CN201368212Y - 一种管道截止阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管道截止阀，包括阀体和阀瓣，所述阀体的流体入口和流体出口成90度转向，所述阀瓣的底面为便于流体从流体入口往流体出口变向的约束面。本实用新型提供的截止阀结构，其阀瓣能够使阀门的局部阻力有明显下降，由于阀瓣构造能够使介质从阀腔进口到出口光顺流动，大幅减少了管道阀门的能量损耗，并能够降低介质对阀杆的压力，节约了管道运行成本，在环境保护和能源节约方面有着不可忽视的积极作用。

Description

一种管道截止阀

技术领域

本实用新型涉及一种管道截止阀，属于管道阀门技术领域。

背景技术

现有管道截止阀结构中，流体介质进口被设计成垂直于阀瓣底面，介质以垂直于阀瓣底面的方向从进口流进阀腔并以垂直于阀瓣底面的方向直接冲击在阀瓣底面，然后转过一个直角后进入阀腔出口。这种流动方式造成的局部阻力损失较大，是相同介质在相同压力、流速下圆滑转过90°的约3倍。并且由于高压流体以垂直方向直接冲击在阀瓣底面，流体在接触底面后动能除一部分转变成内能，大部分转变成压力能，使流体对阀杆的压力增大。

现有技术为解决阀杆压力由于流体介质在阀瓣底面流动滞止而使压力增大的问题，出现了将阀瓣底面设计成球面或锥面或内凹的曲面，如图1所示的三种阀瓣结构，现有技术使流体沿阀瓣底面的光滑曲线以喷泉形成两个方向流动的合成：其一是沿着阀瓣轴向的流动，其一是沿着阀瓣的径向流动。这种结构能有效减小滞止流体对阀杆的压力，但使介质流动更加复杂，不能减小阀腔流动的局部阻力。另外，介质流过现有的截止阀，由于介质输送压力的存在，介质直接冲击在阀瓣上，在阀体内产生漩涡，给整个管道系统造成了较大的能量损失。上述能量损失在现有管道系统中占去了维持管道运行电力的80％，这是现有截止阀的一大缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，目的在于提供一种能够减少流动阻力和阀杆压力的截止阀。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：

一种管道截止阀，包括阀体和阀瓣，所述阀体的流体入口和流体出口成90度转向，所述阀瓣的底面为便于流体从流体入口往流体出口变向的约束面。

所述约束面与阀瓣顶部的距离是从流体入口向流体出口逐渐变小。

本实用新型的技术方案所述截止阀结构与现有技术的阀结构不同，现有技术的阀当流体流道中出现90度折转时，流体垂直撞击在折转内壁面上，使流动速度突然降为零，向前流动的动能降为零，绝大部分动能转变为压力能，使靠近阀瓣底面处流体的压力增加，这个增加的压力一方面使阀杆受到的轴向力增大，一方面阻止进口处的流体向前流动；而实际上，流体流动的折转角度越小，流体动能转变为压力能的部分就越少，动能减少量的就越小，对上游流体的阻力就越小，这就是本实用新型所述的技术方案所要达到的技术效果，本实用新型所述的阀瓣底面使流体流动90度折转的流动分成被分成了折转角的和等于90度的多次折转，而实际上折转的次数越多，流体每一次折转角度就越小，总的流动损失就越小，当折转次数无限大时，底面就是一个光滑曲面，此时流动阻力最小。因此本实用新型有如下优选方案：

所述约束面是光顺曲面或由两个或以上的平面所组成的折面；所述光顺曲面优选为球面的一部分或弧面或其他曲面如抛物面、双曲面。

本实用新型的截止阀，阀瓣优选方案是当阀瓣打开时其约束面的最低点与流体流入方向相切，最高点与流体流出方向相切。

本实用新型的阀门，在所述连接阀瓣的阀杆上还设有支撑体，以使阀门可以承受更大的流体压力。所阀杆上还可以设有限制阀瓣轴向运动的导向装置，以减少不对称的阀瓣因转动带来的不利影响。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的截止阀结构，其阀瓣能够使阀门的局部阻力有明显下降，由于阀瓣构造能够使介质从阀腔进口到出口光顺流动，能够降低介质对阀杆的压力；本实用新型还实现了截止阀阀体内介质流向的顺滑过度，大幅度减少了流体阻力，根据计算最少可节能30％；本实用新型还减小了介质对阀板的冲击力，减低了阀板的磨损。由于本实用新型阀瓣底面的结构，使得在关闭阀门和打开阀门的过程中，流道面积逐渐变化，使得此种结构的截止阀可以做调节阀使用。本实用新型的技术方案大幅减少了管道阀门的能量损耗，节约了管道运行成本，在环境保护和能源节约方面有着不可忽视的积极作用。

附图说明

图1现有技术截止阀的阀瓣结构；

图2是实施例1的截止阀的整体结构示意图；

图3是实施例1中所述消除径向力的阀瓣支撑体结构示意图；

图4是本实用新型可采用的阀瓣结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

图2所示为本实用新型的阀门整体结构。阀体阀腔1内流体流动的方向是从左向右，阀瓣2的底面21为球面的一部分，A为底面21的最低点，当阀瓣升起时A点与阀腔入口最高点重合，是介质流入阀腔的初始点，B为底面21的最高点，当阀瓣升起时B点与阀腔出口最高点重合，是流体流出阀腔的初始点，A点B点是介质流动必经的两点。流体流入阀腔1的方向在A处与阀瓣2的底面21相切，流体流出阀腔1的方向在B处与阀瓣2的底面21相切，这种结构使流体(或称为介质)能够光顺地从进口段流进阀腔，并在阀瓣底面光顺曲面约束下，光顺地流入出口段。该结构由于使介质在阀内沿着最小阻力的流线流动而使流过阀门的阻力最小，流体将在以经过AB的直线为母线的阀瓣底面约束下，以与阀杆中心线成一定角度的方向流入阀腔，并以与阀门出口段中心线呈一定角度的方向进入出口段，将现有技术中的90°折转的流动分成了两次各小于90°的折转，从而减小了流体内流动的流动损失。

本实用新型的结构使流体介质经过时顺着阀瓣的方向流动，实现了顺滑的过度，根据流体力学可以得出结论，介质的机械能损耗大大降低。实际上，阀瓣2的底面21的形状可以是双曲线、抛物线、圆或其他曲线组成的平面或者由这些曲线为母线的回转面构成的曲面中的全部或部分；或者说底面21是介质流入方向与流出方向之间起着顺滑过度作用的任意平面或者曲面，因此阀瓣2的底面21可以是一个平面、两个或两个以上平面组成的折面、弧面或球面的一部分，如图4所示，图4中的a、b、c、d、e、f表示了本实用新型所述阀瓣的具体技术方案。

本实用新型采用上述这些阀瓣底面结构，当流体流过阀瓣底面时，除给阀瓣一个沿着阀杆中心线方向的力，还给阀瓣一个沿着阀瓣径向的力。为消除径向力的影响，本实用新型在在阀腔内还可以设有支撑体4，如图3所示。因本实用新型的阀瓣是不对称的结构，阀瓣受介质的冲击有一个与阀瓣底面反向的作用力，该作用力可分解成沿着阀杆轴向的压力和沿阀瓣外圆柱的径向力。由于轴向压力比现有结构小得多，使阀杆受到的压力减小，但径向力使阀杆受到一个弯曲力矩。为了克服这个力矩，本实用新型还可以在阀体上设置一个支撑体4，阀门在打开的时候阀瓣2靠在支撑体4上，起到平衡力矩和导向的作用；另外，由于阀瓣2是非对称面，若阀杆带动阀瓣旋转，则阀瓣2的底面与理想状态会旋成一定的角度，导致减小过流面积，大大增加流体阻力，所以需要对2阀瓣的轴向自由度限制，加装了导向装置3以限制阀杆的旋转，如图2所示。

Claims (7)

1.一种管道截止阀，包括阀体和阀瓣，所述阀体的流体入口和流体出口成90度转向，其特征在于所述阀瓣的底面为曲面；所述曲面的弯曲方向朝向阀体的流体出口。

2.如权利要求1所述的截止阀，其特征在于所述曲面与阀瓣顶部的距离是从流体入口向流体出口逐渐变小。

3，如权利要求1或2所述的截止阀，其特征在于所述曲面是光顺曲面或由两个或以上的平面所组成的折面。

4.如权利要求3所述的截止阀，其特征在于所述光顺曲面是球面的一部分或弧面。

5.如权利要求3所述的截止阀，其特征在于阀瓣打开时其曲面的最低点与流体流入方向相切，最高点与流体流出方向相切。

6.如权利要求1所述的截止阀，所述阀瓣连接在阀杆上，其特征在于所述阀杆上设有支撑体。

7.如权利要求1所述的截止阀，所述阀瓣连接在阀杆上，其特征在于所述阀杆上设有限制阀瓣轴向运动的导向装置。

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