CN117759724A - 一种控温阀门及其控温驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种控温阀门及其控温驱动方法，驱动壳体与阀体连接，驱动活塞位于驱动壳体内，并将驱动壳体分成向下驱动腔和向上驱动腔，阀体内设置驱动阀杆，驱动阀杆的一端设置阀芯，驱动阀杆的另一端伸出阀体后与驱动活塞连接，驱动活塞能够驱动驱动阀杆带动阀芯相对于阀体上下移动；驱动壳体上设置与向下驱动腔相连通的第一进液口和第一出液口、与向上驱动腔相连通的第二进液口和第二出液口，第一进液口和第二进液口经驱动流入通道与主通道连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道与主通道相连通；驱动阀杆与阀体之间设置隔热结构；阀体外部设置热换板，驱动流入通道和驱动流出通道均能与热换板进行热换。具备好的密封性能和耐高温性能。

Description

一种控温阀门及其控温驱动方法

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种控温阀门及其控温驱动方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着现有流体输送技术的不断发展，管路输送越来越多的应用于石油石化、采矿输送、消防供水等各类领域之中，配套的阀门种类也越来越多，各种设计方案层出不穷，对于阀门密封性能要求越来越高。现有高温高压阀门多采用多级减速器驱动方式驱动，减速器结构复杂，占用空间大，且不易于进行智能化控制驱动，同时不易维修，若出现驱动失效，易造成安全隐患。阀门的填料位置结构多为石墨或高分子材料，高分子材料密封性能好，但不耐高低温。石墨填料耐温性能好，但使用过程中易产生填料磨损导致阀杆位置密封性能降低，出现介质泄漏，引发危险。同时，由于部分管道输送介质为高温高压介质，流体压力大造成阀门驱动扭矩较大，介质温度高易影响自力式或先导式驱动正常使用及使用寿命。故当前的阀门不能同时具备好的密封性能、耐高温性能、驱动结构紧凑及高温介质时，较小的阀门驱动扭矩。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种控温阀门及其控温驱动方法，该阀门具备良好的密封性能和耐高温性能，在输送介质为高温介质时，阀门驱动扭矩较小，且采用自力式驱动方式进行阀门驱动，相对传统电驱、气动，驱动体积紧凑，无需外源驱动力，节能环保。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种控温阀门，包括驱动壳体、驱动活塞和阀体，驱动壳体与阀体连接，驱动活塞位于驱动壳体内，并将驱动壳体分成向下驱动腔和向上驱动腔，驱动活塞能够沿驱动壳体上下移动，阀体的一端设置主通道，阀体内设置驱动阀杆，驱动阀杆的一端设置阀芯，驱动阀杆的另一端伸出阀体后与驱动活塞连接，驱动活塞能够驱动驱动阀杆带动阀芯相对于阀体上下移动，调节主通道的流通截面积；驱动壳体上设置与向下驱动腔相连通的第一进液口和第一出液口、与向上驱动腔相连通的第二进液口和第二出液口，第一进液口和第二进液口经驱动流入通道与主通道连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道与主通道相连通；驱动阀杆与阀体之间设置隔热结构；阀体外部设置热换板，驱动流入通道和驱动流出通道均能与热换板进行热换。

进一步的，阀体的第一端与驱动壳体连接，在阀体的第一端与驱动阀杆之间设置密封件，驱动阀杆能够相对于密封件上下移动。

进一步的，密封件与驱动壳体之间设置隔热压板，驱动阀杆从阀体中穿出后，穿过隔热压板与驱动活塞连接，驱动阀杆能够相对于隔热压板上下移动。

进一步的，阀体内沿轴向设置多个隔热结构，多个隔热结构均位于密封件与阀芯之间；驱动阀杆的一端与阀芯连接，另一端穿过多个隔热结构后与驱动活塞连接；驱动阀杆与隔热结构之间设置间隙，且驱动阀杆能够相对于隔热结构上下移动。

进一步的，相邻隔热结构之间设置介质热换腔，介质热换腔能够与热换板进行热换。

进一步的，隔热结构与驱动阀杆之间的间隙，沿驱动阀杆的轴向，从连接阀芯的一端向另一端逐渐缩小。

进一步的，阀芯包括上密封面和下密封面，阀芯能够跟随驱动阀杆向下运动，至下密封面与主通道相接触，将主通道截止；能够跟随驱动阀杆向上运动，至上密封面与隔热结构密封接触。

进一步的，主通道包括主流入通道和主流出通道；第一进液口和第二进液口经驱动流入通道与主流入通道相连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道与主流出通道相连通。

进一步的，驱动壳体上还设置旁通进液口，旁通进液口与向下驱动腔相连通。

第二方面，提出了第一方面提出的一种控温阀门的控温驱动方法，包括：

控制主通道中的介质经驱动流入通道和第二进液口进入向上驱动腔，驱动驱动活塞向上移动，进而带动驱动阀杆和阀芯向上移动，增大主通道的流通截面积；

控制主通道中的介质经驱动流入通道和第一进液口进入向下驱动腔，驱动驱动活塞向下移动，进而带动驱动阀杆和阀芯向下移动，减小主通道的流通截面积。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过驱动流入通道和驱动流出通道，将主通道与向下驱动腔和向上驱动腔相连通，使得主通道中运输的介质能够进入向下驱动腔和向上驱动腔，从而驱动驱动活塞带动驱动阀杆上下移动，从而实现了采用自力式驱动方式对阀门进行驱动，相对传统电驱/气动，驱动体积紧凑，无需外源驱动力，节能环保。

2、本发明的驱动流入通道和驱动流出通道均能与热换板进行热换，从而降低进入向下驱动腔和向上驱动腔的介质的温度，此外，还在驱动壳体与密封件之间设置隔热压板，有效防止驱动壳体中介质高温对密封件造成损坏，使得本发明具备良好的耐高温性能。

3、本发明还在密封件与阀芯之间设置多个隔热结构，隔热结构之间设置介质热换腔，介质热换腔能够与热换板进行热换，降低了通过主通道与密封件接触的介质的温度，有效防止了阀体内介质高温对密封件的损坏，进一步提高本发明的耐高温性能。

4、本发明通过密封件对阀体与驱动阀杆之间进行密封，当输送高温介质时，能够有效降低介质高温对密封件的损伤，有效保证了本发明的密封性能。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为实施例1公开阀门的截面图。

其中：1、主流入通道，2、主流出通道，3、驱动流入通道；4、驱动流出通道；5、下密封面；6、上密封面；7、隔热结构；8、介质换热腔；9、换热板；10、驱动阀杆；11、密封件；12、隔热压板；13、向上驱动腔；14、向下驱动腔；15、驱动活塞；16、驱动壳体；17、电磁阀；18、单向阀；19、旁通进液口；20、开关阀。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

实施例1

在该实施例中，公开了一种控温阀门，如图1所示，包括驱动壳体16、驱动活塞15和阀体，驱动壳体16与阀体连接，驱动活塞15位于驱动壳体16内，并将驱动壳体16分成向下驱动腔14和向上驱动腔13，驱动活塞15能够沿驱动壳体16上下移动，阀体的一端设置主通道，阀体内设置驱动阀杆10，驱动阀杆10的一端设置阀芯，驱动阀杆10的另一端伸出阀体后与驱动活塞15连接，驱动活塞15能够驱动驱动阀杆10带动阀芯相对于阀体上下移动，调节主通道的流通截面积；驱动壳体16上设置与向下驱动腔14相连通的第一进液口和第一出液口、与向上驱动腔13相连通的第二进液口和第二出液口，第一进液口和第二进液口经驱动流入通道3与主通道连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道4与主通道相连通，主通道内的介质能够通过驱动流入通道3进入向下驱动腔14和向上驱动腔13，向下驱动腔14和向上驱动腔13中的介质均能够通过驱动流出通道4回到主通道；驱动阀杆10与阀体之间设置隔热结构7；阀体外部设置热换板9，驱动流入通道3和驱动流出通道4均能与热换板9进行热换。

在具体实施时，阀体的第一端与驱动壳体16连接，在阀体的第一端与驱动阀杆10之间设置密封件，驱动阀杆10穿过密封件与驱动活塞15连接，驱动阀杆10能够相对于密封件上下移动，通过密封件11实现驱动阀杆10与阀体之间的密封连接。

阀体的第二端设置主通道，主通道包括相连通的主流入通道1和主流出通道2；第一进液口和第二进液口经驱动流入通道3与主流入通道1相连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道4与主流出通道2相连通，在驱动流入通道3和驱动流出通道4上分别设置电磁阀17，通过电磁阀17控制驱动流入通道3和驱动流出通道4的通断，在第一进液口和第二进液口与驱动流入通道3，及第一出液口和第二出液口与驱动流出通道4之间的连通管路上分别设置单向阀18，使得主流入通道1中介质只能从驱动流入通道3经第一进液口进入向下驱动腔14，经第二进液口进入向上驱动腔13，向下驱动腔14中介质经第一出液口进入驱动流出通道4，向上驱动腔13中介质经第二出液口进入驱动流出通道4，而不能反流。

本实施例还在第一进液口和第二进液口与驱动流入通道3连通处设置换向阀，在第一出液口和第二出液口与驱动流出通道4连通处设置换向阀，通过换向阀将驱动流入通道3与第一进液口或第二进液口接通，将驱动流出通道4与第一出液口或第二出液口接通。

当主通道中的介质通过驱动流入通道3和第二进液口进入向上驱动腔13后，会驱动驱动活塞15带动驱动阀杆10和阀芯向上移动，增加主通道的流通截面积，使得阀门开度增加，此过程中，向下驱动腔14中的介质经第一出液口和驱动流出通道4重新回至主通道。

当主通道中的介质通过驱动流入通道3和第一进液口进入向下驱动腔14后，会驱动驱动活塞15带动驱动阀杆10和阀芯向下移动，减小主通道的流通截面积，使得阀门开度变小，此过程中，向下驱动腔14中的介质经第二出液口和驱动流出通道4重新回至主通道。

为了使本实施例公开阀门具备好的密封性能，本实施例的密封件采用高分子弹性密封件。

为了防止介质高温对密封件产生损坏，使得本实施例公开的阀门具备良好的耐高温性能，本实施例在密封件11与驱动壳体16之间设置隔热压板12，驱动阀杆从阀体中穿出后，穿过隔热压板12与驱动活塞连接，驱动阀杆能够相对于隔热压板上下移动。通过隔热压板12将密封件与驱动壳体16内的介质隔绝开，从而防止驱动壳体16内介质的温度传递至密封件11，进而有效防止驱动壳体16内介质的温度对密封件11产生影响，或导致密封件11损坏。

在阀体外部设置热换板9，驱动流入通道3和驱动流出通道4能够与热换板9进行热换，从而降低驱动流入通道3和驱动流出通道4中介质的温度，进而降低进入向上驱动腔13和向下驱动腔14中介质的温度，进一步降低驱动壳体16中介质温度对密封件11产生的影响，与隔热压板12配合，防止驱动壳体16内介质高温损坏密封件11。

优选的，驱动流入通道3和驱动流出通道4可采用但不限于螺旋管、散热盘形式，起到介质换热目的，降低驱动腔介质温度，达到驱动腔控温效果。

本实施例在阀体内沿轴向设置多个隔热结构7，多个隔热结构7均位于密封件11与阀芯之间；驱动阀杆10的一端与阀芯连接，另一端穿过多个隔热结构7后与驱动活塞15连接；驱动阀杆10与每个隔热结构7之间均设置间隙，且驱动阀杆10能够相对于隔热结构7上下移动。

相邻隔热结构7之间设置介质热换腔8，介质热换腔8能够与热换板9进行热换，降低介质热换腔8中介质的温度。阀门在节流过程中逐渐减少的介质能够通过驱动阀杆10与隔热结构7之间的间隙，进入介质热换腔进行换热。

具体的，在阀体外部设置多个热换板9，多个热换板9沿阀体轴向形成间隙排列。多个介质热换腔8与多个热换板一一对应水平设置，每个介质热换腔8均能与单独的热换板9进行热换，通过沿阀体轴向布置多个介质热换腔8，能够实现对介质的多级隔热散热。

此外，本实施例还限定隔热结构7与驱动阀杆10之间的间隙，沿驱动阀杆的轴向，从连接阀芯的一端向另一端逐渐缩小，从而减少靠近密封件11的介质的量，同时，通过多级介质热换腔8的热换降温，降低了与密封件11接触的介质的温度，防止了阀体内介质高温对密封件11产生损坏。

故本实施例能够对阀体内介质和对驱动壳体内介质进行降温，并在密封件与驱动壳体之间设置隔热压板，从而整体上降低了介质温度对密封件的影响，使得本实施例公开的阀门在耐高温的基础上，还具备良好的密封性能，进一步的降低了阀门驱动扭矩。

本实施例还在驱动壳体16上还设置旁通进液口19，旁通进液口19与向下驱动腔14相连通。

旁通进液口19上开设置开关阀20，通过开关阀20控制旁通进液口19的通断。

当驱动流入通道3和驱动流出通道4等通道被堵塞，阀门无法关闭时，可以通过打开开关阀20，通过旁通进液口19相向下驱动腔14中通入介质，控制驱动阀杆10和阀芯向下运动，将阀门关闭。

本实施例的阀芯能够跟随驱动阀杆10上下移动，阀芯包括上密封面6和下密封面5，阀芯能够跟随驱动阀杆10向下运动，至下密封面5与主通道相接触，将主通道截止；能够跟随驱动阀杆10向上运动，至上密封面6与隔热结构密封接触,。

优选的，当阀门全开时，上密封面6与最下层的隔热结构密封节流，只允许少量介质泄漏进入介质换热腔。当阀门全闭时，下密封面5与主通道密封连接。

当本实施例公开阀门需要开启时，介质由主流入通道1进入，将驱动流入通道3和驱动流出通道4上的电磁阀17开启，介质经由驱动流入通道3流入向上驱动腔13，使驱动活塞15向上运动并在流通过程中进行换热；向上驱动腔13内介质温度通过隔热压板12同密封件11隔开，不会影响其使用寿命。此时介质从向下驱动腔14流出，经驱动流出通道4流至主流出通道2。

阀门内部，介质通过隔热结构7与驱动阀杆10的间隙进入介质换热腔8，通过换热板9同室温换热，通过节流、散热方式逐级降低介质温度，最终到达驱动阀杆上部连接的密封件10位置处，此时介质温度满足密封件材料准许温度区间，不影响密封件使用。

当本实施例公开阀门达到全开位置时，将驱动流入通道3和驱动流出通道4上的电磁阀17关闭，主流入通道1介质无法进入向上驱动腔和向下驱动腔，保证驱动壳体内部温度稳定，不受介质影响；此时阀芯的上密封面6同最下层的隔热结构7形成上密封，只允许少量介质进入介质换热腔8进行换热，不会影响驱动阀杆及密封件温度，以达到区域控温目的。

当本实施例公开阀门关闭时，将驱动流入通道3和驱动流出通道4上的电磁阀17打开，介质经由驱动流入通道3流入向下驱动腔14，使驱动活塞15向下；此时介质从向上驱动腔13流出，经驱动流出通道4流至主流出通道2。当阀芯向下移动至主通道完全截止时，阀门关闭，将驱动流入通道3和驱动流出通道4上的电磁阀17关闭，主流入通道介质无法进入驱动壳体16，保证驱动壳体内部温度稳定，不受介质影响；此时阀芯的下密封面5同阀体密封面配合，阀门内部无法进液，达到控温效果。

当需要对驱动部分进行检修时，将驱动流入通道3和驱动流出通道4上的电磁阀17关闭，可进行驱动部分管路及阀的检修。

当驱动流入通道或驱动流出通道堵塞时，可临时使用旁通进液口19、开关阀20进行阀门关闭动作，起到应急效果。

本实施例公开的一种控温阀门，驱动方式采用自力式驱动，相对传统电驱/气动，驱动体积紧凑，无需外源驱动力，节能环保。可实现阀门的驱动在线检修工作，无需将阀门在管路拆除，安全可靠。

本实施例公开的一种控温阀门，采用节流、分级控温、驱动内腔分离方式及区域换热设计，使高/低温及高压环境下，阀杆密封仍可使用高分子弹性材料进行全密封，密封效果远优于传统填料结构，使用寿命长，不易产生阀门外漏。可以有效解决高分子弹性密封件在高/低温阀门的应用问题，替代传统的石墨填料，提高阀门的密封及寿命效果，同时采用自力式驱动位置分区降温方式，可分离驱动阀杆腔及驱动活塞腔，控温效果好，可提高阀门驱动使用寿命。

实施例2

在该实施例中，公开了实施例1公开的一种控温阀门的控温驱动方法，包括：

控制主通道中的介质经驱动流入通道和第二进液口进入向上驱动腔，驱动驱动活塞向上移动，进而带动驱动阀杆和阀芯向上移动，增大主通道的流通截面积；

控制主通道中的介质经驱动流入通道和第一进液口进入向下驱动腔，驱动驱动活塞向下移动，进而带动驱动阀杆和阀芯向下移动，减小主通道的流通截面积。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控温阀门，其特征在于，包括驱动壳体、驱动活塞和阀体，驱动壳体与阀体连接，驱动活塞位于驱动壳体内，并将驱动壳体分成向下驱动腔和向上驱动腔，驱动活塞能够沿驱动壳体上下移动，阀体的一端设置主通道，阀体内设置驱动阀杆，驱动阀杆的一端设置阀芯，驱动阀杆的另一端伸出阀体后与驱动活塞连接，驱动活塞能够驱动驱动阀杆带动阀芯相对于阀体上下移动，调节主通道的流通截面积；驱动壳体上设置与向下驱动腔相连通的第一进液口和第一出液口、与向上驱动腔相连通的第二进液口和第二出液口，第一进液口和第二进液口经驱动流入通道与主通道连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道与主通道相连通；驱动阀杆与阀体之间设置隔热结构；阀体外部设置热换板，驱动流入通道和驱动流出通道均能与热换板进行热换。

2.如权利要求1所述的一种控温阀门，其特征在于，阀体的第一端与驱动壳体连接，在阀体的第一端与驱动阀杆之间设置密封件，驱动阀杆能够相对于密封件上下移动。

3.如权利要求2所述的一种控温阀门，其特征在于，密封件与驱动壳体之间设置隔热压板，驱动阀杆从阀体中穿出后，穿过隔热压板与驱动活塞连接，驱动阀杆能够相对于隔热压板上下移动。

4.如权利要求2所述的一种控温阀门，其特征在于，阀体内沿轴向设置多个隔热结构，多个隔热结构均位于密封件与阀芯之间；驱动阀杆的一端与阀芯连接，另一端穿过多个隔热结构后与驱动活塞连接；驱动阀杆与隔热结构之间设置间隙，且驱动阀杆能够相对于隔热结构上下移动。

5.如权利要求4所述的一种控温阀门，其特征在于，相邻隔热结构之间设置介质热换腔，介质热换腔能够与热换板进行热换。

6.如权利要求4所述的一种控温阀门，其特征在于，隔热结构与驱动阀杆之间的间隙，沿驱动阀杆的轴向，从连接阀芯的一端向另一端逐渐缩小。

7.如权利要求1所述的一种控温阀门，其特征在于，阀芯包括上密封面和下密封面，阀芯能够跟随驱动阀杆向下运动，至下密封面与主通道相接触，将主通道截止；能够跟随驱动阀杆向上运动，至上密封面与隔热结构密封接触。

8.如权利要求1所述的一种控温阀门，其特征在于，主通道包括主流入通道和主流出通道；第一进液口和第二进液口经驱动流入通道与主流入通道相连通，第一出液口和第二出液口经驱动流出通道与主流出通道相连通。

9.如权利要求1所述的一种控温阀门，其特征在于，驱动壳体上还设置旁通进液口，旁通进液口与向下驱动腔相连通。

10.如权利要求1-8任一项所述的一种控温阀门的控温驱动方法，其特征在于，包括：

控制主通道中的介质经驱动流入通道和第二进液口进入向上驱动腔，驱动驱动活塞向上移动，进而带动驱动阀杆和阀芯向上移动，增大主通道的流通截面积；

控制主通道中的介质经驱动流入通道和第一进液口进入向下驱

动腔，驱动驱动活塞向下移动，进而带动驱动阀杆和阀芯向下移动，

减小主通道的流通截面积。