CN114483982A - 调节阀和调节阀的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀门技术领域，公开了一种调节阀和调节阀的控制系统，所述调节阀包括阀座(10)、至少3块阀板(20)以及用于驱动所述阀板(20)运动的驱动机构，所述阀板(20)设置在所述阀座(10)中并共同限定流道通孔(30)，其中所述阀板(20)中的至少2块所述阀板(20)能够发生移动，以使得所述流道通孔(30)的尺寸至少在两个不平行的方向上发生变化，从而调节所述流道通孔(30)的面积。本申请提供的调节阀在输送粉体等气固两相的流体时，能够有效防止堵塞的发生。

Description

调节阀和调节阀的控制系统
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，具体地涉及一种调节阀和调节阀的控制系统。
背景技术
目前的粉煤流量调节阀门的调节方案主要包括两种，第一种是类似针阀结构，通过调节阀杆的形成改变阀芯与阀座的环隙大小，进而改变流通面积，但鉴于粉体在气力输送过程中的气固两相流动特殊性，当密封环隙减小至一定临界值时，气固两相流会出现团簇架桥的现象，进而导致阀体堵塞。
第二种方法是通过阀杆的上下运动改变阀芯的开口面积，进而改变流动面积，阀芯的开口模式多为U型或V型，在这种结构中，当阀门的开度到一定程度时，对流量的调节作用基本消失，比如在需要减小阀门开度的情况下，由于阀体在一个方向上的尺寸急速降低来减小阀门开度(比如流道突然在宽度方向上缩减造成流道变成细长状)，同样容易导致堵塞。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的没有一种适合输送粉体的调节阀的问题，提供一种调节阀。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种调节阀，所述调节阀包括阀座、至少3块阀板以及用于驱动所述阀板运动的驱动机构，所述阀板设置在所述阀座中并共同限定流道通孔，其中所述阀板中的至少2块所述阀板能够发生移动，以使得所述流道通孔的尺寸至少在两个不平行的方向上发生变化，从而调节所述流道通孔的面积。
通过上述技术方案，至少3块阀板中的至少2块阀板可以发生移动，使得流道通孔30的尺寸至少在两个不平行的方向上发生变化，在调节流道通孔30的面积时，能够确保流道通孔中的至少两个方向上的尺寸发生变化，对于粉体这种气固两相的流动来说，能够有效防止堵塞的发生。
可选地，所述阀板包括两个相对设置的第一阀板和两个相对设置的第二阀板，以使得所述流道通孔形成为矩形通孔。
可选地，两个所述第一阀板位于第一平面上并且至少一个所述第一阀板能够在所述第一平面中运动，两个所述第二阀板位于第二平面上并且至少一个所述第二阀板能够在所述第二平面中运动，所述第一平面和所述第二平面均垂直于所述流道通孔的轴线，且所述第一平面和所述第二平面不共面。
可选地，至少一个所述第一阀板和至少一个所述第二阀板的移动使得所述流道通孔始终保持为正方形通孔。
可选地，所述阀座包括侧壁部和垂直于所述侧壁部的孔板部，所述孔板部包括3个彼此平行中间具有通孔的孔板，所述侧壁部平行于所述流道通孔的轴线设置，所述孔板垂直于所述侧壁部，所述阀板的厚度尺寸和两个所述孔板之间的间隙尺寸相匹配以设置在两个相邻的所述孔板之间。
可选地，所述调节阀包括密封圈，所述孔板部的表面和/或所述阀板的表面上形成有凹槽，所述密封圈设置在所述凹槽中。
可选地，所述调节阀包括设置在所述阀板上的阀杆，所述阀座上具有阀杆通孔，所述阀杆能够穿过所述阀杆通孔以伸出到所述阀座的外侧，所述驱动机构设置在所述阀座的外壁上，所述驱动机构的输出端连接所述阀杆以驱动所述阀杆运动。
可选地，所述驱动机构包括电机，所述电机的输出端设置有齿轮，所述阀杆为与所述齿轮配合的齿条以使所述电机能够带动所述齿条运动。
可选地，两个所述第一阀板位于第一平面上，两个所述第二阀板位于第二平面上，且所述第一平面和所述第二平面不共面。
可选地，所述阀座包括侧壁部和垂直于所述侧壁部的孔板部，所述孔板部包括3个彼此平行中间具有通孔的孔板，所述侧壁部平行于所述流道通孔的轴线设置，所述孔板垂直于所述侧壁部，所述阀板的厚度尺寸和两个所述孔板之间的间隙尺寸相匹配以设置在两个相邻的所述孔板之间。
可选地，所述调节阀包括密封圈，所述孔板部的表面和/或所述阀板的表面上形成有凹槽，所述密封圈设置在所述凹槽中。
可选地，所述阀板的朝向来料的板面为倾斜面，所述倾斜面配置为沿逐渐靠近所述流道通孔的方向逐渐下沉。
本发明第二方面提供一种调节阀的控制系统，所述调节阀的控制系统包括控制器和如上所述的调节阀，所述控制器电连接所述驱动机构。
附图说明
图1是根据本申请优选实施方式的调节阀的示意图；
图2是图1的省略掉阀座的调节阀的示意图，示出了位于阀座中的阀板；
图3是图1的调节阀的剖视图；
图4是图1的调节阀的透视图。
附图标记说明
10、阀座；20、阀板；30、流道通孔；40、阀杆；50、电机；
21、第一阀板；22、第二阀板；11、侧壁部；12、孔板
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种调节阀，如图1所示，所述调节阀包括阀座10、至少3块阀板20以及用于驱动所述阀板20运动的驱动机构，所述阀板20设置在所述阀座10中并共同限定流道通孔30，其中所述阀板20中的至少2个所述阀板20能够发生移动，以使得所述流道通孔30的尺寸至少在两个不平行的方向上发生变化，从而调节所述流道通孔30的面积。
3块阀板中的至少2块阀板可以在垂直于流道通孔30的轴线的平面中发生移动，使得流道通孔30的尺寸至少在两个不平行的方向上发生变化，在调节流道通孔30的面积时，能够确保流道通孔中的至少两个方向上的尺寸发生变化，对于粉体这种气固两相的流动来说，能够有效防止堵塞的可能。其中，不平行的方向指这两个方向既不相同，也不相反。
其中，能够移动的阀板20可以在互相不平行的平面中发生移动，但会对阀座10的沿流道通孔30的轴向方向上的尺寸有要求，本申请优选为在垂直于所述流道通孔30的轴线的平面中发生移动，使得阀板20不会发生沿流道通孔的轴向方向上的运动。
在一种实施方式中，调节阀包括3块阀板，流道通孔为三角形的通孔，3块阀板中的其中2块能够发生移动，且能够移动的2块阀板位于不同的平面上且这些平面均垂直于流道通孔30的轴线，从而使得三角形的至少两个边长发生变化；在另一种实施方式中，调节阀包括4块阀板，流道通孔为平行四边形，对于平行四边形来说应当使构成其两个相邻的边的阀板20发生移动，从而能够保证在两个不平行的方向上产生移动，使得在流道通孔30产生两个不平行的方向上的变化；此外，调节阀可包括更多块阀板，构成其他规则或者不规则图形，这都在本申请的保护范围之内。
如图1和图2所示，在本申请的优选实施方式中，调节阀包括4块阀板，阀板包括一对第一阀板21和一对第二阀板22，从而构成矩形的流道通孔30，其中至少一个第一阀板21和至少一个第二阀板22能够在平面中发生移动，使得流道通孔30始终保持为矩形的孔板形式。其中在更优选的实施方式中，第一阀板21和第二阀板22的移动使得流道通孔30始终保持为正方形，在流道通孔的面积缩小时，流道通孔30的各个边的尺寸是同步进行缩小的，这种始终保持正方形的流道通孔30可以保障粉体这种气固两相的非均相流动不会因为流道通孔在某个方向上的尺寸的快速降低而发生堵塞。
其中阀板20的朝向来料的板面配置为倾斜面，该倾斜面配置为逐渐沿靠近流道通孔30的方向逐渐下沉，供给侧的来料通过该流道通孔30时，能够沿着倾斜面逐渐向中间靠拢，从而起到引导来料的作用。
图3是本申请优选实施方式的调节阀的剖视图，剖面线的方向平行于两个第二阀板22的排列方向，在图3所示的结构中，第一阀板21位于第一平面上，第二阀板22位于第二平面上，第一平面和第二平面均垂直于所述流道通孔30的轴线但是彼此之间不共面，因此第一阀板21和第二阀板22在高度位置上彼此错开，避免第一阀板21和第二阀板22的移动发生干涉。
在本申请的一种实施方式中，在侧壁部11内侧的不同高度位置设置导轨或者滑轨，第一阀板21和第二阀板22分别安装在不同高度位置轨道上，使得第一阀板21和第二阀板22在高度位置上彼此错开。
在本申请的优选实施方式中，继续参考图3的结构，阀座10包括侧壁部11和垂直于侧壁部11的孔板部，孔板部包括3个中间具有通孔的孔板12，其中侧壁部11平行于流道通孔30的轴线设置，孔板12垂直于侧壁部11设置，阀板20设置在相邻的两个孔板12之间，因此第一阀板21和第二阀板22能够设置在不同的高度位置上。
其中，3个孔板12中间的通孔完全相同且在沿流道通孔30的轴向方向上完全对应，孔板12上形成的通孔应当在形状以及尺寸上完全容纳流道通孔30所设计的最大开度，从而在流道通孔30的任何开度下都不会遮挡流道通孔30。
阀板20的厚度应当和两个孔板12之间的间隙的尺寸相匹配，这种结构的优势在于孔板12和阀板20之间的面接触，一方面能够设置阀板20同时贴合两个孔板12进行移动，保持孔板12和阀板20持续的面接触从而形成稳定的滑动连接，使得阀板20的移动更加稳定；另一方面，阀板20和孔板12之间的贴合设置能够避免粉尘通过孔板12和阀板20之间的间隙进入到阀板20和侧壁部11之间的空腔中，如果粉尘进入到该空腔中，随着粉尘在该空腔中越积越多，会严重影响阀板20的运动，此外该空腔中的粉尘还存在从侧壁部11上设置的阀杆通孔溢出的可能。因此，阀板20和孔板12之间的密封性非常重要，为了进一步提高阀板20和孔板12之间的密封性，在孔板12以及阀板20之间的能够发生相对滑动的表面上设置有凹槽以放置密封圈，密封圈能够提高阀板20和孔板12之间的封闭程度，确保粉尘不会进入到阀板20和侧壁部11之间的空腔。
需要说明的是，阀板20不会移动到完全脱离孔板12的位置，即阀板20始终和孔板12之间保持面接触而保持密封。孔板12的厚度在2mm到3mm之间，即第一阀板21和第二阀板22之间的间隙在2mm到3mm，以避免第一阀板21和第二阀板22之间的磨损，同时也不会因为间隙过大导致粉尘进入到该间隙中而影响流道通孔30的性能。
继续参考图1和图2所示的结构，为了驱动阀板20运动，阀板20上设置有阀杆40，阀杆40穿过阀座上的阀杆通孔伸出到阀座10的外侧，驱动机构设置在阀座10的外壁上，由于阀杆40位于阀座10的外侧，因此便于驱动机构驱动阀杆40，从而使得阀杆40能够沿阀杆通孔的轴向方向运动。
驱动机构包括电机50，在优选的实施方式中，电机50的输出端设置齿轮，阀杆40为与该齿轮配合的齿条，通过齿轮带动齿条运动，使得齿条能够沿阀杆通孔的轴向方向运动。驱动机构电连接用于控制调节阀的控制器，使得控制器能够同时对各个电机50发出相应的指令，从而使得第一阀板21和第二阀板22在进行移动来调节流道通孔30的过程中，能够始终保持流道通孔30的形状为正方形。在优选的实施方式中，电机50的输出端和阀杆40共同构成蜗轮蜗杆结构，即电机50的输出端设置蜗轮，阀杆40为蜗杆，从而把电机输出的扭矩转化为阀杆40沿阀杆通孔轴向的往复运动，阀杆40通过轴承可转动地连接阀板20，使得阀板20能够被阀杆40向内推动或者向外拉动。
本申请提供的驱动机构驱动阀板的形式不限于上述的结构，在另一种可选的实施方式中，阀杆通孔为开设在阀座10上的长条状的通孔，驱动机构可以采用夹持的形式连接阀杆40，并采用适当的驱动件使得阀板20还能够产生沿着长条状的阀杆通孔的长度方向的运动，使得阀板20具有更多的自由度。
以DN15的试验管道上安装的图1所示出的调节阀为试验对象为例，以将粉煤流量调节到低于200kg/h为目的。其中，粉煤输送属于典型的气固两相流动。
将调节阀的开度从100％逐步向下调节至20％，观察粉体流量的调节情况。其中，调节阀的100％开度的状态即为流道通孔30的面积和孔板12的中间的孔面积完全相等的状态，具体粉煤流量调节方法如下：
首先保证调节阀开度(100％，通径截面积0.00018m2)不变，此时煤线上的流量为1000kg/h。降低开度至75％(通径截面积0.00013m2)，煤线流量降低至800kg/h，阀门开度降低至50％，煤线流量降低至700kg/h，阀门开度降低至25％，煤线流量降低至250kg/h。阀门开度降低至20％，煤线流量降低至180kg/h。
如下附的表1所示，在图1提供的调节阀中，从表1中的参数来看，粉煤流量的调节范围可以下探，并且阀门开度变化带来的粉煤流量变化梯度更加顺滑，调节阀的开度无需降低至低于10％，避免了因为架桥所产生堵塞的隐患，图1所示的实施方式的调节阀可以有效的扩大粉煤流量调节范围，改善气固两相流中粉体的调节精度。
阀门类型 开度 流动截面积 粉煤流量
V型角阀 50％ 9.0e-4 堵塞，流量不变
单向插板阀 30％ 5.5e-4 370kg/hr，向下堵塞
图1示出的调节阀 20％ 3.5e-4 180kg/hr，满足流量需求
表1
本申请第二方面提供一种调节阀的控制系统，所述调节阀的控制系统包括控制器和如上所述的调节阀，所述控制器电连接所述驱动机构。
其中，控制器能够同时对各个驱动机构发出相应的指令，合理调配各个阀板20的移动参数并发出相应的指令，比如对于图1和图2示出的调节阀来说，控制器能够同时电机50发出指令，使得第一阀板21和第二阀板22在进行移动来调节流道通孔30的过程中，能够始终保持流道通孔30的形状为正方形。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种调节阀，其特征在于，所述调节阀包括阀座(10)、至少3块阀板(20)以及用于驱动所述阀板(20)运动的驱动机构，所述阀板(20)设置在所述阀座(10)中并共同限定流道通孔(30)，其中所述阀板(20)中的至少2块所述阀板(20)能够发生移动，以使得所述流道通孔(30)的尺寸至少在两个不平行的方向上发生变化，从而调节所述流道通孔(30)的面积。
2.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述阀板包括两个相对设置的第一阀板(21)和两个相对设置的第二阀板(22)，以使得所述流道通孔(30)形成为矩形通孔。
3.根据权利要求2所述的调节阀，其特征在于，两个所述第一阀板(21)位于第一平面上并且至少一个所述第一阀板(21)能够在所述第一平面中运动，两个所述第二阀板(22)位于第二平面上并且至少一个所述第二阀板(22)能够在所述第二平面中运动，
所述第一平面和所述第二平面均垂直于所述流道通孔(30)的轴线，且所述第一平面和所述第二平面不共面。
4.根据权利要求3所述的调节阀，其特征在于，至少一个所述第一阀板(21)和至少一个所述第二阀板(22)的移动使得所述流道通孔(30)始终保持为正方形通孔。
5.根据权利要求4所述的调节阀，其特征在于，所述阀座(10)包括侧壁部(11)和垂直于所述侧壁部(11)的孔板部，所述孔板部包括3个彼此平行中间具有通孔的孔板(12)，所述侧壁部(11)平行于所述流道通孔(30)的轴线设置，所述孔板(12)垂直于所述侧壁部(11)，所述阀板(20)的厚度尺寸和两个所述孔板(12)之间的间隙尺寸相匹配以设置在两个相邻的所述孔板(12)之间。
6.根据权利要求5所述的调节阀，其特征在于，所述调节阀包括密封圈，所述孔板部的表面和/或所述阀板(20)的表面上形成有凹槽，所述密封圈设置在所述凹槽中。
7.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述调节阀包括设置在所述阀板(20)上的阀杆(40)，所述阀座(10)上具有阀杆通孔，所述阀杆(40)能够穿过所述阀杆(40)通孔以伸出到所述阀座(10)的外侧，所述驱动机构设置在所述阀座(10)的外壁上，所述驱动机构的输出端连接所述阀杆(40)以驱动所述阀杆(40)运动。
8.根据权利要求7所述的调节阀，其特征在于，所述驱动机构包括电机(50)，所述电机(50)的输出端设置有齿轮，所述阀杆(40)为与所述齿轮配合的齿条以使所述电机(50)能够带动所述齿条运动。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的调节阀，其特征在于，所述阀板(20)的朝向来料的板面为倾斜面，所述倾斜面配置为沿逐渐靠近所述流道通孔(30)的方向逐渐下沉。
10.一种调节阀的控制系统，其特征在于，所述调节阀的控制系统包括控制器和权利要求1-9中任意一项所述的调节阀，所述控制器电连接所述驱动机构。
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