栓(48)；导阀弹簧(44)置于导向槽425内，导阀(43)压在弹簧(44)之上，通过紧定螺栓(48)，导阀压盖(45)固定在主阀芯(42)上表面，限制导阀(43)向上移动，并压缩导阀弹簧(44)，形成导阀弹簧(44)的安装载荷；
主阀芯(42)为一体加工形成，下部为空心的芯包遮挡环(421)，芯包遮挡环(421)中空部分做为介质流路；
主阀芯(42)中部开有多个周向均匀分布的方形流通窗口(422)，介质由方形流通窗口(422)进入迷宫腔体；
主阀芯(42)外圆含有经过硬化处理的两段式阀芯导向面(423)，两段式阀芯导向面(423)与均流套筒(3)形成导向结构；
主阀芯(42)中部设置导阀座(424)，与导阀(434)密封面形成密封副，导阀座(424)外围凹陷，设置弹簧导向槽(425)，保证弹簧(44)运动过程中的对中性，流通窗口(422)上方设置阀芯密封面(426)，与阀座(21)形成密封副；
导阀(43)开有多个圆形平衡孔(431)，保证导阀(43)上下表面的压力平衡，同时形成导阀的介质通路；
导阀(43)的上表面(432)与导阀压盖(45)相抵，形成导阀的上限位；
导阀(43)的下表面(433)与弹簧(44)相抵，并压缩弹簧；
导阀(43)的底部设置密封面(434)，与导阀座密封面(424)形成密封副；
导阀(43)通过螺纹与阀杆(46)连接为一体；
导阀弹簧(44)的张力保证导阀(43)在阀门调节过程中为打开状态；
导阀压盖(45)为中空盘形，通过螺栓(48)紧固在主阀芯(42)之上；
阀杆(46)与执行机构相连接，通过执行机构提升与下压阀芯组件(4)，实现导阀(43)、主阀(42)的开启与关闭；
当阀杆(46)受到向下的力，导阀(43)、主阀(42)一起向下运动，直至主阀(42)关闭，阀杆(46)继续向下，并克服导阀弹簧(44)的张力时，导阀密封面(434)与导阀座密封面(424)贴合，导阀关闭；
当阀杆(46)到受到向上的力，导阀弹簧(44)将导阀(43)顶起，导阀(43)打开，阀杆(46)继续向上，则主阀(42)进一步开启；
均流套筒(3)由内套筒(31)和外套筒(32)通过上盖板(33)和下盖板(34)连接组成；
内套筒(31)由同轴心的多根筋构成，与阀芯导向面(423)形成导向；
外套筒(32)开有密布均流圆孔，使介质产生均匀周向流动；
上盖板(33)和下盖板(34)对内套筒(31)和外套筒(32)进行定位，通过焊接成为一体；
自密封环(8)为楔形零件，外侧为与阀体(1)小间隙配合的圆环，内侧与填料函(7)之间有1°角度差，二者之间为线接触；
通过紧定螺栓一(13)、螺母一(14)、碟簧一(15)，自密封环(8)被压紧，与填料函(7)之间紧密贴合，形成自密封环(8)与填料函(7)的初始密封；
在螺栓压紧力与角度差的作用下，自密封环(8)径向尺寸变大，填充自密封环(8)与阀体(1)之间的间隙，形成自密封环(8)与阀体(1)的初始密封；
当阀内充满介质后，介质力和温度将导致自密封环(8)变形进一步增加，形成自密封环(8)与填料函(7)、自密封环(8)与阀体(1)的工作密封；
通过紧定螺栓二(17)、螺母二(18)、碟簧二(19)，填料压套(12)压缩填料组件(5)，形成阀杆(46)和填料函(7)之间的密封；
通过紧定螺栓一(13)、螺母一(14)、碟簧一(15)，自密封环(8)将力传递到均流套筒(3)和一体式迷宫组合阀座组件(2)，压紧缠绕垫(20)，形成阀座(21)与阀体(1)之间的密封；
提升阀座密封等级、缩短开关时间由导阀(43)的关闭和开启实现。
2.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：迷宫盘片(231)的流道由多级直角转弯构成，流道尺寸由入口向出口方向渐扩，面积逐渐增大。
3.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：迷宫盘片(231)的流道数量根据流量大小、流通特性进行调节。
4.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：通过上下移动改变芯包遮挡环(421)对迷宫芯包(23)的遮挡面积。
5.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：芯包遮挡环(421)的长度与迷宫芯包(23)有效长度相当。
6.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：芯包遮挡环(421)的直径与迷宫盘片(231)内径相当。
7.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：主阀芯(42)中部开有多个周向均匀分布的方形流通窗口(422)，窗口总面积大于阀座(21)喉径面积。
8.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：导阀弹簧(44)在4寸以上阀门中采用圆柱形压缩弹簧。
9.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：导阀弹簧(44)在4寸以下阀门中采用碟簧。
10.如权利要求1所述的一种充压先导式高温高压迷宫阀，其特征在于：迷宫盘片(231)的流道由多级直角转弯构成，流道尺寸由入口向出口方向渐扩，面积逐渐增大；
迷宫盘片(231)的流道数量根据流量大小、流通特性进行调节；
通过上下移动改变芯包遮挡环(421)对迷宫芯包(23)的遮挡面积；
芯包遮挡环(421)的长度与迷宫芯包(23)有效长度相当；
芯包遮挡环(421)的直径与迷宫盘片(231)内径相当；
主阀芯(42)中部开有多个周向均匀分布的方形流通窗口(422)，窗口总面积大于阀座(21)喉径面积；
导阀弹簧(44)在4寸以上阀门中采用圆柱形压缩弹簧；
导阀弹簧(44)在4寸以下阀门中采用碟簧。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113958720A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种平衡式阀芯结构及调节阀
CN114198506A (zh) * 2021-12-03 2022-03-18 北京航天石化技术装备工程有限公司 一种变调节特性的先导式阀芯结构
CN114562602A (zh) * 2020-11-27 2022-05-31 株式会社鹭宫制作所 电动阀
WO2022242494A1 (zh) * 2021-05-17 2022-11-24 丹佛斯有限公司 流量控制阀
WO2023103239A1 (zh) * 2021-12-06 2023-06-15 北京航天动力研究所 一种适用于氢能手持火炬的单弹簧高压减压器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114562602A (zh) * 2020-11-27 2022-05-31 株式会社鹭宫制作所 电动阀
WO2022242494A1 (zh) * 2021-05-17 2022-11-24 丹佛斯有限公司 流量控制阀
CN113958720A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种平衡式阀芯结构及调节阀
CN114198506A (zh) * 2021-12-03 2022-03-18 北京航天石化技术装备工程有限公司 一种变调节特性的先导式阀芯结构
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