CN114382930A - 一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸汽控制阀组技术领域，具体为一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，分配阀组包括壳体、配流组件、控流阀、连接管，壳体内开设主流道、副流道、回流道，主流道两端作为进口和出口，副流道一端连接在主流道上并靠近进口，主流道上设置闸板段和抽吸段，闸板段靠近进口，配流组件设置在壳体内，配流组件连接副流道和闸板段，副流道末端连接控流阀，回流道一端连接在抽吸段上，回流道另一端通过连接管连接到控流阀，配流组件根据副流道内流速而调整闸板段的过流开度，副流道、控流阀、回流道的过流阻力总和大于主流道过流阻力。获得能够承受高温并且保证密封性能的蒸汽分配结构。

Description

一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组

技术领域

本发明涉及蒸汽控制阀组技术领域，具体为一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组。

背景技术

蒸汽是工业上常用的一个热源，其通过管路的形式送往各个需要加热或保温的工艺点。

有的工艺点需要较高的温度，所以，用作分流蒸汽的阀组位置处，需要相应的耐高温性能，过流蒸汽的阀门与常温阀而言常见的故障有高温导致的密封件性能下降和密封件、金属件膨胀导致密封间隙超过设计值而不再具有密封作用，而在所有的密封位置处，尤其以阀杆位置的动密封容易失效，现有技术中，一般都是直接在管路上设置蒸汽截止阀来操作该管路的蒸汽通断，蒸汽阀直接与全部的过流蒸汽接触，处于高温作业场合，并且，为了保证最大过流流量，阀门口径要以最大流量进行选配，大口径的蒸汽阀内部，各个部件的尺寸都相应较大，在高温场合下累积的总变形量较大，很容易超过允许变形量，造成密封失效，所以，目前行业内，如何获得能够承受高温并且保证密封性能的蒸汽分配结构是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，分配阀组包括壳体、配流组件、控流阀、连接管，壳体内开设主流道、副流道、回流道，主流道两端作为进口和出口，副流道一端连接在主流道上并靠近进口，主流道上设置闸板段和抽吸段，闸板段靠近进口，配流组件设置在壳体内，配流组件连接副流道和闸板段，副流道末端连接控流阀，回流道一端连接在抽吸段上，回流道另一端通过连接管连接到控流阀，配流组件根据副流道内流速而调整闸板段的过流开度，副流道、控流阀、回流道的过流阻力总和大于主流道过流阻力。

本申请在壳体内构建两个流道，主流道过流阻力总小于副流道及其后续的流动路径，所以，从进口进来的蒸汽的大部分从主流道内流动通过，小部分进入副流道并沿副流道、控流阀、连接管、回流道流动并最终回到主流道上，抽吸段为一个流道收窄并扩张的文氏管结构，可以抽吸回流道内的蒸汽，控制阀组通断的控流阀设置到副流道后方，副流道进入小流量，控流阀位置只需要控制该小流量的通断即可，配流组件检测副流道内的小流量然后控制闸板段的通断，从而实现整个阀组的蒸汽启闭，控流阀只需要使用小口径型号即可满足使用，小口径型号的控流阀密封可靠性，耐温性方面均有较大优势，相同的高温工况下，各密封件、金属件的膨胀程度有限，装配间隙、密封间隙变化程度不大，所以，本阀组的使用温度可以比直接使用大口径控流阀来通断全部蒸汽的结构更高。

进一步的，配流组件包括转轮、闸板，副流道上设置测速段，转轮设置到测速段上，闸板滑动设置在壳体内，闸板滑动方向垂直与闸板段，转轮受到测速段流道上蒸汽流动冲击转动，转轮转速越高则闸板对于闸板段的遮挡越小。

转轮在测速段内，只要有蒸汽流过就会带动其转动，转动速度与闸板在闸板段上的位置相关，则转轮转速越快，闸板就越高，闸板段通道面积变大，主流道上蒸汽更多的流动，如果控流阀关小将副流道上的过流阻力提高，则转轮转速下降，闸板下落而减小闸板段的过流面积，阀组整体过流的蒸汽量减少。

进一步的，配流组件还包括转轴、离心块、连杆、转套，壳体内部还设置离心腔，转轴固定连接在转轮端面中心，转轴朝闸板伸出，离心块通过连杆连接到转轴远离转轮的端部，连杆与转轴、离心块的连接均为铰链，离心腔为离心块转动提供空间，闸板包括限位头、升降轴和板体，板体滑动安装在壳体内，板体顶部朝上设置升降轴，升降轴顶端设置限位头，转套套设到升降轴上并与升降轴转动连接，转套内径小于限位头的直径，转套外表面还通过连杆连接到离心块，连杆与转套、离心块的连接均为铰接，转轴和升降轴轴线重合。

转轮的转动会带动转轴、离心块的转动，离心块转速越高则其受到更大离心力而处于更大的径向位置上，离心块通过转套牵拉升降轴上升，让板体打开更多的闸板段过流面积，在转轮转速下降时，离心块径向向内收拢，板体由于自重而下落遮挡闸板段流道。

配流组件还包括复位弹簧，闸板段底面上设置直槽，复位弹簧两端分别与直槽槽底和板体顶部固定，直槽位于板体正下方。

复位弹簧配合板体的重力，让板体在转轮转速下降时及时下落而插入直槽遮挡闸板段。

副流道上测速段和末端之间设置降压单元，回流道上设置止回结构。

进一步的，止回结构包括阀球、预紧弹簧、网孔板，网孔板设置在过流位置的内壁上，网孔板朝向蒸汽来流的方向设置预紧弹簧，预紧弹簧抵紧阀球，网孔板安装的过流位置处设置与阀球配合的锥形面，锥形面锥尖朝向蒸汽来流。

阀球被预紧弹簧挤压朝向锥形面，阀球与锥形面接触时封堵该处过流通道，网孔板提供预紧弹簧安装位置而自身的孔可以过流蒸汽，预紧弹簧的预紧力越大，则该处止回结构具有更大的开启力，蒸汽从此处过流时也需要克服过流阻力造成压力降低，相当于，止回结构也具有降压效果，回流道上设置的只会结构可以造成控流阀后方区域压力与抽吸段喉部压力之间的压力差。

进一步的，降压单元为止回结构。

进一步的，闸板段为收窄结构。闸板段的口径较小，闸板只需要较小的移动距离即可实现主流道的通断动作。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过构造两个流道，将控制阀组通断的核心控流阀设置到小流量的流道上，并且控流阀所在位置的蒸汽压力一直保持低于进口蒸汽的压力，所以，可以以小规格的控流阀来控制较大的蒸汽流量，控流阀还运行在相对于进口蒸汽而言低温低压的状态下，控流阀的耐温性能显著提升，尤其是需要在连接内外的阀杆位置的动密封可以工作在低温场合下，不容易造成膨胀而密封失效，副流道和回流道上的止回结构带有预紧开启力，可以在控流阀关闭时，构建压力分级区域，在下一周期的控流阀开启时，保持的压差提供副流道的原始流量流动动力，驱动转轮转动，以打开主流道。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明配流组件在测速段和闸板段的安装结构示意图；

图3是图2中的视图A；

图4是本发明配流组件的立体示意图；

图5是图1中的视图B；

图中：1-壳体、101-进口、102-出口、11-主流道、111-闸板段、112-抽吸段、12-副流道、121-测速段、122-过渡段、13-回流道、14-离心腔、2-配流组件、21-转轮、22-转轴、23-离心块、24-闸板、241-限位头、242-升降轴、243-板体、25-复位弹簧、26-连杆、27-转套、3-控流阀、4-连接管、5-止回结构、51-阀球、52-预紧弹簧、53-网孔板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本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做出创造性劳动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。

请参阅图1-图5，本发明提供技术方案：

一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，分配阀组包括壳体1、配流组件2、控流阀3、连接管4，壳体1内开设主流道11、副流道12、回流道13，主流道11两端作为进口101和出口102，副流道12一端连接在主流道11上并靠近进口101，主流道11上设置闸板段111和抽吸段112，闸板段111靠近进口101，配流组件2设置在壳体1内，配流组件2连接副流道12和闸板段111，副流道12末端连接控流阀3，回流道13一端连接在抽吸段112上，回流道13另一端通过连接管4连接到控流阀3，

配流组件2根据副流道12内流速而调整闸板段111的过流开度，

副流道12、控流阀3、回流道13的过流阻力总和大于主流道11过流阻力。

如图1所示，本申请在壳体1内构建两个流道，主流道11过流阻力总小于副流道12及其后续的流动路径，所以，从进口101进来的蒸汽的大部分从主流道11内流动通过，小部分进入副流道12并沿副流道12、控流阀3、连接管4、回流道13流动并最终回到主流道11上，抽吸段112为一个流道收窄并扩张的文氏管结构，可以抽吸回流道13内的蒸汽，控制阀组通断的控流阀3设置到副流道12后方，副流道12进入小流量，控流阀3位置只需要控制该小流量的通断即可，配流组件2检测副流道12内的小流量然后控制闸板段111的通断，从而实现整个阀组的蒸汽启闭，控流阀3只需要使用小口径型号即可满足使用，小口径型号的控流阀3密封可靠性，耐温性方面均有较大优势，相同的高温工况下，各密封件、金属件的膨胀程度有限，装配间隙、密封间隙变化程度不大，所以，本阀组的使用温度可以比直接使用大口径控流阀来通断全部蒸汽的结构更高。

配流组件2包括转轮21、闸板24，副流道12上设置测速段121，转轮21设置到测速段121上，闸板24滑动设置在壳体1内，闸板24滑动方向垂直与闸板段111，转轮21受到测速段121流道上蒸汽流动冲击转动，转轮21转速越高则闸板24对于闸板段111的遮挡越小。

如图1、2所示，转轮21在测速段121内，只要有蒸汽流过就会带动其转动，转动速度与闸板24在闸板段111上的位置相关，如果阀组按图1方向放置，图1视图为实际使用过程的正视图，则转轮21转速越快，闸板24就越高，闸板段111通道面积变大，主流道11上蒸汽更多的流动，如果控流阀3关小将副流道12上的过流阻力提高，则转轮21转速下降，闸板24下落而减小闸板段111的过流面积，阀组整体过流的蒸汽量减少。在阀门开启时，闸板处于关闭状态，进口101处的蒸汽先行从副流道12过流并从连接管4、回流道13、抽吸段112到达出口102，该流动路径上阻力较大，但是仍然为直通的结构，副流道12上能够产生足以推动转轮21转动的流量。

配流组件2还包括转轴22、离心块23、连杆26、转套27，壳体1内部还设置离心腔14，转轴22固定连接在转轮21端面中心，转轴22朝闸板24伸出，离心块23通过连杆26连接到转轴22远离转轮21的端部，连杆26与转轴22、离心块23的连接均为铰链，

离心腔14为离心块23转动提供空间，

闸板24包括限位头241、升降轴242和板体243，板体243滑动安装在壳体1内，板体243顶部朝上设置升降轴242，升降轴242顶端设置限位头241，转套27套设到升降轴242上并与升降轴242转动连接，转套27内径小于限位头241的直径，

转套27外表面还通过连杆26连接到离心块23，连杆26与转套27、离心块23的连接均为铰接，

转轴22和升降轴242轴线重合。

如图2~4所示，转轮21的转动会带动转轴22、离心块23的转动，离心块23转速越高则其受到更大离心力而处于更大的径向位置上，离心块23通过转套27牵拉升降轴242上升，让板体243打开更多的闸板段111过流面积，在转轮21转速下降时，离心块23径向向内收拢，板体243由于自重而下落遮挡闸板段111流道。

配流组件2还包括复位弹簧25，闸板段111底面上设置直槽，复位弹簧25两端分别与直槽槽底和板体243顶部固定，直槽位于板体243正下方。

如图2、4所示，复位弹簧25配合板体243的重力，让板体243在转轮21转速下降时及时下落而插入直槽遮挡闸板段111。

副流道12上测速段121和末端之间设置降压单元，回流道13上设置止回结构5。

如图1所示，副流道12上设置的降压单元在副流道12尾部构造出过渡段122，控流阀后方的连接管4或回流道13上设置的止回结构5也有一定流动阻力，从而构造出的整体压力分布如图1所示，记进口101进入的蒸汽压力为P1，如果副流道12内降压单元前的段落上压力也为P1，过渡段122上压力为P2，控流阀3和回流道13内止回结构5之间区域的压力为P3，抽吸段112喉部抽吸位置的压力降压至P4，出口102处出流蒸汽的压力略低于P1，但忽略闸板24全开时主流道11的过流阻力，出口102的出流压力可近似认为P1，

从而，在阀组过流状态下，控流阀3全开，两侧压力一致，各个位置的压力大小关系为：P1>P2=P3>P4，

从此处可以看出，控流阀3所在位置只过流低于主路蒸汽压力的蒸汽，压力降低后的蒸汽温度也有所降低，所以，控流阀3处过流的蒸汽温度变低，从而，本阀组可以进一步承受更高的进口101蒸汽温度。

止回结构5包括阀球51、预紧弹簧52、网孔板53，网孔板53设置在过流位置的内壁上，网孔板53朝向蒸汽来流的方向设置预紧弹簧52，预紧弹簧52抵紧阀球51，网孔板53安装的过流位置处设置与阀球51配合的锥形面，锥形面锥尖朝向蒸汽来流。

如图1、5所示，阀球51被预紧弹簧52挤压朝向锥形面，阀球51与锥形面接触时封堵该处过流通道，网孔板53提供预紧弹簧52安装位置而自身的孔可以过流蒸汽，预紧弹簧52的预紧力越大，则该处止回结构5具有更大的开启力，蒸汽从此处过流时也需要克服过流阻力造成压力降低，相当于，止回结构5也具有降压效果，回流道13上设置的只会结构可以造成控流阀3后方区域压力P3与抽吸段112喉部压力P4之间的压力差。

降压单元为止回结构5。

如图1所示，在阀组开启状态下，控流阀3全开，P1>P2=P3>P4，当阀组需要关闭时，操作控流阀3关闭，过渡段122与连接管4之间被切断，P2与P3不再相等，副流道12上蒸汽还有一定的前进惯性，转轮21不会立即停转，闸板24也不会立即关闭闸板段111，在关闭的后期阶段，副流道12上蒸汽从测速段121不断前往过渡段122并期待最终让过渡段122内的气压达到P1，但是，由于过渡段122前止回结构5的存在，当过渡段122内气压P2上升到一定程度后，止回结构5就会切断测速段121和过渡段122的联系，记预紧弹簧52的预紧力为F，则控流阀3关闭状态下，P2+F=P3，同理，在回流道13处，止回结构5关闭条件是P4压力上升到P3-F的程度，此处进行大小比较时，需要进行预紧力F和压强上的单位换算，结合止回结构5的阀球51两侧与介质的接触面积即可进行，

控流阀3后方的连接管4区域内，没有后续的副流道12过来的蒸汽补充，而抽吸段112继续进行一小段时间的抽吸，会将连接管4内的压力P3保持或略微降低，而抽吸段112位置处的压力P4会随着主流道11上流量的减小而缓慢升高，P3与P4的压差不再能够打开回流道13上止回结构5时，就无法再抽吸回流道13内的蒸汽，最终主流道11上流量为零时，P4=P1，从而，在控流阀3关闭后的一小段时间后，阀组内部压力各个位置的大小关系为：

P1=P4>P2>P3，并且P2>P3会保持到下一次控流阀3开启的时机，在控流阀3开启后，过渡段122和连接管4连通，过渡段122内压力P2下降，测速段121内气压P1再次顶开副流道12上止回结构5并造成副流道12内气体流动，转轮21转动而带动闸板24打开闸板段111，让主流道11可以过流，然后抽吸段112压力P4降低，抽吸连接管4处气体形成连续的副流道12流量，转轮21保持转动，闸板24保持打开状态。

闸板段111为收窄结构。如图1、2所示，闸板段111的口径较小，闸板24只需要较小的移动距离即可实现主流道11的通断动作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述分配阀组包括壳体（1）、配流组件（2）、控流阀（3）、连接管（4），所述壳体（1）内开设主流道（11）、副流道（12）、回流道（13），所述主流道（11）两端作为进口（101）和出口（102），所述副流道（12）一端连接在主流道（11）上并靠近进口（101），所述主流道（11）上设置闸板段（111）和抽吸段（112），所述闸板段（111）靠近进口（101），所述配流组件（2）设置在壳体（1）内，配流组件（2）连接副流道（12）和闸板段（111），所述副流道（12）末端连接控流阀（3），所述回流道（13）一端连接在抽吸段（112）上，回流道（13）另一端通过连接管（4）连接到控流阀（3），

所述配流组件（2）根据副流道（12）内流速而调整闸板段（111）的过流开度，

所述副流道（12）、控流阀（3）、回流道（13）的过流阻力总和大于主流道（11）过流阻力。

2.根据权利要求1所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述配流组件（2）包括转轮（21）、闸板（24），所述副流道（12）上设置测速段（121），所述转轮（21）设置到测速段（121）上，所述闸板（24）滑动设置在壳体（1）内，闸板（24）滑动方向垂直与闸板段（111），所述转轮（21）受到测速段（121）流道上蒸汽流动冲击转动，转轮（21）转速越高则闸板（24）对于闸板段（111）的遮挡越小。

3.根据权利要求2所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述配流组件（2）还包括转轴（22）、离心块（23）、连杆（26）、转套（27），所述壳体（1）内部还设置离心腔（14），所述转轴（22）固定连接在转轮（21）端面中心，转轴（22）朝闸板（24）伸出，所述离心块（23）通过连杆（26）连接到转轴（22）远离转轮（21）的端部，所述连杆（26）与转轴（22）、离心块（23）的连接均为铰链，

离心腔（14）为离心块（23）转动提供空间，

所述闸板（24）包括限位头（241）、升降轴（242）和板体（243），所述板体（243）滑动安装在壳体（1）内，板体（243）顶部朝上设置升降轴（242），所述升降轴（242）顶端设置限位头（241），所述转套（27）套设到升降轴（242）上并与升降轴（242）转动连接，转套（27）内径小于限位头（241）的直径，

所述转套（27）外表面还通过连杆（26）连接到离心块（23），连杆（26）与转套（27）、离心块（23）的连接均为铰接，

所述转轴（22）和升降轴（242）轴线重合。

4.根据权利要求3所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述配流组件（2）还包括复位弹簧（25），所述闸板段（111）底面上设置直槽，所述复位弹簧（25）两端分别与直槽槽底和板体（243）顶部固定，直槽位于板体（243）正下方。

5.根据权利要求2所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述副流道（12）上测速段（121）和末端之间设置降压单元，所述回流道（13）上设置止回结构（5）。

6.根据权利要求5所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述止回结构（5）包括阀球（51）、预紧弹簧（52）、网孔板（53），所述网孔板（53）设置在过流位置的内壁上，网孔板（53）朝向蒸汽来流的方向设置预紧弹簧（52），预紧弹簧（52）抵紧阀球（51），所述网孔板（53）安装的过流位置处设置与阀球（51）配合的锥形面，锥形面锥尖朝向蒸汽来流。

7.根据权利要求6所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述降压单元为止回结构（5）。

8.根据权利要求7所述的一种防密封件膨胀的耐高温蒸汽分配阀组，其特征在于：所述闸板段（111）为收窄结构。

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