CN116104950B - 一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀 - Google Patents

Abstract

一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，属于阀门技术领域，本发明为了解决高参数锅炉蒸汽截止阀的使用寿命短和密封性能降低的问题。包括阀体、组合阀瓣、节流套筒和阀杆，节流套筒设置在阀体的截止控制口通径上，节流套筒的底部内壁上设有阀座结构，组合阀瓣通过阀杆滑动设置在节流套筒内，介质进口通过节流套筒侧壁的流通孔和介质出口连通，小开度状态下，组合阀瓣和节流套筒之间形成气流牺牲区，气流牺牲区与开阀间隙形成迷宫形流道，介质通过迷宫形流道进入介质出口，关阀密封面远离介质的冲涮，对关阀密封面进行保护，延长阀门使用寿命。

Description

一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，尤其涉及一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，安装在火力发电锅炉锅筒顶端或主蒸汽集汽集箱系统具有背压的位置。

背景技术

锅炉蒸汽截止阀长期在高温、高压下使用，工作条件十分恶劣。特别是近年来，对很多大、中型机组要求调峰运行。机组的启停频繁和负荷大幅度波动，导致蒸汽截止阀不可避免地会受到交变热应力及压力等的冲击，影响其使用寿命。

现有的高参数锅炉用蒸汽截止阀存在以下几处不足：

1、传统的蒸汽截止阀介质直接冲刷阀瓣和阀座的密封面，特别是截止阀处于小开度的状态下，介质流速较高，密封面受到介质的冲涮，导致阀门的使用寿命缩短。

2、锅炉用蒸汽截止阀的工作温度高，阀体形状不规则，受热后阀座密封面膨胀不均，但传统“死阀瓣”变形有限，不能补偿阀座的不均匀变形，使阀门的密封性能降低。

综上所述，亟需一种带有辅助阀瓣结构，可以使蒸汽截止阀进行优化，解决蒸汽截止阀的使用寿命短和密封性能降低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，以解决高参数锅炉蒸汽截止阀的使用寿命短和密封性能降低的问题。本发明所采用的技术方案如下：

一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，包括阀体、组合阀瓣、节流套筒和阀杆，阀体上设有介质进口、介质出口和截止控制口；

节流套筒的底部内壁上设有气流挡环结构，气流挡环结构的内端设有阀座结构，阀座结构高于气流挡环结构，节流套筒上设有若干介质流通孔，节流套筒设置在截止控制口的通径上，节流套筒的顶端与截止控制口相配合，节流套筒的底端与截止控制口密封连接，节流套筒的中部与截止控制口之间设有工作空间；

组合阀瓣包括主阀瓣和辅助阀瓣，辅助阀瓣包括由上至下依次同轴相连的定位环、连接管段和保护翼，保护翼的内周设有环形的弹性唇，弹性唇的下端面为关阀密封面，保护翼的下端面与弹性唇的下端面之间的距离为组合阀瓣行程的十分之一，辅助阀瓣套接在主阀瓣的下部，连接管段与主阀瓣螺纹连接，定位环与主阀瓣套接定位，且两者接缝满焊密封，辅助阀瓣的外径和主阀瓣的上部外径对齐，以形成组合阀瓣的外周面，组合阀瓣的外周面与节流套筒的内壁滑动配合；

阀体的顶端设有填料座，阀杆的下端穿过填料座，并与组合阀瓣相连，阀杆与填料座之间通过填料组件密封；

开阀时，阀杆带动组合阀瓣上滑，阀座结构的内孔和若干介质流通孔敞开，介质进口依次与所述工作空间、若干介质流通孔、阀座结构的内孔和介质出口连通；

关阀时，阀杆带动组合阀瓣下滑，弹性唇与阀座结构抵靠密封，组合阀瓣的外周封堵若干介质流通孔；

弹性唇和阀座结构之间的开阀间隙距离小于组合阀瓣行程的十分之一时，保护翼和气流挡环结构之间形成气流牺牲区，所述气流牺牲区与所述开阀间隙形成迷宫形流道，介质由节流套筒底部的多个介质流通孔进入节流套筒内，再由所述气流牺牲区绕过保护翼，然后由所述开阀间隙绕过阀座结构，最后由介质出口流出所述蒸汽截止阀。

进一步的，弹性唇的上端面为斜面，弹性唇为由外向内逐渐变薄的环形结构，保护翼、弹性唇和主阀瓣合围形成密封背压腔，主阀瓣的底部与弹性唇的上端面之间形成蒸汽间隙通道，所述密封背压腔通过蒸汽间隙通道与介质出口连通。

进一步的，所述的填料座的截面呈阶梯形，填料座下部的第一阶梯上布置自密封填料，填料座通过自密封填料与阀体密封，填料座上部的第二阶梯上布置定位挡环，定位挡环与截止控制口之间布置四分环，四分环通过均压环对自密封填料抵靠限位。

进一步的，轴承室和阀体通过支架相连，阀杆螺母通过推力轴承转动设置在轴承室内，阀杆的顶端设有螺纹段，所述螺纹段与阀杆螺母螺纹配合，执行器与阀杆螺母相连，阀杆上设有导向块，支架上设有竖向的导向槽，导向块与所述导向槽滑动配合。

进一步的，还包括压环，压环的外周与截止控制口螺纹连接，压环通过密封垫片与节流套筒上下相抵，压环拧紧后，压环与截止控制口之间的连接螺纹通过满焊密封。

进一步的，主阀瓣的上端面上设有连接螺孔，连接螺孔的底面上设有沉台，阀杆的下端设有凸缘，凸缘的外周与所述沉台的内壁相配合，阀杆上套接有阀瓣透盖，阀瓣透盖的外周与所述连接螺孔螺纹配合，并且将凸缘限位在沉台的底面和阀瓣透盖之间。

进一步的，填料座的内孔上端设有填料函，填料压盖通过填料组件将填料挡环压在所述填料函的底面上。

进一步的，填料组件包括由上至下依次相抵的第一盘根填料、石墨填料和第二盘根填料。

进一步的，截止控制口的底部设有密封挡环结构，节流套筒通过金属压垫与所述密封挡环结构抵靠密封。

进一步的，辅助阀瓣为7718不锈钢阀瓣。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、弹性唇和阀座结构之间的开阀间隙距离小于组合阀瓣行程的十分之一时，称之为小开度状态，本发明设计了一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，组合式的阀瓣结构设计，其分为主阀瓣与辅助阀瓣两部分，辅助阀瓣上设置有保护翼、弹性唇、定位环及密封面。当阀门处于小开度状态时，介质被引导到保护翼和节流套筒共同围成的流速最高的气流牺牲区，这会使阀座结构和弹性唇的关阀密封面远离介质的冲涮，对关阀密封面进行保护，延长阀门使用寿命。

2、本发明设计了一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，主阀瓣和辅助阀瓣之间设置有蒸汽间隙通道及密封背压腔，介质可以通过蒸汽间隙通道流入密封背压腔，介质下压弹性唇，使其变形，以提高关阀时密封面的比压。

附图说明

图1是本发明关阀状态的结构示意图；

图2是本发明开阀状态的结构示意图；

图3是节流套筒的剖视图；

图4是组合阀瓣的剖视图；

图5是主阀瓣的剖视图；

图6是辅助阀瓣的剖视图；

图7是阀杆的结构示意图；

图8是填料座的剖视图；

图9是关阀状态阀座结构和弹性唇的配合示意图；

图10是小开度状态介质流经气流牺牲区与开阀间隙形成的迷宫形流道的示意图；

图11是图2的A处放大图；

图12是弹性唇的截面示意图。

图中：1-阀体、11-介质进口、12-截止控制口、13-介质出口、14-工作空间、2-节流套筒、21-气流挡环结构、22-阀座结构、23-介质流通孔、3-组合阀瓣、31-主阀瓣、311-连接螺孔、312-沉台、32-辅助阀瓣、321-定位环、322-连接管段、323-保护翼、324-弹性唇、33-密封背压腔、34-蒸汽间隙通道、35-阀瓣透盖、4-填料座、41-填料组件、42-填料压盖、43-填料挡环、44-自密封填料、45-均压环、46-定位挡环、47-四分环、48-第一阶梯、49-第二阶梯、410-填料函、5-压环、6-阀杆、61-导向块、62-螺纹段、63-凸缘、7-支架、8-轴承室、9-阀杆螺母。

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1-11所示，一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，包括阀体1、组合阀瓣3、节流套筒2和阀杆6，阀体1上设有介质进口11、介质出口13和截止控制口12；

节流套筒2的底部内壁上设有气流挡环结构21，气流挡环结构21的内端设有阀座结构22，阀座结构22的上端面为关阀密封面，阀座结构22高于气流挡环结构21，节流套筒2上设有若干介质流通孔23，节流套筒2设置在截止控制口12的通径上，节流套筒2的顶端与截止控制口12相配合，节流套筒2的底端与截止控制口12密封连接，节流套筒2的中部与截止控制口12之间设有工作空间14，介质进口11与所述工作空间14连通，介质出口13与截止控制口12的底端连通；

组合阀瓣3包括主阀瓣31和辅助阀瓣32，辅助阀瓣32包括由上至下依次同轴相连的定位环321、连接管段322和保护翼323，保护翼323呈管套形，保护翼323的内周设有环形的弹性唇324，弹性唇324的下端面为关阀密封面，保护翼323的下端面与弹性唇324的下端面之间的距离为组合阀瓣3行程的十分之一，阀座结构22的上端面与气流挡环结构21的上端面之间的距离略大于组合阀瓣3行程的十分之一，辅助阀瓣32套接在主阀瓣31的下部，连接管段322与主阀瓣31螺纹连接，定位环321与主阀瓣31套接定位，且两者接缝满焊密封，辅助阀瓣32的外径和主阀瓣31的上部外径对齐，以形成组合阀瓣3的外周面，组合阀瓣3的外周面与节流套筒2的内壁滑动配合，弹性唇324与阀座结构22抵靠密封或分离；

阀体1的顶端设有填料座4，阀杆6的下端穿过填料座4，并与组合阀瓣3相连，阀杆6与填料座4之间通过填料组件41密封；

开阀时，阀杆6带动组合阀瓣3上滑，阀座结构22的内孔和若干介质流通孔23敞开，介质进口11依次与所述工作空间14、若干介质流通孔23、阀座结构22的内孔和介质出口13连通；

关阀时，阀杆6带动组合阀瓣3下滑，弹性唇324与阀座结构22抵靠密封，组合阀瓣3的外周封堵若干介质流通孔23；

弹性唇324和阀座结构22之间的开阀间隙距离小于组合阀瓣3行程的十分之一时，保护翼323和气流挡环结构21之间形成气流牺牲区，所述气流牺牲区与所述开阀间隙形成迷宫形流道，介质由节流套筒2底部的多个介质流通孔23进入节流套筒2内，再由所述气流牺牲区绕过保护翼323，然后由所述开阀间隙绕过阀座结构22，最后由介质出口13流出所述蒸汽截止阀。

弹性唇324和阀座结构22之间的开阀间隙距离小于组合阀瓣3行程的十分之一时，称之为小开度状态，本发明设计了一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，组合式的阀瓣结构设计，其分为主阀瓣与辅助阀瓣两部分，辅助阀瓣上设置有保护翼、弹性唇、定位环及密封面。当阀门处于小开度状态时，介质被引导到保护翼和节流套筒共同围成的流速最高的气流牺牲区，这会使阀座结构22和弹性唇324的关阀密封面远离介质的冲涮，对关阀密封面进行保护，延长阀门使用寿命。

弹性唇324的上端面为斜面，弹性唇324为由外向内逐渐变薄的环形结构，保护翼323、弹性唇324和主阀瓣31合围形成密封背压腔33，主阀瓣31的底部与弹性唇324的上端面之间形成蒸汽间隙通道34，所述密封背压腔33通过蒸汽间隙通道34与介质出口13连通。

本发明设计了一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，主阀瓣31和辅助阀瓣32之间设置有蒸汽间隙通道34及密封背压腔33，介质可以通过蒸汽间隙通道34流入密封背压腔33，介质下压弹性唇324，使其变形，以提高关阀时密封面的比压。

在背压作用下，弹性唇324的变形量δ由下式确定：

；

式中：

为背压模量系数；

为弹性唇形状系数；

A为半径系数；

为弹性唇密封面内半径；

通过下式确定：

；

通过下式确定：

；

A通过下式确定：

；

式中：

为阀门背压；

E为材料弹性模数；

b为弹性唇的密封面宽度；

a为弹性唇的内端厚度；

θ为弹性唇上下端面之间的夹角。

阀门背压

根据实际情况确定，弹性唇的变形量δ应控制在0.1mm内。

所述的填料座4的截面呈阶梯形，填料座4下部的第一阶梯48上布置自密封填料44，填料座4通过自密封填料44与阀体1密封，填料座4上部的第二阶梯49上布置定位挡环46，定位挡环46与截止控制口12之间布置四分环47，四分环47通过均压环45对自密封填料44抵靠限位。

轴承室8和阀体1通过支架7相连，阀杆螺母9通过推力轴承转动设置在轴承室8内，阀杆6的顶端设有螺纹段62，所述螺纹段62与阀杆螺母9螺纹配合，执行器与阀杆螺母9相连，阀杆6上设有导向块61，支架7上设有竖向的导向槽，导向块61与所述导向槽滑动配合。

还包括压环5，压环5的外周与截止控制口12螺纹连接，压环5通过密封垫片与节流套筒2上下相抵，压环5拧紧后，压环5与截止控制口12之间的连接螺纹通过满焊密封。

主阀瓣31的上端面上设有连接螺孔311，连接螺孔311的底面上设有沉台312，阀杆6的下端设有凸缘63，凸缘63的外周与所述沉台312的内壁相配合，阀杆6上套接有阀瓣透盖35，阀瓣透盖35的外周与所述连接螺孔311螺纹配合，并且将凸缘63限位在沉台312的底面和阀瓣透盖35之间。

填料座4的内孔上端设有填料函410，填料压盖42通过填料组件41将填料挡环43压在所述填料函410的底面上。

填料组件41包括由上至下依次相抵的第一盘根填料、石墨填料和第二盘根填料。

截止控制口12的底部设有密封挡环结构，节流套筒2通过金属压垫与所述密封挡环结构抵靠密封，拆卸维修方便。

辅助阀瓣32为7718不锈钢阀瓣，7718不锈钢材质的弹性及抗冲刷性能优异。

以上实施例只是对本发明的示例性说明，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，只要没有超出本发明的精神实质，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：包括阀体（1）、组合阀瓣（3）、节流套筒（2）和阀杆（6），阀体（1）上设有介质进口（11）、介质出口（13）和截止控制口（12）；

节流套筒（2）的底部内壁上设有气流挡环结构（21），气流挡环结构（21）的内端设有阀座结构（22），阀座结构（22）高于气流挡环结构（21），节流套筒（2）上设有若干介质流通孔（23），节流套筒（2）设置在截止控制口（12）的通径上，节流套筒（2）的顶端与截止控制口（12）相配合，节流套筒（2）的底端与截止控制口（12）密封连接，节流套筒（2）的中部与截止控制口（12）之间设有工作空间（14）；

组合阀瓣（3）包括主阀瓣（31）和辅助阀瓣（32），辅助阀瓣（32）包括由上至下依次同轴相连的定位环（321）、连接管段（322）和保护翼（323），保护翼（323）的内周设有环形的弹性唇（324），弹性唇（324）的下端面为关阀密封面，保护翼（323）的下端面与弹性唇（324）的下端面之间的距离为组合阀瓣（3）行程的十分之一，辅助阀瓣（32）套接在主阀瓣（31）的下部，连接管段（322）与主阀瓣（31）螺纹连接，定位环（321）与主阀瓣（31）套接定位，且两者接缝满焊密封，辅助阀瓣（32）的外径和主阀瓣（31）的上部外径对齐，以形成组合阀瓣（3）的外周面，组合阀瓣（3）的外周面与节流套筒（2）的内壁滑动配合；

阀体（1）的顶端设有填料座（4），阀杆（6）的下端穿过填料座（4），并与组合阀瓣（3）相连，阀杆（6）与填料座（4）之间通过填料组件（41）密封；

开阀时，阀杆（6）带动组合阀瓣（3）上滑，阀座结构（22）的内孔和若干介质流通孔（23）敞开，介质进口（11）依次与所述工作空间（14）、若干介质流通孔（23）、阀座结构（22）的内孔和介质出口（13）连通；

关阀时，阀杆（6）带动组合阀瓣（3）下滑，弹性唇（324）与阀座结构（22）抵靠密封，组合阀瓣（3）的外周封堵若干介质流通孔（23）；

弹性唇（324）和阀座结构（22）之间的开阀间隙距离小于组合阀瓣（3）行程的十分之一时，保护翼（323）和气流挡环结构（21）之间形成气流牺牲区，所述气流牺牲区与所述开阀间隙形成迷宫形流道，介质由节流套筒（2）底部的多个介质流通孔（23）进入节流套筒（2）内，再由所述气流牺牲区绕过保护翼（323），然后由所述开阀间隙绕过阀座结构（22），最后由介质出口（13）流出所述蒸汽截止阀。

2.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：弹性唇（324）的上端面为斜面，弹性唇（324）为由外向内逐渐变薄的环形结构，保护翼（323）、弹性唇（324）和主阀瓣（31）合围形成密封背压腔（33），主阀瓣（31）的底部与弹性唇（324）的上端面之间形成蒸汽间隙通道（34），所述密封背压腔（33）通过蒸汽间隙通道（34）与介质出口（13）连通。

3.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：所述的填料座（4）的截面呈阶梯形，填料座（4）下部的第一阶梯（48）上布置自密封填料（44），填料座（4）通过自密封填料（44）与阀体（1）密封，填料座（4）上部的第二阶梯（49）上布置定位挡环（46），定位挡环（46）与截止控制口（12）之间布置四分环（47），四分环（47）通过均压环（45）对自密封填料（44）抵靠限位。

4.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：轴承室（8）和阀体（1）通过支架（7）相连，阀杆螺母（9）通过推力轴承转动设置在轴承室（8）内，阀杆（6）的顶端设有螺纹段（62），所述螺纹段（62）与阀杆螺母（9）螺纹配合，执行器与阀杆螺母（9）相连，阀杆（6）上设有导向块（61），支架（7）上设有竖向的导向槽，导向块（61）与所述导向槽滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：还包括压环（5），压环（5）的外周与截止控制口（12）螺纹连接，压环（5）通过密封垫片与节流套筒（2）上下相抵，压环（5）拧紧后，压环（5）与截止控制口（12）之间的连接螺纹通过满焊密封。

6.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：主阀瓣（31）的上端面上设有连接螺孔（311），连接螺孔（311）的底面上设有沉台（312），阀杆（6）的下端设有凸缘（63），凸缘（63）的外周与所述沉台（312）的内壁相配合，阀杆（6）上套接有阀瓣透盖（35），阀瓣透盖（35）的外周与所述连接螺孔（311）螺纹配合，并且将凸缘（63）限位在沉台（312）的底面和阀瓣透盖（35）之间。

7.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：填料座（4）的内孔上端设有填料函（410），填料压盖（42）通过填料组件（41）将填料挡环（43）压在所述填料函（410）的底面上。

8.根据权利要求7所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：填料组件（41）包括由上至下依次相抵的第一盘根填料、石墨填料和第二盘根填料。

9.根据权利要求1所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：截止控制口（12）的底部设有密封挡环结构，节流套筒（2）通过金属压垫与所述密封挡环结构抵靠密封。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种带有组合阀瓣的蒸汽截止阀，其特征在于：辅助阀瓣（32）为7718不锈钢阀瓣。

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