CN114215946A - 一种轴流式动态自平衡调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门技术领域，具体公开了一种轴流式动态自平衡调节阀，包括第一阀体、第二阀体以及设置在第一阀体内的压力调节机构和第一阀芯，第一阀体与第二阀体固定连接；第一阀体与第二阀体的连接处内侧设有阀座，阀座的内侧设有第二阀芯，第二阀芯套设在第一阀芯的外侧，第二阀芯可相对阀座移动，第一阀芯可相对第一阀体内腔移动；第一阀芯与压力调节机构通过连杆连接。本发明中的阀轴与第二阀芯杆部通过齿条传动，从而将第二阀芯开启；介质的压力波动，使得动态平衡活塞在压缩弹簧的作用下向上或向下移动，动态平衡活塞通过推杆和连杆带动第一阀芯做线性运动，有效地减少了执行动作频率，同时也提高了阀门使用寿命，降低了系统运营成本。

Description

一种轴流式动态自平衡调节阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体是一种轴流式动态自平衡调节阀。

背景技术

为了适应现代工业的快速发展，自动化控制技术应用越来越多，用户对管道控制系统的调控性能、维护成本、安全可靠等要求也越来越高；目前管道控制系统的自动化控制通常需要在管道上增加检测设备进行数据采集，在利用DCS系统进行数据转换、比对，然后在发出修正指令来控制执行元件(阀门)动作进行管道参数调整；在载荷波动频次高的场合，控制系统会根据频繁发出修正指令，执行元件反复动作，零部件磨损、疲劳失效会达到缩短其使用寿命；虽然现有设备可以实现无人自动化控制但因整个修正系统参与设备多，传送路径复杂，出现偏差或故障的几率较大，且投入和维护成本高,因此现需要发明一种轴流式动态自平衡调节阀。

发明内容

本发明的目的是提供了一种轴流式动态自平衡调节阀，解决了上述所提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种轴流式动态自平衡调节阀，包括第一阀体、第二阀体以及设置在所述第一阀体内的压力调节机构和第一阀芯，所述第一阀体与所述第二阀体固定连接；所述第一阀体与所述第二阀体的连接处内侧设有阀座，所述阀座的内侧设有第二阀芯，所述第二阀芯套设在所述第一阀芯的外侧，所述第二阀芯可相对所述阀座移动，所述第一阀芯可相对所述第一阀体内腔移动；

所述第一阀芯与所述压力调节机构通过连杆连接；

所述第二阀体内设有导向支撑件、传动机构、阀轴和套筒，所述传动机构设置在所述导向支撑件内，所述传动机构一端与所述第二阀芯的杆部连接，另一端与所述阀轴传动连接，所述套筒一端卡设在所述第二阀体内，另一端与所述阀座抵接；所述套筒套设在所述第二阀芯的外侧。

进一步地，所述套筒的侧壁上设有若干个介质孔，所述第一阀芯的侧壁上设有若干个介质流道A，所述第二阀芯的侧壁上设有若干个介质流道B，所述介质流道A与所述介质流道B之间错开设置，所述介质流道B与所述介质孔之间同侧设置。

进一步地，所述压力调节机构包括活塞缸、封盖以及依次设置在所述活塞缸内的挡环、弹性件和动态平衡活塞，所述活塞缸固定设置在所述第一阀体的外侧，所述封盖安装在所述活塞缸的开口处，所述封盖上穿设有调整螺栓，所述调整螺栓的底部与所述挡环抵接，所述动态平衡活塞上固定设置有推杆，所述推杆底端穿过所述第一阀体与所述连杆连接。

进一步地，所述活塞缸的底部设有推杆安装预留孔，所述推杆安装预留孔的四周设有若干个平衡孔，所述活塞缸通过所述平衡孔与所述第一阀体的内腔连通。

进一步地，所述传动机构包括传动齿条，所述传动齿条与所述第二阀芯的杆部连接，所述阀轴下部设有与所述传动齿条相配合的外齿轮。

进一步地，所述阀轴底端与所述第二阀体的腔体之间嵌设有限位滚珠。

进一步地，所述阀轴的顶部安装有阀轴压盖。

进一步地，所述推杆与所述推杆安装预留孔之间设有弹性密封件。

本发明的有益效果:本发明中的阀轴与第二阀芯杆部通过齿条传动，从而实现了第二阀芯开启；介质的压力波动，使得动态平衡活塞在压缩弹簧的作用下向上或向下移动，动态平衡活塞通过推杆和连杆带动第一阀芯做线性运动，使得执行机构无需动作也可实现动态平衡调节，从而有效地减少了执行动作频率，同时也提高了阀门使用寿命，降低了系统运营成本；第一阀芯外壁遮挡或远离第二阀芯的介质流道B与和介质孔之间的流通面积，从而稳定第二阀体内的介质压力，避免了介质压力波动的产生；限位滚珠减少了阀轴与第二阀体内腔之间的摩擦，从而增加了阀轴与第二阀体的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是轴流式动态自平衡调节阀的阀门关闭的状态图；

图2是轴流式动态自平衡调节阀的阀门关闭压力升高动态平衡活塞带动推杆向上的状态图；

图3是轴流式动态自平衡调节阀的阀门开启压力升高动态平衡活塞带动推杆向上的状态图；

图中：1-第一阀体，2-第二阀体，3-第一阀芯，4-阀座，5-第二阀芯，6-连杆，7-导向支撑件，8-阀轴，9-套筒，10-介质孔，11-介质流道A,12-介质流道B，13-活塞缸，14-封盖，15-挡环，16-弹性件，17-动态平衡活塞，18-推杆，19-调整螺栓，20-平衡孔，21-传动齿条，22-限位滚珠，23-阀轴压盖。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的一个具体实施例中，如图1-图3所示，具体公开了一种轴流式动态自平衡调节阀，包括第一阀体1、第二阀体2以及设置在第一阀体1内的压力调节机构和第一阀芯3，第一阀体1与第二阀体2通过中法兰、螺柱和螺母固定连接，且两者之间通过密封件密封，确保了第一阀体1内的介质不外漏；第一阀体1与第二阀体2的连接处内侧设有阀座4，阀座4的端面设有倾斜密封面，且外圆设有密封沟槽，第一阀体1与阀座4之间通过密封件密封，阀座4的内侧设有第二阀芯5，第二阀芯5上设置有倾斜密封面，第二阀芯5上的倾斜密封面与阀座4上的密封沟槽配合将阀腔内介质分为左右两部分，第一阀芯3内设有多个通道，第一阀芯3的外壁与第二阀芯5的内孔配合，第一阀芯3沿第二阀芯5的内孔方向做线性移动。

第二阀芯5可相对阀座4移动，第一阀芯3可相对第一阀体1内腔移动；第一阀芯3与压力调节机构通过连杆6连接；

第二阀体2内设有导向支撑件7、传动机构、阀轴8和套筒9，导向支撑件7设有水平方向设置的导向内孔和垂直方向设置的导向内孔，传动机构设置在导向支撑件7内，阀轴8上端与执行机构连接，阀轴8上端设有限位台阶，传动机构一端与第二阀芯5的杆部连接，另一端与阀轴8传动连接，第二阀芯5的杆部可沿导向支撑件7的水平方向设置的导向内孔滑动，套筒9一端卡设在第二阀体2内，另一端与阀座4抵接；套筒9套设在第二阀芯5的外侧，第二阀芯5的外侧面与套筒9的内侧面抵接，从而改变介质的流量大小，实现了第一阀体1和第二阀体2内腔的压力平衡。

传动机构包括传动齿条21，传动齿条21与第二阀芯5的杆部连接，阀轴8下部设有与传动齿条21相配合的外齿轮，第二阀芯5的杆部与阀轴8之间采用传动齿条21传动，导向支撑件7与第二阀体2之间通过密封件密封，第二阀芯5与导向支撑件7之间通过密封件密封，从而将介质进行隔离，预防了介质中的杂质卡涩影响正常传动。

套筒9的侧壁上设有若干个介质孔10，第一阀芯3的侧壁上设有若干个介质流道A11，第二阀芯5的侧壁上设有若干个介质流道B12，介质流道A11与介质流道B12之间错开设置，介质流道B12与介质孔10之间同侧设置。

压力调节机构包括活塞缸13、封盖14以及依次设置在活塞缸13内的挡环15、弹性件16和动态平衡活塞17，活塞缸13固定设置在第一阀体1的外侧，活塞缸13和第一阀体1一起铸造成型，封盖14安装在活塞缸13的开口处，封盖14上穿设有调整螺栓19，弹性件16为压缩弹簧，将压缩弹簧压缩在动态平衡活塞17上，通过调整螺栓19对压缩弹簧进行初始推力调整。

调整螺栓19的底部与挡环15抵接，动态平衡活塞17上固定设置有推杆18，推杆18底端穿过第一阀体1与连杆6连接，连杆6一端与推杆18之间采用铰接连接，连杆6的另一端与第一阀芯3之间采用铰接连接，可在一定角度范围内旋转，推杆18与连杆6的铰接点位于第一阀体1和第二阀体2的中心轴线的下方。

活塞缸13的底部设有推杆安装预留孔，推杆安装预留孔的四周设有若干个平衡孔20，活塞缸13通过平衡孔20与第一阀体1的内腔连通，推杆安装预留孔与推杆18之间设有弹性密封件，推杆18受推杆安装预留孔限制只能做上下线性运动，且与动态平衡活塞17之间采用螺纹固定并密封连接。

阀轴8底端与第二阀体2的腔体之间嵌设有限位滚珠22，限位滚珠22减少了阀轴8与第二阀体2内腔之间的摩擦，从而增加了阀轴8与第二阀体2的使用寿命；阀轴8的顶部安装有阀轴压盖23，阀轴压盖23阻止阀轴8向上窜动，保证阀轴8与传动机构之间的精确传动，保证了阀轴8的安装位置和动作顺畅，阀轴8与第二阀体2和阀轴压盖23之间均设有密封件。

阀门安装完成后，将阀门安装在管道上，当介质从第一阀体1的介质进口进入第一阀体1内腔，第一阀体1内腔与活塞缸13内腔和第二阀体2内腔连通，第一阀体1内的压力、活塞缸13内的压力和第二阀体2内的压力相等；

此时调节调整螺栓19，使压缩弹簧压缩输出力小于第一阀体1内的压力，并锁紧；动态平衡活塞17在第一阀体1内的介质压力作用下，压缩弹簧向上做线性运动；动态平衡活塞17带动推杆18向上移动，推杆18通过连杆6带动第一阀芯3沿第二阀芯5内孔向第二阀体2的介质出口方向移动，第二阀芯5的密封面仍与阀座4的密封面配合，如此将第一阀体1和第二阀体2分割为独立不连通空间,此时压缩弹簧压缩输出力等于第一阀体1内的压力。

阀门开启时，阀轴8旋转通过外齿轮与第二阀芯5杆部的传动齿条21传动，带动第二阀芯5向第二阀体2介质出口方向做线性移动，第二阀芯5密封面与阀座4密封面脱离，介质依次经过第一阀体1、第一阀芯3内孔、第二阀芯5内孔、介质流道A11、介质流道B12、套筒9内孔、介质孔10和第二阀体2内腔，并从第二阀体2的介质出口进入阀后管道，阀门通过调节第二阀芯5上的介质流道B12与阀座4密封面之间的截面积来完成特定特性的调节。

当第一阀体1内的介质压力稳定时，压缩弹簧压缩输出力等于第一阀体1内的介质压力时，第二阀芯5上的介质流道B12与阀座4密封面之间的截面积恒定，阀门完成特定特性调节，阀后流量、压力稳定；

当第一阀体1内的介质压力出现波动，第一阀体1内的介质压力增大，即介质压力大于压缩弹簧压缩输出力，介质由第一阀体1进入活塞缸13内，通过动态平衡活塞17压缩压缩弹簧向上运动，动态平衡活塞17通过推杆18和连杆6带动第一阀芯3向第二阀体2介质出口方向移动，因阀轴8未发生旋转，第二阀芯5相对阀座4密封面无线性移动，第二阀芯5上的介质流道B12被第一阀芯3外侧壁遮挡，流通面积减小，阀后流量和压力减小，直至压缩弹簧压缩输出力等于介质压力，阀后流量压力稳定在设定值，实现了执行机构无需动作也可实现动态平衡调节；

反之，第一阀体1内的介质压力减小，即介质压力小于压缩弹簧压缩输出力，压缩弹簧推动动态平衡活塞17向下运动，动态平衡活塞17通过推杆18和连杆6带动第一阀芯3向第一阀体1的介质进口方向移动，因阀轴8未发生旋转，第二阀芯5相对阀座4密封面无线性移动，第二阀芯5上的介质流道B12与第一阀芯3形成通流面积增大，致使阀后流量和压力增大，直至压缩弹簧压缩输出力等于介质压力，阀后流量和压力稳定在设定值，实现了执行机构无需动作也可实现动态平衡调节。

本发明的工作流程：根据压力要求设置好调整螺栓19位置，阀轴8的外齿轮与第二阀芯5的杆部的传动齿条21进行传动，使第二阀芯5向第二阀体2的介质出口方向移动，阀门打开，进入工作状态；

当第一阀体1内压力产生波动时，第一阀体1内的介质压力升高，介质通过平衡孔20进入活塞缸13内，弹性件16为压缩弹簧，介质推动动态平衡活塞17向上，推动压缩弹簧压缩，从而带动推杆18向上，推杆18通过连杆6带动第一阀芯3向第二阀体2的介质出口方向移动，第一阀芯3的外侧壁挡住介质流道B12，介质从介质流道B12流向介质孔10的流通面积减小，从而稳定第二阀体2内压力，避免了压力波动的产生；

当第一阀体1内压力产生波动时，第一阀体1内的介质压力降低，压缩弹簧张开，推动动态平衡活塞17向下，推杆18跟着向下，从而带动第一阀芯3向第一阀体1的介质进口方向移动，第一阀芯3的外侧壁远离介质流道B12，介质从介质流道B12流向介质孔10的流通面积增大，从而稳定第二阀体2内压力，避免了压力波动的产生。

当介质出现较大范围的压力变化时，可通过调整螺栓19来调节压缩弹簧的预紧力，从而实现第一阀体1和第二阀体2内的压力平衡。

以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，包括第一阀体(1)、第二阀体(2)以及设置在所述第一阀体(1)内的压力调节机构和第一阀芯(3)，所述第一阀体(1)与所述第二阀体(2)固定连接；

所述第一阀体(1)与所述第二阀体(2)的连接处内侧设有阀座(4)，所述阀座(4)的内侧设有第二阀芯(5)，所述第二阀芯(5)套设在所述第一阀芯(3)的外侧，所述第二阀芯(5)可相对所述阀座(4)移动，所述第一阀芯(3)可相对所述第一阀体(1)内腔移动；

所述第一阀芯(3)与所述压力调节机构通过连杆(6)连接；

所述第二阀体(2)内设有导向支撑件(7)、传动机构、阀轴(8)和套筒(9)，所述传动机构设置在所述导向支撑件(7)内，所述传动机构一端与所述第二阀芯(5)的杆部连接，另一端与所述阀轴(8)传动连接，所述套筒(9)一端卡设在所述第二阀体(2)内，另一端与所述阀座(4)抵接；

所述套筒(9)套设在所述第二阀芯(5)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述套筒(9)的侧壁上设有若干个介质孔(10)，所述第一阀芯(3)的侧壁上设有若干个介质流道A(11)，所述第二阀芯(5)的侧壁上设有若干个介质流道B(12)，所述介质流道A(11)与所述介质流道B(12)之间错开设置，所述介质流道B(12)与所述介质孔(10)之间同侧设置。

3.根据权利要求1所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述压力调节机构包括活塞缸(13)、封盖(14)以及依次设置在所述活塞缸(13)内的挡环(15)、弹性件(16)和动态平衡活塞(17)，所述活塞缸(13)固定设置在所述第一阀体(1)的外侧，所述封盖(14)安装在所述活塞缸(13)的开口处，所述封盖(14)上穿设有调整螺栓(19)，所述调整螺栓(19)的底部与所述挡环(15)抵接，所述动态平衡活塞(17)上固定设置有推杆(18)，所述推杆(18)底端穿过所述第一阀体(1)与所述连杆(6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述活塞缸(13)的底部设有推杆安装预留孔，所述推杆安装预留孔的四周设有若干个平衡孔(20)，所述活塞缸(13)通过所述平衡孔(20)与所述第一阀体(1)的内腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述传动机构包括传动齿条(21)，所述传动齿条(21)与所述第二阀芯(5)的杆部连接，所述阀轴(8)下部设有与所述传动齿条(21)相配合的外齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述阀轴(8)底端与所述第二阀体(2)的腔体之间嵌设有限位滚珠(22)。

7.根据权利要求1所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述阀轴(8)的顶部安装有阀轴压盖(23)。

8.根据权利要求4所述的一种轴流式动态自平衡调节阀，其特征在于，所述推杆(18)与所述推杆安装预留孔之间设有弹性密封件。

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