CN115306934B - 一种减温减压阀 - Google Patents

Abstract

一种减温减压阀，属于阀门技术领域，本发明为了解决减温减压装置非常庞大，且蒸汽转换时间较长的问题。包括阀体组件、阀盖组件和阀杆组件；阀体组件设有蒸汽进口和蒸汽出口，阀盖组件上设有减温水管，开阀时，减温水管通过阀杆组件上的水流道和雾化喷嘴与蒸汽出口连通，蒸汽进口通过阀杆组件、阀座和节流套上的孔组与蒸汽出口连通，蒸汽流经稳流孔组和多级节流孔组进入蒸汽出口内，得以稳流扩容减压，形成高温低压蒸汽，再与雾化的减温水在蒸汽出口内直接混合，形成低温低压蒸汽，本减温减压阀将减温和减压功能融为一个阀内，极大缩小了减温减压装置的体积。

Description

一种减温减压阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，尤其涉及一种减温减压阀。

背景技术

在石化、火电以及冶金等众多领域，蒸汽作为一种工艺汽体，具有加热、加湿，以及作为机器驱动介质产生动力等作用，减温减压装置是实现蒸汽压力和温度转换的专用设备。

随着石化装置升级换代、火电机组参数的升高，减温减压装置的工作参数越来越高，无论是蒸汽压力、蒸汽温度、还是蒸汽流量，变化范围越来越大，所以需要蒸汽转换装置的效率越来越高。

目前，市场上应用的减温减压装置一般都是设置独立的减压装置和减温装置，蒸汽的减压和减温是分两部分完成的。分体结构的减压部分和减温部分结合起来，整个装置非常庞大，而且减温和减压两个过程单独完成，所需要的蒸汽转换时间较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种减温减压阀，以解决减温减压装置的减压部分和减温部分为分体结构，整个装置非常庞大，且蒸汽转换时间较长的问题。本发明所采用的技术方案如下：

一种减温减压阀，包括阀体组件、阀盖组件和阀杆组件；

阀体组件包括阀体本体、节流套和阀座；阀体本体呈三通状，阀体本体的侧开口为蒸汽进口，阀体本体的下开口为蒸汽出口，节流套和阀座均呈桶状，节流套和阀座的底壁上均设有内孔，阀座设置在蒸汽出口的通径上，节流套套接在阀座的外部，阀座的下部设有第二节流孔组，节流套上设有第三节流孔组，阀座和节流套之间设有流道间隙，节流套和阀体本体之间设有流道间隙；

阀杆组件包括阀杆本体、保温管和阀瓣，阀杆本体的下端端面上加工有减温水内孔，减温水内孔的下端设有雾化喷嘴，减温水内孔顶端的侧壁上设有进水孔组，阀杆本体的下部套接有保温管，阀瓣的上部套接在阀杆本体上，阀瓣的下部套接在保温管上，阀瓣与保温管之间设有流道间隙，阀瓣的下部设有第一节流孔组，保温管的底端通过环形板与阀杆本体的外周相连，阀杆本体与保温管之间形成保温空腔，所述环形板上设有若干通透的保温气孔；

阀盖组件包括上下同轴相连的阀盖本体和套筒，阀盖本体的侧壁上设有减温水管，阀盖本体的下端与阀体本体的上开口密封连接，套筒的下端与阀座通过止口配合，套筒上设有第一稳流孔组；

阀杆组件贯穿阀盖组件，阀杆本体的上部与阀盖本体的顶端滑动密封配合，保温管的外周分别与节流套和阀座的底壁内孔相配合，阀瓣的外壁分别与阀座和套筒的内壁滑动配合；

开阀时，阀杆组件向上滑动，减温水管、进水孔组、减温水内孔、雾化喷嘴和蒸汽出口依次连通；蒸汽进口、第一稳流孔组、第一节流孔组、第二节流孔组、第三节流孔组和蒸汽出口依次连通；

关阀时，阀杆组件向下滑动，阀瓣密封阀座的上开口，阀盖本体的内壁密封进水孔组。

进一步的，保温管的下部设有收缩锥段和收缩直段，当阀瓣与阀座的密封结构相抵近时，收缩锥段与阀座底壁的内孔相配合。

进一步的，阀盖本体与阀体本体通过四合环连接，并通过密封圈密封。

进一步的，阀盖本体与阀杆本体通过填料滑动密封。

进一步的，阀瓣上设有若干上下通透的压力平衡孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、开阀时，阀杆组件向上滑动，减温水依次通过减温水管、进水孔组、减温水内孔和雾化喷嘴在蒸汽出口内喷出，形成低温水雾，高温高压蒸汽通过蒸汽进口、第一稳流孔组、第一节流孔组、第二节流孔组、第三节流孔组进入蒸汽出口，蒸汽得以稳流扩容减压，形成高温低压蒸汽，再与雾化的减温水在蒸汽出口内直接混合，形成低温低压蒸汽，本减温减压阀将减温和减压功能融为一个阀内，极大缩小了减温减压装置的体积。

2、由于阀杆内流经的减温水温度较低，如果高温蒸汽直接作用在阀杆本体上，由于内外部的温差较大，阀杆本体容易产生热应力，导致阀杆本体产生裂纹。所以高速蒸汽介质第一节流孔组出来之后，直接冲击在保温管上，保温管对阀杆本体进行保护，阻止高温蒸汽直接作用在阀杆本体上。高温蒸汽进入保温管内，同时保温管吸收高温介质能量，提前对减温水内孔中的减温水加热，使减温水的温度升高，粘度降低、张力变小，使喷出后的雾化减温水粒度更小，容易蒸发，加快雾化减温水的蒸发，提高减温效率。

3、高温高压蒸汽通过多级节流孔组减压之后，流速增高，由于第三节流孔组垂直于蒸汽出口管壁，蒸汽在接触到阀体本体后，转弯向下流动，直接剪切掉雾化喷嘴喷出的雾化减温水，在该区域形成湍流流动，加速雾化减温水的蒸发，缩短蒸汽温度转换的时间，提高减温效率。

4、在保温管下部设置有阻尼结构的收缩锥段，在阀门关闭过程中，阀座与阀瓣密封的面接触前，收缩锥段即提前穿入阀座底壁的内孔中，阀座底壁的内孔流通面积逐渐减小，使阀座内的蒸汽降低流出的截面积，带来气阻尼效果，从而实现减小关阀冲击力效果，保护阀门密封面。

附图说明

图1是本发明的开阀状态示意图；

图2是本发明的关阀状态示意图；

图3是阀体组件的结构示意图；

图4是阀杆组件的结构示意图；

图5是阀盖组件的结构示意图。

图中：1-阀体组件、11-阀体本体、12-阀座、13-节流套、14-蒸汽出口、15-第三节流孔组、16-第二节流孔组、17-蒸汽进口、2-阀杆组件、21-阀杆本体、22-进水孔组、23-减温水内孔、24-阀瓣、25-第一节流孔组、26-保温管、27-收缩锥段、28-保温气孔、29-雾化喷嘴、210-压力平衡孔、3-阀盖组件、31-阀盖本体、32-套筒、33-减温水管、4-密封圈、5-填料。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺栓连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认可在现有连接方式中找到至少一种连接方式实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择螺栓连接。

以下将结合附图，对本发明作进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。

实施例：如图1-5所示，一种减温减压阀，包括阀体组件1、阀盖组件3和阀杆组件2；

阀体组件1包括阀体本体11、节流套13和阀座12；阀体本体11呈三通状，阀体本体11的侧开口为蒸汽进口17，阀体本体11的下开口为蒸汽出口14，节流套13和阀座12均呈桶状，节流套13和阀座12的底壁上均设有内孔，阀座12设置在蒸汽出口14的通径上，节流套13套接在阀座12的外部，阀座12的下部设有第二节流孔组16，节流套13上设有第三节流孔组15，阀座12和节流套13之间设有流道间隙，节流套13和阀体本体11之间设有流道间隙；

阀杆组件2包括阀杆本体21、保温管26和阀瓣24，阀杆本体21的下端端面上加工有减温水内孔23，减温水内孔23的下端设有雾化喷嘴29，减温水内孔23顶端的侧壁上设有进水孔组22，阀杆本体21的下部套接有保温管26，阀瓣24的上部套接在阀杆本体21上，阀瓣24的下部套接在保温管26上，阀瓣24与保温管26之间设有流道间隙，阀瓣24的下部设有第一节流孔组25，保温管26的底端通过环形板与阀杆本体21的外周相连，阀杆本体21与保温管26之间形成保温空腔，所述环形板上设有若干通透的保温气孔28；

阀盖组件3包括上下同轴相连的阀盖本体31和套筒32，阀盖本体31设有阀杆内孔，阀盖本体31的侧壁上设有减温水管33，阀盖本体31的下端与阀体本体11的上开口密封连接，套筒32的下端与阀座12通过止口配合，套筒32上设有第一稳流孔组，阀瓣24的外周中部设有环形凸起部，环形凸起部与阀座12的上开口抵靠密封或分离；

阀杆组件2贯穿阀盖组件3，阀杆本体21的上部与阀盖本体31的顶端滑动密封配合，保温管26的外周分别与节流套13和阀座12的底壁内孔相配合，阀瓣24的外壁分别与阀座12和套筒32的内壁滑动配合；

开阀时，阀杆组件2向上滑动，减温水管33、进水孔组22、减温水内孔23、雾化喷嘴29和蒸汽出口14依次连通；蒸汽进口17、第一稳流孔组、第一节流孔组25、第二节流孔组16、第三节流孔组15和蒸汽出口14依次连通；

关阀时，阀杆组件2向下滑动，阀瓣24密封阀座12的上开口，阀盖本体31的内壁密封进水孔组22。

阀座12内孔的孔壁呈折线形，形成向轴心凸起的折角，保温管26的下部设有收缩锥段27和收缩直段，当阀瓣24与阀座12的密封结构相抵近时，收缩锥段27与阀座12底壁的内孔相配合。

阀盖本体31与阀体本体11通过四合环连接，并通过密封圈密封。

阀盖本体31与阀杆本体21通过填料滑动密封。

阀瓣24上设有若干上下通透的压力平衡孔210。

开阀时，阀杆组件2向上滑动，减温水依次通过减温水管33、进水孔组22、减温水内孔23和雾化喷嘴29在蒸汽出口14内喷出，形成低温水雾，高温高压蒸汽通过蒸汽进口17、第一稳流孔组、第一节流孔组25、第二节流孔组16、第三节流孔组15进入蒸汽出口14，蒸汽得以稳流扩容减压，形成高温低压蒸汽，再与雾化的减温水在蒸汽出口14内直接混合，形成低温低压蒸汽，本减温减压阀将减温和减压功能融为一个阀内，极大缩小了减温减压装置的体积。

由于阀杆本体21内流经的减温水温度较低，如果高温蒸汽直接作用在阀杆本体21上，由于内外部的温差较大，阀杆本体21容易产生热应力，导致阀杆本体21产生裂纹。所以高速蒸汽介质由第一节流孔组25流入阀瓣24内后，直接冲击在保温管26上，保温管26对阀杆本体21进行保护，阻止高温蒸汽直接作用在阀杆本体21上。高温蒸汽进入保温管26内，同时保温管26吸收高温介质能量，提前对减温水内孔23中的减温水加热，使减温水的温度升高，粘度降低、张力变小，使喷出后的雾化减温水粒度更小，容易蒸发，加快雾化减温水的蒸发，提高减温效率。

高温高压蒸汽通过多级节流孔组减压之后，流速增高，由于第三节流孔组15垂直于蒸汽出口14管壁，蒸汽在接触到阀体本体11后，转弯向下流动，直接剪切掉雾化喷嘴29喷出的雾化减温水，在该区域形成湍流流动，加速雾化减温水的蒸发，缩短蒸汽温度转换的时间，提高减温效率。

在保温管26下部设置有阻尼结构的收缩锥段27，在阀门关闭过程中，阀座12与阀瓣24的密封面接触前，收缩锥段27即提前穿入阀座12底壁的内孔中，阀座12底壁的内孔流通面积逐渐减小，使阀座12内的蒸汽降低流出的截面积，带来气阻尼效果，从而实现减小关阀冲击力效果，保护阀门密封面。

设蒸汽入口的蒸汽流量为Q，蒸汽先通过第一稳流孔组稳流，再通过第一节流孔组25进行扩容减压，第一节流孔组25的流通面积F₁由下式确定：

F₁= 1.2*Q/(a*μ₁*Ψ₁*sqr(P₁/V₁))

式中：

a为经验系数；

μ₁为蒸汽流经第一节流孔组的流量系数；

Ψ₁为蒸汽流经第一节流孔组的膨胀系数；

P₁为蒸汽入口的蒸汽压力；

V₁为蒸汽入口的蒸汽比容。

蒸汽通过第二节流孔组进一步扩容减压，第二节流孔组 16的流通面积F₂由下式确定：

F₂= Q/(a*μ₂*Ψ₂*sqr(P₂/V₂))

式中：

μ₂为蒸汽流经第二节流孔组的流量系数；

Ψ₂为蒸汽流经第二节流孔组的膨胀系数；

P₂为阀座内的蒸汽压力；

V₂为阀座内的蒸汽比容。

蒸汽通过第三节流孔组进一步扩容减压，第三节流孔组15的流通面积F₃由下式确定：

F₃=Q/(a*μ₃*Ψ₃*sqr(P₃/V₃))

式中：

μ₃为蒸汽流经第三节流孔组的流量系数；

Ψ₃为蒸汽流经第三节流孔组的膨胀系数；

P₃为节流套内的蒸汽压力；

V₃为节流套内的蒸汽比容。

减温水消耗量Q₀由下式确定：

Q₀=Q*(i₁-i₂)/(i₁-i₃)

式中：

i₁为蒸汽入口的蒸汽焓值；

i₂为蒸汽出口的蒸汽焓值；

i₃为减温水的焓值。

雾化喷嘴29的开孔面积由减温水消耗量Q₀决定，减温水内孔23内减温水的流速W₁由下式确定：

W₁= (Q₀*V₁)/(3.6*0.785*d₁ ²)

式中：d₁为减温水内孔的直径。

流速需要控制在一个较为合理的流速范围内，既能保障雾化效果，又能尽量避免振动的产生。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种减温减压阀，其特征在于：包括阀体组件（1）、阀盖组件（3）和阀杆组件（2）；

阀体组件（1）包括阀体本体（11）、节流套（13）和阀座（12）；阀体本体（11）呈三通状，阀体本体（11）的侧开口为蒸汽进口（17），阀体本体（11）的下开口为蒸汽出口（14），节流套（13）和阀座（12）均呈桶状，节流套（13）和阀座（12）的底壁上均设有内孔，阀座（12）设置在蒸汽出口（14）的通径上，节流套（13）套接在阀座（12）的外部，阀座（12）的下部设有第二节流孔组（16），节流套（13）上设有第三节流孔组（15），阀座（12）和节流套（13）之间设有流道间隙，节流套（13）和阀体本体（11）之间设有流道间隙；

阀杆组件（2）包括阀杆本体（21）、保温管（26）和阀瓣（24），阀杆本体（21）的下端端面上加工有减温水内孔（23），减温水内孔（23）的下端设有雾化喷嘴（29），减温水内孔（23）顶端的侧壁上设有进水孔组（22），阀杆本体（21）的下部套接有保温管（26），阀瓣（24）的上部套接在阀杆本体（21）上，阀瓣（24）的下部套接在保温管（26）上，阀瓣（24）与保温管（26）之间设有流道间隙，阀瓣（24）的下部设有第一节流孔组（25），保温管（26）的底端通过环形板与阀杆本体（21）的外周相连，阀杆本体（21）与保温管（26）之间形成保温空腔，所述环形板上设有若干通透的保温气孔（28）；

阀盖组件（3）包括上下同轴相连的阀盖本体（31）和套筒（32），阀盖本体（31）的侧壁上设有减温水管（33），阀盖本体（31）的下端与阀体本体（11）的上开口密封连接，套筒（32）的下端与阀座（12）通过止口配合，套筒（32）上设有第一稳流孔组；

阀杆组件（2）贯穿阀盖组件（3），阀杆本体（21）的上部与阀盖本体（31）的顶端滑动密封配合，保温管（26）的外周分别与节流套（13）和阀座（12）的底壁内孔相配合，阀瓣（24）的外壁分别与阀座（12）和套筒（32）的内壁滑动配合；

开阀时，阀杆组件（2）向上滑动，减温水管（33）、进水孔组（22）、减温水内孔（23）、雾化喷嘴（29）和蒸汽出口（14）依次连通；蒸汽进口（17）、第一稳流孔组、第一节流孔组（25）、第二节流孔组（16）、第三节流孔组（15）和蒸汽出口（14）依次连通；

关阀时，阀杆组件（2）向下滑动，阀瓣（24）密封阀座（12）的上开口，阀盖本体（31）的内壁密封进水孔组（22）。

2.根据权利要求1所述的一种减温减压阀，其特征在于：保温管（26）的下部设有收缩锥段（27）和收缩直段，当阀瓣（24）与阀座（12）的密封结构相抵近时，收缩锥段（27）与阀座（12）底壁的内孔相配合。

3.根据权利要求1所述的一种减温减压阀，其特征在于：阀盖本体（31）与阀体本体（11）通过四合环连接，并通过密封圈密封。

4.根据权利要求1所述的一种减温减压阀，其特征在于：阀盖本体（31）与阀杆本体（21）通过填料滑动密封。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种减温减压阀，其特征在于：阀瓣（24）上设有若干上下通透的压力平衡孔（210）。

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