CN201925498U - 一种减压阀、流体输送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种减压阀、流体输送系统。该减压阀包括：阀体，具有侧向进口和下部出口；阀腔，其中，侧向进口、阀腔和出口通道形成流体通道；阀杆，在阀体内延伸并且可以沿阀杆的纵轴线方向移动；阀杆具有第一端和第二端；阀芯，具有：阀芯连接部，位于阀芯的上端，与阀杆的第一端固定连接或结合，阀芯中部，阀头，位于阀芯的下端；其中，阀芯中部的直径D1大于出口通道的直径d1；其中，阀头的至少一部分可以容纳在出口通道内并可以沿出口通道的纵轴线方向移动。该减压阀结构简单，易于维护，适用于高含固量的物料减压控制系统。

Description

一种减压阀、流体输送系统

技术领域

本实用新型涉及一种减压阀、流体输送系统。

背景技术

减压阀是一种压力控制阀，当液压系统的压力达到阀的设定值时，减压阀排出一部分或者全部液体，将进口压力减至某一需要的压力，从而实现使液压系统中的压力保持在设定值以下的功能。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的，然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力在一定误差范围内保持恒定。

在现有技术中，这种调节阀在结构上常常未考虑高温高压介质中进行减温、减压过程中发生介质相变变化的复杂性，因此其减温、减压效果差，不适于需要大幅度减温、减压即高温高压差介质的流通，并常常使得过流道及节流部件在短时间内因产生气蚀、冲刷、磨损、噪声、振动等丧失密封和流量调节功能而影响装置的运行。

中国专利申请公开号CN1888018A(申请号200610099205.5)中所描述的高压差多相物流的输送方法，通过高温高压分离器的气相物流进入变压分离器，控制变压分离器的压力将高压分离器的液相物料经过变压分离器排至中温中压分离器，以达到减小含固液相排放的压差的目的。但该工艺过程复杂，需增加高压容器及高压容器间的控制，设备投资达且不易操作，稳定性差。

中国专利申请公开号CN2209742(申请号94248389.8)中所描述的高温高压减压调节阀，采用多级固定节流面积和多级可调节流面积相结合，通过曲折的流通通道增加阻力，减小压降差，适于介质中减温、减压时发生相变变化的要求。但该结构适用于洁净介质的气体或液体的减压调节，对于高固含量状态下的物料，其蜿蜒曲折的流道极易磨损和堵塞，不适于高温高压差高含固量的物料的减压调节。

实用新型内容

本实用新型的一方面涉及减压阀，包括：

·阀体，具有侧向进口和下部出口；

·阀腔，其中，侧向进口、阀腔和出口通道形成流体通道；

·阀杆，在阀体内延伸并且可以沿阀杆的纵轴线方向移动；阀杆具有第一端和第二端；

·阀芯，具有：

-阀芯连接部，位于阀芯的上端，与阀杆的第一端固定连接或结合，

-阀芯中部，

-阀头，位于阀芯的下端；

其中，阀芯中部的直径D1大于出口通道的直径d1；

其中，阀头的至少一部分可以容纳在出口通道内并可以沿出口通道的纵轴线方向移动。

优选地，阀头的下部直径小于上部直径。

优选地，阀头为下部直径小于上部直径的锥形或纺锤形。

优选地，阀头的锥形的夹角α为2°～15°。

优选地，阀头与阀芯中部相结合处的阀头根部直径D与出口通道的直径d1相同。

优选地，出口通道的长度H为出口通道的直径d1的3～8倍。

优选地，阀芯连接部与阀杆的第一端可拆卸地固定连接或结合。

优选地，阀芯连接部与阀杆的第一端通过螺纹和/或销固定连接或结合。

优选地，减压阀进一步包括：出口锥形扩径口，位于下部出口处并与出口通道流体联通。

优选地，锥形扩径口的夹角β为15°～45°。

优选地，阀杆、阀芯和出口通道同轴。

优选地，当阀芯与出口通道的上端开口接触时，形成配合。

优选地，配合通过具有相同半径R的凸圆与凹圆进行。

优选地，侧向进口设置有由耐磨损材料制成的衬套。

本实用新型还涉及一种流体输送系统，包括本实用新型的减压阀。

优选地，流体输送系统是含固流体输送系统。

优选地，流体输送系统是煤浆输送系统。

本实用新型的减压阀结构简单，易于维护，可以适用于高温高压差高含固量的物料减压控制系统。

附图说明

图1是本实用新型的高温高压差减压阀的内部结构剖视图。

图2是本实用新型的阀芯、阀杆连接方式示意图。

图3是本实用新型的阀座结构示意图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种减压阀，包括：

·阀体100，具有侧向进口130和下部出口150；

·阀腔140，其中，侧向进口130、阀腔140和出口通道401形成流体通道；

·阀杆200，在阀体100内延伸并且可以沿阀杆200的纵轴线方向移动；阀杆200具有第一端和第二端；

·阀芯300，阀芯300具有：

-阀芯连接部301，位于阀芯300的上端，与阀杆200的第一端固定连接或结合，

-阀芯中部302，

-阀头303，位于阀芯300的下端；

其中，阀芯中部302的直径D1大于出口通道401的直径d1；

其中，阀头303的至少一部分可以容纳在出口通道401内并可以沿出口通道401的纵轴线方向移动。

优选地，减压阀进一步包括：

·阀体内腔120，沿阀体100的纵轴线方向延伸；

·填料函108，位于阀腔140的上方以填充阀体内腔120内的空间，分别与阀体100、阀杆200之间形成密封；

·阀座400，位于阀腔140的下方以填充阀体内腔120内的空间，与阀体100之间形成密封；

出口通道401形成在阀座400内。

在一种优选的实施方式中，本实用新型的减压阀包括：

·阀体100，具有侧向进口130和下部出口150；

·阀腔140，其中，侧向进口130、阀腔140和出口通道401形成流体通道；

·填料函108，位于阀腔140的上方以填充阀体内腔120内的空间，分别与阀体100、阀杆200之间形成密封；

·阀座400，位于阀腔140的下方以填充阀体内腔120内的空间，与阀体100之间形成密封，出口通道401形成在阀座400中；

·阀杆200，在阀体100内延伸并且可以沿阀杆200的纵轴线方向移动；阀杆200具有第一端和第二端，第二端与控制阀杆200的执行机构连接或结合；

·阀芯300，阀芯300具有：

-阀芯连接部301，位于阀芯300的上端，与阀杆200的第一端固定连接或结合，

-阀芯中部302，

-阀头303，位于阀芯300的下端；

其中，阀芯中部302的直径D1大于出口通道401的直径d1；

其中，阀头303的至少一部分可以容纳在出口通道401内并可以沿出口通道401的纵轴线方向移动。

在一种优选的实施方式中，阀头303的下部直径小于上部直径。优选地，阀头303为下部直径小于上部直径的锥形或纺锤形。优选地，阀头303的锥形的夹角α为2°～15°，优选3°～10°，最优选3°～8°。

优选地，阀头303与阀芯中部302相结合处的阀头根部直径D与出口通道401的直径d1相同。优选地，出口通道401的长度H为出口通道401的直径d1的3～8倍，优选4～6倍。

优选地，阀芯连接部301与阀杆200的第一端可拆卸地固定连接或结合。优选地，阀芯连接部301与阀杆200的第一端通过螺纹和/或销固定连接或结合。

优选地，减压阀进一步包括：出口锥形扩径口402，位于下部出口150处并与出口通道401流体联通。优选地，锥形扩径口402的夹角β为15～45°，优选28～34°。

优选地，阀杆200、阀芯300和出口通道401同轴。也就是说，阀杆200、阀芯300和出口通道401的纵轴线基本上在同一条直线上。

优选地，阀腔140周壁上设置有进口导套109。

阀芯300与出口通道401的上端开口形成配合，使得可以关闭减压阀。

优选地，阀杆200的第二端与控制阀杆的执行机构501连接或结合。

下面参照图1至图3对本实用新型的一种优选实施方式进行详细的说明。

如图1所示，本实用新型的减压阀包括阀体100、阀腔140、填料函108、阀座400、阀杆200、阀芯300。

阀体100具有侧向进口130、阀体内腔120、下部出口150。阀体内腔120沿阀体100的纵轴线方向延伸，用于容纳阀腔140、填料函108、阀座400。侧向进口130位于阀体100的侧部，作为流体的进口(如图1中箭头a所示)。下部出口150位于阀体100的下部，作为流体的出口(如图1中箭头b所示)。

侧向进口130位于阀体100的侧部，作为流体的进口(如图1中箭头a所示)。作为优选 实施方式，阀体100的进口侧(侧向进口130)设有防止固体颗粒冲刷阀体磨损的衬套，衬套的材料可用硬质合金。可以使用的硬质合金有碳化物、氮化物、聚晶金刚石等。

阀腔140位于阀体100内与侧向进口130相对应的位置。阀腔140具有与侧向进口130相对应的阀腔开口142并通过出口通道401与下部出口150流体联通，从而形成从侧向进口130经由阀腔140和出口通道401至下部出口150的流体通道。除了阀腔开口142和出口通道401外，阀腔140与外界密封。阀腔140可以缓冲来自侧向进口管路的高压介质流(或高压流体)。优选地，阀腔140周壁上设置有进口导套109。进口导套109优选用耐磨蚀材料制成。例如，耐磨蚀材料可以是碳化物、氮化物、陶瓷等。

阀座400位于阀腔140的下方以填充阀体内腔120内的空间，与阀体100之间形成密封。阀座400安装于阀体100上，外周密封(例如用阀座密封圈412密封)，因阀座400的上下压力差的作用，使阀座400不会与阀体100分离。阀座400下部设有衬套、以及与外部连接的法兰。

出口通道401形成在阀座400中，形成从阀腔140至下部出口150的通道。出口通道401的长度表示为H，直径表示为d1。为防止介质中高温高压差下产生的气蚀，阀座400中的出口通道401长度H为3～8d1，最佳为4～6d1。

优选地，在出口通道401下方位于下部出口150处形成出口锥形扩径口402。直段出口通道401后接出口锥形扩径口402，可以避免减压后物料进入通道突然扩径，速度急速下降。锥形扩径口402的夹角β为15°～45°，优选20°～40°，更优选25°～42°，最优选28°～34°。

阀杆200在阀体100内延伸并且可以沿阀杆200的纵轴线方向移动。阀杆200具有第一端和第二端，第二端与控制阀杆200的执行机构连接或结合。填料函108位于阀腔140的上方以填充阀体内腔120内的空间，分别与阀体100、阀杆200之间形成密封。这样，阀杆200位于阀体100内部，例如用密封填料(例如，图1所示低温填料103、高温填料107)和填料压盖102与外界密封，且可上下移动(沿阀杆200的纵轴线方向移动)。当流体为高温物料时，下方与阀腔140距离较近的密封填料采用高温填料107，而上方离阀腔140距离较远的密封填料采用低温填料103。

阀芯300具有阀芯连接部301、阀芯中部302、阀头303。

阀芯300优选由耐磨损材料制成，进一步优选其表面进行硬化处理。用于阀芯300的耐磨损材料可以是碳化钨、陶瓷、氮化物。例如，阀芯300为硬质合金表面再进行硬化处理。当阀芯连接部301与阀杆200可拆卸地固定连接或结合时，阀芯300使用一段周期出现磨损状况后，可方便更换阀芯300。

阀芯连接部301位于阀芯300的上端，与阀杆200的第一端固定连接或结合。优选地，阀芯连接部301与阀杆200的第一端可拆卸地固定连接或结合。阀芯连接部301与阀杆200的第一端通过螺纹和/或销固定连接或结合。例如，阀杆200通过螺纹与阀芯连接部301连接，然后用销锁紧。当然，阀芯300和阀杆200也可以是一体形成的或焊接在一起，但这种情况下更换部件很不方便。为了便于更换易于磨损的阀芯300，优选阀芯300与阀杆200的第一端可拆卸地固定连接或结合在一起。

阀芯中部302处于阀芯连接部301和阀头303之间。阀芯中部302的直径D1大于出口通道401的直径d1。这样就可以使得阀芯中部302容纳在阀腔140。当阀芯300向下移动时，阀芯中部302阻挡在出口通道401的上端开口，从而封堵出口通道401，使减压阀处于关闭状态。

阀头303位于阀芯300的下端。阀头303的至少一部分可以容纳在出口通道401内并可以沿出口通道401的纵轴线方向移动。优选地，阀头303全部可以容纳在出口通道401内并可以沿出口通道401的纵轴线方向移动。优选阀头303的下部直径小于其上部直径。优选地，阀头303为下部直径小于上部直径的锥形或纺锤形。当阀头303为锥形时，阀头303的锥形的夹角α为锐角，例如夹角α小于25°，优选小于20°，更优选小于等于15°，进一步优选小于等于10°，最优选小于等于8°。例如，阀头303的锥形的夹角α为2°～15°，优选3°～10°，最优选3°～8°。

介质(或流体)从侧向进入阀腔140，经由阀芯300和阀座400构成的通道从出口150流出。也就是说，阀芯300和阀座400之间的间隙形成流体通道。如图1所示，当阀芯300向上移动时，阀芯300的阀头303与出口通道401之间、阀芯中部302的下部与出口通道401的上端开口处具有间隙，从而形成了允许流体通过的通道。通过调节阀芯300和阀座400之间的间隙，可以调节减压阀的打开程度(简称开度)。

作为优选的实施方式，阀座400与阀芯300之间的接触面(或密封面)形成配合，当阀芯300向下移动与阀座400接触时，可以使减压阀出于关闭状态。也可以说，阀芯300与出口通道401的上端开口形成配合，当阀芯300向下移动与阀座400接触时，可以使减压阀关闭。

作为优选的实施方式，阀芯300与出口通道401的上端开口的配合通过凸圆与凹圆进行。例如，出口通道401的上端开口具有凸圆，阀芯300阀头303与阀芯中部302相结合处形成为凹圆。在阀座400上的密封面为半径为R的凸圆，而在阀芯300上的密封面为相同半径R的凹圆。当阀门关闭时，阀芯300与阀座400的密封面紧密接触，达到密闭的效果(如图1所示)。这样，阀座400与阀芯300接触面具有相同的直径R。也可以说，阀芯300与出口通道401的上端开口接触面具有相同的直径R。

作为优选实施方式，阀头303与阀芯中部302相结合处的阀头根部直径D与出口通道401的直径d1相同。这样，阀头根部更容易与出口通道401的上端开口接触面形成更好的配合。例如阀头根部与出口通道401的上端开口形成为相互配合的倒角或相互配合的倒圆。在这种情况下，阀头303可以基本全部伸入到出口通道401中。

本实用新型的减压阀结构简单，易于维护，可以适用于高温高压差物料减压控制系统，尤其适用于高温高压差高含固量的物料减压控制系统。

本实用新型的主要目的是在于，提供一种能够对高温高压差高含固量的物料减压控制系统的压力和液位进行调整的减压阀。其功能使物料既能减压进入后续的分离工艺，又能进行适当的流量控制，维持反应系统的压力。更为重要的是防止高含固量的介质流在大压差下的高速流动使得气蚀对材料形成的严酷的冲蚀磨损。

在一种优选实施方式中，本实用新型的高温高压差减压阀设计如下。

一种高温高压差减压阀，包括阀体、阀座、处于该阀座之内且可以在其内上下移动的阀芯，该阀芯通过螺纹和销与阀杆固定连接，阀杆位于阀体内部，用密封填料和填料压盖与外界密封，且可上下移动，阀座下部设有衬套、以及与外部连接的法兰。

介质(或流体)从侧向进入阀腔，经由阀芯和阀座构成的通道从出口流出。阀体是包容了阀芯、阀座和阀腔，阀腔可以缓冲来自侧向进口管路的高压介质流。阀杆通过螺纹与阀芯夹连接，然后用销子锁紧。填料保证阀杆带动阀芯在阀座孔内上下移动，阀座安装于阀体上，外周用密封圈密封，因阀座的上下压力差的作用，使阀座不会与阀座体分离，调整阀芯与阀座的间隙完成部分降压的介质流过。

作为优选实施方式，阀芯是锥形的，锥形的夹角α为2°～15°，最佳为3°～8°。阀芯一头为螺纹与阀杆连接，通过锥形销将阀杆与阀芯锁定，阀芯材料为硬质合金表面再进行硬化处理，阀芯使用一段周期出现磨损状况后，将固定销拆除，可方便更换阀芯。

作为优选实施方式，阀体的进口侧设有防止固体颗粒冲刷阀体磨损的衬套，衬套的材料可用硬质合金。

作为优选实施方式，阀座与阀芯接触面为相同的直径R，阀座的通道直径d1与阀芯根部直径D相同。为防止介质中高温高压差下产生的气蚀，阀座的通道长度为3～8d1，最佳为4～6d1。同时为避免减压后物料进入通道突然扩径，速度急速下降，在直段通道后接一β扩径口，β夹角为15～45，最佳角度为28～34。

本实用新型的另一方面涉及一种流体输送系统，包括本实用新型的减压阀。

流体输送系统可以是高压差流体输送系统，优选高温高压差流体输送系统，更优选高温高压差高含固量流体输送系统。例如，流体输送系统是煤浆输送系统，尤其煤直接液化工艺中煤浆输送系统。尤其地，流体输送系统可以是煤直接液化工艺中高温高压分离器至中温中压分离器的煤浆输送系统。

本实用新型的减压阀的前后压差最大可以高达10MPa、优选高达16MPa、更优选高达18MPa、最优选高达19MPa。

流体(或介质)的固含量可以为按重量计小于等于30％，优选小于等于28％，更优选小于等于15％，最优选小于等于10％。流体(或介质)也可以不含固体。

本实用新型的功效在于：本实用新型的高压差减压阀结构简单、阀的前后压差最高可达19MPa。采用本实用新型的高温高压差减压阀，可以将20MPa的压力降至1MPa，介质可以是重量百分比含30％的固体减压，并且可以有效的延长减压阀的使用寿命。

本实用新型高温高压差减压阀具有以下优点：

1.结构简单；

2.当阀座通道长度设置较长时，可以避免气蚀对流道的磨损；

3.当阀座至出口的流道中设置为一个适合角度的通道时，避免速度的急剧变化对管路的冲刷。

4.减压介质通过的流道衬有耐磨的套管，减小流体对阀体的冲刷磨损，延长使用寿命。

5.当阀芯与阀杆通过可拆卸地固定连接或结合时(例如，通过螺纹和销连接)，阀芯磨损后可拆后更换。

在本实用新型中，“下”或“下部”是指流体出口方向，上部是指与流体出口相反的方向。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。

实施例

实施例1

在煤直接液化工艺中，经反应器反应后的煤浆输送至高温高压分离器，介质温度为450℃，压力19MPa。通过减压阀将其压力降压至3MPa进入中温中压分离器。煤浆的流量为360L/h，系统要求高温高压分离器的液位保持稳定。

阀杆带动与之连接在一起的阀芯向上下移动，将阀芯的开度控制在25％-40％，调整阀芯与阀座的间隙，即将煤浆流量调整为为300～400L/h，保证了高温高压分离器有一个相对稳定的液位，同时实现了减压将压力降至3MPa。

实施例2

在煤直接液化工艺中，经反应器反应后的煤浆输送至高温高压分离器，介质温度为450℃，压力19MPa。通过减压阀将其压力降压至1MPa进入储罐。煤浆的流量为400L/h，系统要求高温高压分离器的液位保持稳定。

阀杆带动与之连接在一起的阀芯向上下移动，将阀芯的开度控制在25％-30％，调整阀芯与阀座的间隙，即将煤浆流量调整为为380～420L/h，保证了高温高压分离器有一个相对稳定的液位，同时实现了减压将压力降至1MPa。

当然，本实用新型还可有其他具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非用来限定本实用新型的保护范围；在不背离本实用新型精神的情况下，本领域普通技术人员凡是依本实用新型内容所做出各种相应的变化与修改，都属于本实用新型的权利要求的保护范围。

附图标号说明

100        阀体

102        填料压盖        103      低温填料

104        压套            107      高温填料

108        填料函          109      进口导套

114        进口衬套        115      密封垫

116        连接螺栓        117      销

120        阀体内腔

130        侧向进口

140        阀腔            142      阀腔开口

150        下部出口

200        阀杆

300        阀芯

301        阀芯连接部      302      阀芯中部

303        阀头

400        阀座

401        出口通道        402      出口锥形扩径口

412        阀座密封圈

501        气动执行机构连接体

H          出口通道长度    h        阀头长度

α         阀头锥形的夹角  β       锥形扩径口的夹角

a          进口方向        b        出口方向。

Claims (17)

1.一种减压阀，包括：

阀体(100)，具有侧向进口(130)和下部出口(150)；

阀腔(140)，其中，所述侧向进口(130)、所述阀腔(140)和出口通道(401)形成流体通道；

阀杆(200)，在所述阀体(100)内延伸并且可以沿所述阀杆(200)的纵轴线方向移动；所述阀杆(200)具有第一端和第二端；

阀芯(300)，所述阀芯(300)具有：

阀芯连接部(301)，位于所述阀芯(300)的上端，与所述阀杆(200)的第一端固定连接或结合，

阀芯中部(302)，

阀头(303)，位于所述阀芯(300)的下端；

其中，所述阀芯中部(302)的直径D1大于所述出口通道(401)的直径d1；

其中，所述阀头(303)的至少一部分可以容纳在所述出口通道(401)内并可以沿所述出口通道(401)的纵轴线方向移动。

2.根据权利要求1所述的减压阀，其中，所述阀头(303)的下部直径小于上部直径。

3.根据权利要求1所述的减压阀，其中，所述阀头(303)为下部直径小于上部直径的锥形或纺锤形。

4.根据权利要求3所述的减压阀，其中，所述阀头(303)的锥形的夹角α为2°～15°。

5.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，所述阀头(303)与所述阀芯中部(302)相结合处的阀头根部直径D与所述出口通道(401)的直径d1相同。

6.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，所述出口通道(401)的长度H为所述出口通道(401)的直径d1的3～8倍。

7.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，所述阀芯连接部(301)与所述阀杆(200)的第一端可拆卸地固定连接或结合。

8.根据权利要求7所述的减压阀，其中，所述阀芯连接部(301)与所述阀杆(200)的第一端通过螺纹和/或销固定连接或结合。

9.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，所述减压阀进一步包括：

出口锥形扩径口(402)，位于所述下部出口(150)处并与所述出口通道(401)流体联通。 

10.根据权利要求9所述的减压阀，其中，所述锥形扩径口(402)的夹角β为15°～45°。

11.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，所述阀杆(200)、所述阀芯(300)和所述出口通道(401)同轴。

12.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，当所述阀芯(300)与所述出口通道(401)的上端开口接触时，形成配合。

13.根据权利要求12所述的减压阀，其中，所述配合通过具有相同半径R的凸圆与凹圆进行。

14.根据权利要求1至4任一项所述的减压阀，其中，所述侧向进口(130)设置有由耐磨损材料制成的衬套。

15.一种流体输送系统，包括根据权利要求1至14任一项所述的减压阀。

16.根据权利要求15所述的流体输送系统，其中，所述流体输送系统是含固流体输送系统。

17.根据权利要求15所述的流体输送系统，其中，所述流体输送系统是煤浆输送系统。 

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