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

一种充压先导式高温高压迷宫阀 Download PDF

Info

Publication number
CN111609146A
CN111609146A CN201910141632.2A CN201910141632A CN111609146A CN 111609146 A CN111609146 A CN 111609146A CN 201910141632 A CN201910141632 A CN 201910141632A CN 111609146 A CN111609146 A CN 111609146A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
pilot
labyrinth
core
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910141632.2A
Other languages
English (en)
Inventor
孙志强
丁英仁
郑晓东
王建强
王新成
杜大喜
王阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Aerospace Petrochemical Technology and Equipment Engineering Corp Ltd
Original Assignee
Beijing Aerospace Petrochemical Technology and Equipment Engineering Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Aerospace Petrochemical Technology and Equipment Engineering Corp Ltd filed Critical Beijing Aerospace Petrochemical Technology and Equipment Engineering Corp Ltd
Priority to CN201910141632.2A priority Critical patent/CN111609146A/zh
Publication of CN111609146A publication Critical patent/CN111609146A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36Valve members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32Details
    • F16K1/34Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/42Valve seats
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/02Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/024Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using an auxiliary valve on the main valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings
    • F16K41/02Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/02Means in valves for absorbing fluid energy for preventing water-hammer or noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/02Means in valves for absorbing fluid energy for preventing water-hammer or noise
    • F16K47/023Means in valves for absorbing fluid energy for preventing water-hammer or noise for preventing water-hammer, e.g. damping of the valve movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/08Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level and having a throttling member separate from the closure member, e.g. screens, slots, labyrinths

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)

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。
CN201910141632.2A 2019-02-26 2019-02-26 一种充压先导式高温高压迷宫阀 Pending CN111609146A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910141632.2A CN111609146A (zh) 2019-02-26 2019-02-26 一种充压先导式高温高压迷宫阀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910141632.2A CN111609146A (zh) 2019-02-26 2019-02-26 一种充压先导式高温高压迷宫阀

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111609146A true CN111609146A (zh) 2020-09-01

Family

ID=72193999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910141632.2A Pending CN111609146A (zh) 2019-02-26 2019-02-26 一种充压先导式高温高压迷宫阀

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111609146A (zh)

Cited By (5)

* 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

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201391607Y (zh) * 2009-04-22 2010-01-27 大连亨利测控仪表工程有限公司 背压先导式笼式导向控制阀
CN107314152A (zh) * 2017-08-15 2017-11-03 无锡市亚迪流体控制技术有限公司 超高温高压蒸汽放空阀
CN109114236A (zh) * 2018-09-19 2019-01-01 南通国电电站阀门股份有限公司 核电岛心再热蒸汽主流量控制阀
CN210153220U (zh) * 2019-02-26 2020-03-17 北京航天石化技术装备工程有限公司 一种充压先导式高温高压迷宫阀

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201391607Y (zh) * 2009-04-22 2010-01-27 大连亨利测控仪表工程有限公司 背压先导式笼式导向控制阀
CN107314152A (zh) * 2017-08-15 2017-11-03 无锡市亚迪流体控制技术有限公司 超高温高压蒸汽放空阀
CN109114236A (zh) * 2018-09-19 2019-01-01 南通国电电站阀门股份有限公司 核电岛心再热蒸汽主流量控制阀
CN210153220U (zh) * 2019-02-26 2020-03-17 北京航天石化技术装备工程有限公司 一种充压先导式高温高压迷宫阀

Cited By (6)

* 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
CN113958720B (zh) * 2021-10-28 2024-09-17 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
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111609146A (zh) 一种充压先导式高温高压迷宫阀
US3602261A (en) Stream turbine control valve structure
CN103016754B (zh) 一种气动高压调节阀
US3536094A (en) Compressor valve
US8607818B2 (en) Pressure relief valve
US3529630A (en) Combined stop and control valve
CA2323857C (en) Pilot-operated relief valve
CN210153220U (zh) 一种充压先导式高温高压迷宫阀
CA1075129A (en) Lift check valve with dashpot
CN113280167B (zh) 用于主蒸汽阀站开启过程的压力波动缓冲装置及方法
US6648010B1 (en) Check valve plate with anti-pressure surge device
JP2001304428A (ja) 止め弁
CN107191653B (zh) 一种水击泄放阀
CN213419894U (zh) 一种减压调节阀
US5515884A (en) Multi-media safety relief valve
US4316598A (en) Balanced relief valve with novel seal
RU2537478C2 (ru) Предохранительный клапан
US3531078A (en) Actuator for shut-off valve
CN112049941A (zh) 一种减压调节阀
US4022247A (en) Balanced valve with pressure sensing means
US4151979A (en) Diaphragm valve having a Belleville-spring assembly
US3665964A (en) Steam turbine control valve structure
CN113309897B (zh) 一种阀芯缓冲结构
KR102269840B1 (ko) 글로브 밸브의 유체 누설 방지구조
CN212616339U (zh) 双向密封截止阀

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination