CN115749981B - 一种切向进排气阀门 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切向进排气阀门，涉及阀门领域，流道内侧面与流道外侧面之间形成有可供气流通过的阀门流道，进气管和排气管分设于阀门流道的两端，进入阀门流道内的流体可在阀门流道的作用下自与进气管的连接端呈螺旋状向排气管流出；阀门流道沿轴线所在的方向依次被分割为进气区域、中部区域和排气区域；所述进气管通过流道外侧面切向连接于进气区域，所述进气区域中阀门流道的横截面积自与进气管的连接处向中部区域开始沿周向线性减小。本发明提供的切向进排气阀门，通过切向进排气，一方面能够降低气体的流动损失，另一方面能极大提升阀芯件处气流的均匀性，可有效降低阀门压损，同时减缓阀门振动。
Description
技术领域
本发明涉及阀门领域，具体涉及一种切向进排气阀门。
背景技术
以汽轮机常规的主汽阀和调节阀为例，目前汽轮机中这类阀门全开状态下的总压损失通常也都远大于常见的涡壳损失，而且阀门内的流动通常较为复杂、混乱，工程实际中的阀门还经常因此存在较大振动等工业顽疾。阀门的大压损强振动对机组经济性和安全性带来极大隐患。转变阀门设计思路，降低阀门压损、减缓阀门振动对工程实际大有裨益。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，本发明提供一种切向进排气阀门，通过切向进排气，一方面能够降低气体的流动损失，另一方面能极大提升阀芯件处气流的均匀性，可有效降低阀门压损，同时减缓阀门振动；通过改变阀门流道的横截面积、设置夹角α有利于引导流体高效快捷地由进气区域流入排气区域。
本发明采用的技术方案如下：
一种切向进排气阀门，包括进气管、排气管、流道内侧面和流道外侧面，所述流道内侧面与流道外侧面之间形成有可供气流通过的阀门流道，所述进气管和排气管分设于阀门流道的两端，进入阀门流道内的流体可在阀门流道的作用下自与进气管的连接端呈螺旋状向排气管流出；所述阀门流道沿轴线所在的方向依次被分割为进气区域、中部区域和排气区域，所述进气区域和中部区域之间形成有第一分割部，所述中部区域和排气区域之间形成有第二分割部；所述进气管通过流道外侧面切向连接于进气区域，所述进气区域中阀门流道的横截面积自与进气管的连接处向中部区域开始沿周向线性减小。
进一步地，所述流道内侧面是以轴线为旋转轴的旋转面；所述进气区域包括与进气管匹配的进气部、以及与中部区域匹配的过渡部；所述进气部的流道内侧面与流道外侧面相互配合形成上小下大的环形类棱台结构；所述过渡部一侧与进气部连接，另一侧与中部区域连接，所述过渡部的流道内侧面与流道外侧面相互配合形成上大下小的环形类倒棱台结构；所述过渡部与中部区域的交界处光滑过渡，且过渡部与中部区域交界处的切线与第一分割部所在的平面之间沿周向形成有相同的倾角β。
进一步地，所述过渡部的流道外侧面为周向旋转面，所述周向旋转面的旋转轴与流道内侧面的旋转轴共轴；所述进气部的流道外侧面为周向混合面，所述周向混合面为非旋转面，所述周向混合面与进气管及阀门流道的横截面积匹配。
进一步地，所述周向混合面与竖直平面之间形成有夹角α，所述夹角α的度数为5-15度。
进一步地，阀芯件设于流道内侧面所围空间内，当阀门关闭时，阀芯件与阀座的啮合点位于中部区域内靠近进气区域的一侧。
进一步地，所述中部区域的流道内侧面与流道外侧面相互配合使中部区域的纵截面形成倒八字型结构。
进一步地，所述排气管通过流道外侧面切向连接于排气区域底部。
进一步地，若干个所述进气管沿周向均布于进气区域，若干个所述进气管的进气方向均沿顺时针或者均沿逆时针方向排布。
进一步地，若干个所述排气管沿周向均布于排气区域，若干个所述排气管的排气方向均沿顺时针或者均沿逆时针方向排布，所述排气管的排气方向与进气管的进气方向相适配。
进一步地，所述进气管与排气管可并排、相对或形成夹角布置。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明在不改变阀芯件设计的前提下，仅通过改变阀壳的设计和进气管、排气管顺气流方向切向布置即可实现阀门气动性能和振动性能的较大提升，因而该发明布管灵活且能够在不增加阀门制造成本的前提下显著提高阀门性能；通过改变阀门流道的横截面积、设置夹角α有利于引导流体高效快捷地由进气区域流入排气区域；当采用单根进气管管径比较粗时，可以选用多管切向进气结构。
附图说明
图1是本发明切向进排气阀门的结构示意图；
图2是本发明切向进排气阀门的剖视图；
图3是本发明进气管与排气管相对布置的结构示意图；
图4是本发明进气管与排气管并排布置的结构示意图；
图5是本发明进气管与排气管形成夹角布置的结构示意图；
图6是本发明采用双进气排气结构的结构示意图。
图中标记：1-进气管，2-排气管，3-流道内侧面，4-流道外侧面，401-周向旋转面，402-周向混合面，5-进气区域，501-进气部，502-过渡部，6-中部区域，7-排气区域，8-第一分割部，9-第二分割部，10-阀门流道。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种切向进排气阀门，如图1-3所示，包括进气管1、排气管2、流道内侧面3和流道外侧面4，所述流道内侧面3与流道外侧面4之间形成有可供气流通过的阀门流道10，所述进气管1和排气管2分设于阀门流道10的两端，进入阀门流道10内的流体可在阀门流道10的作用下自与进气管1的连接端呈螺旋状向排气管2流出；所述阀门流道10沿轴线所在的方向依次被分割为进气区域5、中部区域6和排气区域7，所述进气区域5和中部区域6之间形成有第一分割部8，所述中部区域6和排气区域7之间形成有第二分割部9；所述进气管1通过流道外侧面4切向连接于进气区域5，所述进气区域5中阀门流道10的横截面积自与进气管1的连接处向中部区域6开始沿周向线性减小。
具体地说，通过进气管1可以实现阀门的切向进气，一方面使得阀壳内流动呈现方向一致性的旋流结构，有效降低了阀门流动损失，另一方面提升了中部区域6的周向流动均匀性，这种流动的周向均匀性会极大提升阀芯件周向受力的均匀性，因而也能较好地抑制阀芯件的振动。
所述流道内侧面3是以轴线为旋转轴的旋转面；所述进气区域5包括与进气管1匹配的进气部501、以及与中部区域6匹配的过渡部502；所述进气部501的流道内侧面3与流道外侧面4相互配合形成上小下大的环形类棱台结构；所述过渡部502一侧与进气部501连接，另一侧与中部区域6连接，所述过渡部502的流道内侧面3与流道外侧面4相互配合形成上大下小的环形类倒棱台结构；所述过渡部502与中部区域6的交界处光滑过渡，且过渡部502与中部区域6交界处的切线与第一分割部8所在的平面之间沿周向形成有相同的倾角β。倾角β根据阀门自身的尺寸来设定，确保过渡部502与中部区域6的交界处光滑即可。
所述过渡部502的流道外侧面4为周向旋转面401，所述周向旋转面401的旋转轴与流道内侧面3的旋转轴共轴；所述进气部501的流道外侧面4为周向混合面402，所述周向混合面402为非旋转面，所述周向混合面402与进气管1及阀门流道10的横截面积匹配，即因阀门流道10的横截面积随周向变化，周向混合面402也需相应做出调整，确保进气部501表面光滑过渡。
所述周向混合面402与竖直平面之间形成有夹角α，所述夹角α的度数为10度。具体地说，设置夹角α有利于引导流体高效快捷地由进气区域5流入排气区域7。
阀芯件设于流道内侧面3所围空间内，当阀门关闭时，阀芯件与阀座的啮合点位于中部区域6内靠近进气区域5的一侧。
所述中部区域6的流道内侧面3与流道外侧面4相互配合使中部区域6的纵截面形成倒八字型结构。
所述排气管2通过流道外侧面4切向连接于排气区域7底部。具体地说，由于采用切向进气结构后，气流在阀内周向的旋转效应较强，故设置切向的排气管2，这样可以更顺畅地排出气流。
单个所述进气管1布置于进气区域5，所述进气管1的进气方向沿顺时针排布。
单个所述排气管2布置于排气区域7，若干个所述排气管2的排气方向均沿顺时针排布，所述排气管2的排气方向与进气管1的进气方向相适配，可确保排气时气体能顺利流出。
所述进气管1与排气管2相对布置。
本实施例可以减小阀门10％-30％的总压损失，可以降低阀门约20％-50％的振动，这种效果在阀门中小开度时最为明显。
实施例2
实施例2替换了实施例1中进气管1与排气管2的布置方式，是实施例1的替换方案；进一步说明，相同的部件这里不再赘述，如图4所示，所述进气管1与排气管2并排布置。
实施例3
实施例3替换了实施例1中进气管1与排气管2的布置方式，是实施例1的替换方案；进一步说明，相同的部件这里不再赘述，如图5所示，
所述进气管1与排气管2形成夹角布置，所述夹角的度数为60度。具体地说，进气管1和排气管2之间的夹角包括但不限于60度，进气管1和排气管2的布置方向可随工程实际灵活选取任意角度布置，只需要保证进气管1和排气管2顺着气流方向布置，确保气体顺利流出即可。
实施例4
实施例4是对实施例1的替换方案；进一步说明，相同的部件这里不再赘述，如图6所示，当采用单根进气管1管径比较粗时，可以优选本实施例的双管切向进气结构。两个所述进气管1沿周向相对设置于进气区域5，两个所述进气管1的进气方向均沿顺时针方向排布。
与进气管1相对应，两个所述排气管2沿周向相对设置于排气区域7，两个所述排气管2的排气方向均沿顺时针方向排布。
本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (10)
1.一种切向进排气阀门，其特征在于，包括进气管、排气管、流道内侧面和流道外侧面，所述流道内侧面与流道外侧面之间形成有可供气流通过的阀门流道，所述进气管和排气管分设于阀门流道的两端，进入阀门流道内的流体可在阀门流道的作用下自与进气管的连接端呈螺旋状向排气管流出；所述阀门流道沿轴线所在的方向依次被分割为进气区域、中部区域和排气区域，所述进气区域和中部区域之间形成有第一分割部，所述中部区域和排气区域之间形成有第二分割部；所述进气管通过流道外侧面切向连接于进气区域，所述进气区域中阀门流道的横截面积自与进气管的连接处向中部区域开始沿周向线性减小。
2.如权利要求1所述的切向进排气阀门，其特征在于，所述流道内侧面是以轴线为旋转轴的旋转面；所述进气区域包括与进气管匹配的进气部、以及与中部区域匹配的过渡部；所述进气部的流道内侧面与流道外侧面相互配合形成上小下大的环形类棱台结构；所述过渡部一侧与进气部连接，另一侧与中部区域连接，所述过渡部的流道内侧面与流道外侧面相互配合形成上大下小的环形类倒棱台结构；所述过渡部与中部区域的交界处光滑过渡，且过渡部与中部区域交界处的切线与第一分割部所在的平面之间沿周向形成有相同的倾角β。
3.如权利要求2所述的切向进排气阀门，其特征在于，所述过渡部的流道外侧面为周向旋转面，所述周向旋转面的旋转轴与流道内侧面的旋转轴共轴；所述进气部的流道外侧面为周向混合面，所述周向混合面为非旋转面，所述周向混合面与进气管及阀门流道的横截面积匹配。
4.如权利要求3所述的切向进排气阀门，其特征在于，所述周向混合面与竖直平面之间形成有夹角α，所述夹角α的度数为5-15度。
5.如权利要求4所述的切向进排气阀门，其特征在于，阀芯件设于流道内侧面所围空间内，当阀门关闭时，阀芯件与阀座的啮合点位于中部区域内靠近进气区域的一侧。
6.如权利要求5所述的切向进排气阀门，其特征在于，所述中部区域的流道内侧面与流道外侧面相互配合使中部区域的纵截面形成倒八字型结构。
7.如权利要求6所述的切向进排气阀门，其特征在于，所述排气管通过流道外侧面切向连接于排气区域底部。
8.如权利要求7所述的切向进排气阀门，其特征在于，若干个所述进气管沿周向均布于进气区域，若干个所述进气管的进气方向均沿顺时针或者均沿逆时针方向排布。
9.如权利要求7所述的切向进排气阀门，其特征在于，若干个所述排气管沿周向均布于排气区域，若干个所述排气管的排气方向均沿顺时针或者均沿逆时针方向排布，所述排气管的排气方向与进气管的进气方向相适配。
10.如权利要求7所述的切向进排气阀门，其特征在于，所述进气管与排气管可并排、相对或形成夹角布置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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