CN115388176A - 一种适用于高压降小流量调节阀阀体结构 - Google Patents

一种适用于高压降小流量调节阀阀体结构 Download PDF

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Abstract

本发明是一种高压降小流量调节阀阀体结构，包括阀体(1)、副阀体(9)、阀座(5)、阀杆(2)和阀芯(3)，其特征在于，阀体(1)下表面与副阀体(9)上表面密封连接，阀体(1)和副阀体(9)中间形成空腔(10)；阀体(1)中心设有阀体中心通孔(11)，副阀体(9)设有副阀体中心通孔(91)；阀座(5)在空腔(10)内、并与阀体(1)下部内壁密封连接，使空腔(10)分成上空腔(101)和下空腔(102)两个空间；本发明正常调节范围是5～100％，在压力25MPa，流量100L/h的开合度为44％。本发明阀芯导向面积大、运行平稳，抗振能力强，满足系统小流量运行要求。

Description

一种适用于高压降小流量调节阀阀体结构
技术领域
本发明涉及一种高压降小流量调节阀阀体结构，该结构能够实现流经阀门的理论最高流量100L/h，阀前阀后压差约25MPa左右，控制调节阀实现0～100L/h流量过程中系统平稳运行的目的。
技术背景
背压的名词来源于Back Pressure。指的是后端的压力，通常指运动流体在密闭容器中沿其路径流动时，由于受到障碍物的阻碍而被施加的运动方面相反的压力。在设备中，背压用调节阀的主要功能是控制水、气体等的各类型流体介质的流动，通过调节阀体的开合度，配合设备内外部因素使阀体前封闭容器内形成一定的压力，压力可以调节。
在一种超临界水氧化装备中，需在流量100kg/h、阀前阀后压差25MPa(阀后压力按大气压计算)的高工况状态下运行，常规调节阀阀体结构，泄露量大，满足不了100kg/h小流量运行要求；压降大，容易产生闪蒸或气蚀等问题，闪蒸会带来大量的噪音，气蚀会严重损害阀门或下游管道，严重时会使阀门无法关严，造成质量和安全隐患。
发明内容
本发明涉及一种高压降小流量调节阀阀体结构，特别适合阀前阀后压差大的高压降小流量调节阀阀体结构。
一种高压降小流量调节阀阀体结构，包括阀体1、副阀体9、阀座5、阀杆2和阀芯3，其特征在于，阀体1下表面与副阀体9上表面密封连接，阀体1和副阀体9中间形成空腔10；阀体1中心设有阀体中心通孔11，副阀体9设有副阀体中心通孔91；阀座5在空腔10内、并与阀体1下部内壁密封连接，使空腔10分成上空腔101和下空腔102两个空间；在阀座5上表面密封连接有阀笼4，阀笼4和阀座5与阀体1的内壁之间有空隙12；
阀座5中心有自上而下的台阶通孔51；台阶通孔51在下空腔102内，台阶通孔51上部的直径小，下部的直径大；
阀杆2最下端连接有阀芯3，阀芯3下部壁上设有线形流通槽31，阀杆2和阀芯3穿过阀体中心通孔11，穿过阀笼4顶部中心，阀芯3插入阀座5中心的台阶通孔51下的台阶空间512；台阶通孔51的第一个台阶511以下的多个台阶每一个台阶都密封连接一个有限流孔板，限流孔板之间、限流孔板与阀体1之间、限流孔板与副阀体9之间形成多个空间，每个限流孔板上设有节流小孔；从副阀体中心通孔91从下至上进入下空腔102的液体，依次通过多个限流孔板的节流小孔，减压进入台阶空间512；再通过阀芯3的线形流通槽31进入阀笼4内，在阀笼4内壁设定高度设有节流小孔41，减压后的液体通过节流小孔41流入阀笼4和阀座5与阀体1的内壁之间有空隙，并通过阀体1侧壁上的出水通道14流出。
所述的阀体1下表面设有环形凹槽，副阀体9上表面设有环形凸台，副阀体9的环形凸台镶嵌在阀体1的环形凹槽内而进行密封连接的，环形凹槽内放置有密封圈6。
所述的台阶通孔51有三个台阶，在第二台阶上密封连接有限流孔板Ⅱ7，限流孔板Ⅱ7设有节流小孔Ⅱ71；第三台阶上密封连接有限流孔板Ⅰ8，限流孔板Ⅰ8设有节流小孔Ⅰ81。
所述的节流小孔Ⅱ71与节流小孔Ⅰ81有水平面上有距离。
本发明的技术优势：
1、本发明阀芯流通槽采用横截面积为三角形的线性流通槽，正常调节范围是5～100％，在压力25MPa，流量100L/h的开合度为44％。重新设计后的阀体结构紧凑，阀芯导向面积大、运行平稳，抗振能力强，满足系统小流量运行要求。
2、本发明通过进口副阀体节流、阀芯节流、阀座节流等三级降压、节流达到阀后常压的工况要求，液体流经阀体后多级缓慢降压后，避免产生闪蒸或气蚀等现象，保护阀体平稳可靠运行，同时满足系统工况要求。
附图说明
图1、本发明阀杆2和阀芯3连接在一起的结构示意图；
其中，(a)为本发明阀杆2和阀芯3的正视图；
(b)为本发明阀杆2和阀芯3的右视图；
(c)为本发明阀杆2和阀芯3的俯视图。
图2、本发明结构示意图；
图3、是图2中间的空腔10结构放大图。
其中，1为阀体，2为阀杆，3为阀芯，4为阀笼，5为阀座，6为密封圈，7为限流孔板ⅡⅠ，8为限流孔板Ⅰ，9为副阀体，10为空腔，11为阀体中心通孔，12为空隙，14为出水通道，41为节流小孔，71为节流小孔Ⅱ，81为节流小孔Ⅰ，101为上空腔，102为下空腔，511为第一个台阶，512为台阶空间。
具体实施方式
一种高压降小流量调节阀阀体结构，包括阀体1、副阀体9、阀座5、阀杆2和阀芯3，其特征在于，阀体1下表面与副阀体9上表面密封连接，阀体1和副阀体9中间形成空腔10；阀体1中心设有阀体中心通孔11，副阀体9设有副阀体中心通孔91；阀座5在空腔10内、并与阀体1下部内壁密封连接，使空腔10分成上空腔101和下空腔102两个空间；在阀座5上表面密封连接有阀笼4，阀笼4和阀座5与阀体1的内壁之间有空隙12；
阀座5中心有自上而下的台阶通孔51；台阶通孔51在下空腔102内，台阶通孔51上部的直径小，下部的直径大；
阀杆2最下端连接有阀芯3，阀芯3下部壁上设有线形流通槽31，阀杆2和阀芯3穿过阀体中心通孔11，穿过阀笼4顶部中心，阀芯3插入阀座5中心的台阶通孔51下的台阶空间512；台阶通孔51的第一个台阶511以下的多个台阶每一个台阶都密封连接一个有限流孔板，限流孔板之间、限流孔板与阀体1之间、限流孔板与副阀体9之间形成多个空间，每个限流孔板上设有节流小孔；从副阀体中心通孔91从下至上进入下空腔102的液体，依次通过多个限流孔板的节流小孔，减压进入台阶空间512；再通过阀芯3的线形流通槽31进入阀笼4内，在阀笼4内壁设定高度设有节流小孔41，减压后的液体通过节流小孔41流入阀笼4和阀座5与阀体1的内壁之间有空隙，并通过阀体1侧壁上的出水通道14流出。
所述的阀体1下表面设有环形凹槽，副阀体9上表面设有环形凸台，副阀体9的环形凸台镶嵌在阀体1的环形凹槽内而进行密封连接的，环形凹槽内放置有密封圈6。
所述的台阶通孔51有三个台阶，在第二台阶上密封连接有限流孔板Ⅱ7，限流孔板Ⅱ7设有节流小孔Ⅱ71；第三台阶上密封连接有限流孔板Ⅰ8，限流孔板Ⅰ8设有节流小孔Ⅰ81。
所述的节流小孔Ⅱ71与节流小孔Ⅰ81有水平面上有距离。
本发明的目的在于提供一种调节阀阀体结构，能够实现：
1、100kg/h小流量运行。
2、阀前阀后压差25MPa高压降下平稳运行。
具体设计方案如下：
1、小流量设计
阀芯直径5-8mm，为减少阀芯与阀座由于间隙过大而造成液体流量过大现象，阀芯与阀座采用圆柱体滑动配合，配合间隙控制在0.015mm以内。压力22～28MPa时，阀门开启后的最小流量为25～30(±2)L/h，可精准控制流量大小。
阀芯开度流通槽采用横截面为三角形的线性流通槽(见图一)，有效正常调节范围是5～100％，开合度5％时过流面积0.1mm2，开合度100％时过流面积0.424mm2，过流面积确认后，通过计算，符合阀门设计标准。
新设计的阀体结构紧凑，阀芯导向面积大、运行平稳，抗振能力强，最小流量及使用流量均满足设计要求。
2、节流、降压设计
因为阀前阀后液体压差较大，想要满足阀后常压需多级节流、降压，故设计思路为进口副阀体节流、阀芯节流、阀座节流等三级降压、节流以达到阀后常压的工况要求。
液体在阀门内的流动方向：液体由9副阀体流入，依次流经8限流孔板Ⅰ、7限流孔板Ⅱ、3阀芯、4阀笼，最后由1阀体出口流出(见图二)。
具体措施：
1)阀座底部进口出，采用双错位小孔节流；
2)控制阀芯、阀座装配关系(0.015mm以内)，减少配合间隙泄漏，同时，液体新设计的阀芯过流槽，梯次节流；
3)阀笼在筒壁两侧小孔节流降压。
实施案例1
阀门阀芯直径设计为6mm，阀芯与阀座采用圆柱体滑动配合，配合间隙控制在0.015mm以内。在压力25MPa时，阀门开启后的最小流量为25L/h。
阀芯开度流通槽采用横截面为三角形的线性流通槽，此阀芯在压力25MPa，流量100L/h的开合度为44％，符合阀门设计标准。

Claims (4)

1.一种高压降小流量调节阀阀体结构，包括阀体(1)、副阀体(9)、阀座(5)、阀杆(2)和阀芯(3)，其特征在于，阀体(1)下表面与副阀体(9)上表面密封连接，阀体(1)和副阀体(9)中间形成空腔(10)；阀体(1)中心设有阀体中心通孔(11)，副阀体(9)设有副阀体中心通孔(91)；阀座(5)在空腔(10)内、并与阀体(1)下部内壁密封连接，使空腔(10)分成上空腔(101)和下空腔(102)两个空间；在阀座(5)上表面密封连接有阀笼(4)，阀笼(4)和阀座(5)与阀体(1)的内壁之间有空隙(12)；
阀座(5)中心有自上而下的台阶通孔(51)；台阶通孔(51)在下空腔(102)内，台阶通孔(51)上部的直径小，下部的直径大；
阀杆(2)最下端连接有阀芯(3)，阀芯(3)下部壁上设有线形流通槽(31)，阀杆(2)和阀芯(3)穿过阀体中心通孔(11)，穿过阀笼(4)顶部中心，阀芯(3)插入阀座(5)中心的台阶通孔(51)下的台阶空间(512)；台阶通孔(51)的第一个台阶(511)以下的多个台阶每一个台阶都密封连接一个有限流孔板，限流孔板之间、限流孔板与阀体(1)之间、限流孔板与副阀体(9)之间形成多个空间，每个限流孔板上设有节流小孔；从副阀体中心通孔(91)从下至上进入下空腔(102)的液体，依次通过多个限流孔板的节流小孔，减压进入台阶空间(512)；再通过阀芯(3)的线形流通槽(31)进入阀笼(4)内，在阀笼(4)内壁设定高度设有节流小孔(41)，减压后的液体通过节流小孔(41)流入阀笼(4)和阀座(5)与阀体(1)的内壁之间有空隙，并通过阀体(1)侧壁上的出水通道(14)流出。
2.根据权利要求1所述的一种高压降小流量调节阀阀体结构，其特征在于，阀体(1)下表面设有环形凹槽，副阀体(9)上表面设有环形凸台，副阀体(9)的环形凸台镶嵌在阀体(1)的环形凹槽内而进行密封连接的，环形凹槽内放置有密封圈(6)。
3.根据权利要求1所述的一种高压降小流量调节阀阀体结构，其特征在于，所述的台阶通孔(51)有三个台阶，在第二台阶上密封连接有限流孔板Ⅱ(7)，限流孔板Ⅱ(7)设有节流小孔Ⅱ(71)；第三台阶上密封连接有限流孔板Ⅰ(8)，限流孔板Ⅰ(8)设有节流小孔Ⅰ(81)。
4.根据权利要求3所述的一种高压降小流量调节阀阀体结构，其特征在于，节流小孔Ⅱ(71)与节流小孔Ⅰ(81)有水平面上有距离。
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