CN208871040U - 一种高压差控制阀的阀内组件结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压差控制阀的阀内组件结构，包括阀杆、阀芯、阀笼、阀座，所述阀芯固定连接在阀杆的下端，所述阀笼、阀座上下重叠布置，阀笼居上，阀座居下，相对于阀芯呈套筒结构，所述阀芯位于该套筒结构内，在阀笼与阀芯之间留有介质降压缓冲空间，在阀座与阀芯之间也留有介质降压缓冲空间，形成多级降压结构，所述阀座至少两个，上下重叠布置，每一个阀座与阀芯之间均留有一个介质降压缓冲空间。本实用新型很好地解决了高压差工况的情况下，很好地解决阀内的多级降压、抗冲蚀问题。

Description

一种高压差控制阀的阀内组件结构

技术领域

本实用新型涉及高压差控制阀，具体是一种高压差控制阀的阀内组件结构。

背景技术

高压差控制阀主要用在高温高压的直行程阀门上，起调节、降压的作用。其内的阀内组件结构直接决定着高压差控制阀的降压效果，目前，高压差控制阀最常用的阀内组件主要是通过阀笼与阀芯一起配合降压。但是，这种程度的降压级数，针对在高压差控制阀小流量调节的工况下，当阀芯在启闭的瞬间，流道面积特别小，介质流速高而压力仍然急剧下降，阀门密封面易受到高速介质流体的冲刷，并产生冲蚀现象，导致密封面吹损，严重的还会造成调节阀关不严，产生内漏，还会造成冲刷磨损和噪音大等问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种在高压差工况的情况下，实现多级降压、抗冲蚀问题，满足控制阀小流量调节需求的高压差控制阀的阀内组件结构。

本实用新型采用的技术方案是，一种高压差控制阀的阀内组件结构，包括阀杆、阀芯、阀笼、阀座，所述阀芯固定连接在阀杆的下端，所述阀笼、阀座上下重叠布置，阀笼居上，阀座居下，相对于阀芯呈套筒结构，所述阀芯位于该套筒结构内，在阀笼与阀芯之间留有介质降压缓冲空间，在阀座与阀芯之间也留有介质降压缓冲空间，形成多级降压结构，所述阀座至少两个，上下重叠布置，每一个阀座与阀芯之间均留有一个介质降压缓冲空间。

每一个阀座与阀芯之间位于这个所述的阀座与阀芯之间的介质降压缓冲空间上方的配合面上设有若干周向均布的纵向流量调节槽，该纵向流量调节槽的上端为通口结构，下端为盲封结构，并且该纵向流量调节槽与能够向上移动的阀芯一起配合控制、调节与这个所述的纵向流量调节槽上、下相邻的这对介质降压缓冲空间之间的流量开度的大小；当所述阀芯与最下端的末级阀座底部的配合面开启时，所述纵向流量调节槽导通；当所述阀芯相对于所述套筒结构逐渐上移的过程中，所述纵向流量调节槽上、下相邻的这对介质降压缓冲空间之间的流量开度逐渐增大。

进一步，所述纵向流量调节槽的截面形状为半圆形，纵向流量调节槽的深度由下而上单调加深，纵向流量调节槽的宽度由下而上单调加宽。

进一步，所述纵向流量调节槽的截面形状为矩形，纵向流量调节槽的深度由下而上单调加深，纵向流量调节槽的宽度由下而上保持不变。

进一步，每一个阀座与阀芯之间的配合面上附有耐磨合金表层，该耐磨合金表层是经QPQ硬化处理的表层。

所述至少两个上下重叠布置的阀座，相邻阀座之间采用阶梯止口搭接方式，搭接部设有锁紧螺钉。

所述至少两个上下重叠布置的阀座，相邻阀座之间采用内、外螺纹螺接方式，螺接部设有锁紧螺钉。

所述阀笼内设置有一段起阀芯导向作用的内孔段，并且所述阀笼的底部与最上端首级阀座的顶部之间采用间隙配合的方式连接。

最下端的末级所述阀座的底部连接有降压笼。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型很好地解决了高压差工况的情况下，很好地解决阀内的多级降压、抗冲蚀问题，满足控制阀小流量调节需求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是阀内组件的分解示意图。

图3是阀内组件的结构示意图。

图4是阀座的俯视图。

图中代号含义：1—阀杆；2—阀芯；3—阀笼；4—阀座；5—套筒结构；A、B、C、D—介质降压缓冲空间；6—纵向流量调节槽；7—柔性密封圈；8—内孔段；9—降压笼；10—平衡孔；11、12—流道孔。

具体实施方式

参见图1至图4所示：本实用新型是一种高压差控制阀的阀内组件结构，该阀在高压差工况的情况下，很好地解决阀内的多级降压、抗冲蚀问题。

上述高压差控制阀的阀内组件结构包括阀杆1、阀芯2、阀笼3、阀座4，所述阀芯2固定连接在阀杆1的下端，该阀杆1与所述阀芯2中心开设的轴向通孔的顶端的内螺纹螺接，通过锁紧螺钉固定、锁紧。所述阀笼3、阀座4上下重叠布置，阀笼3居上，阀座4居下，相对于阀芯2呈套筒结构5，所述阀芯2位于该套筒结构5内，具体地来说，所述阀座4上设有从阀座4的顶部向上延伸的阀笼3，所述阀座4和所述阀笼3的整体围成所述阀芯2外部的套筒结构5。所述阀笼3的中下段壁上径向设置有多个流道孔11。在阀笼3与阀芯2之间留有介质降压缓冲空间，在阀座4与阀芯2之间也留有介质降压缓冲空间，形成多级降压结构。

上述阀座4至少两个，上下重叠布置，每一个阀座4与阀芯2之间均留有一个介质降压缓冲空间。所述至少两个上下重叠布置的阀座4，相邻阀座4之间采用阶梯止口搭接方式，搭接部设有锁紧螺钉。或者是所述至少两个上下重叠布置的阀座4，相邻阀座4之间采用内、外螺纹螺接方式，螺接部设有锁紧螺钉。本实施方式中，所述阀座4为三个，两两所述阀座4之间通过内、外螺纹螺接。

参见图1所示，所述阀芯下部与所述第三个阀座的下部处于关闭状态，每一个阀座4与阀芯2之间位于这个所述的阀座4与阀芯2之间的介质降压缓冲空间上方的配合面上设有若干周向均布的纵向流量调节槽6，该纵向流量调节槽6的上端为通口结构，下端为盲封结构，并且该纵向流量调节槽6与能够向上移动的阀芯2一起配合控制、调节与这个所述的纵向流量调节槽6上、下相邻的这对介质降压缓冲空间之间的流量开度的大小（阀芯2上移，阀座4上的纵向流量调节槽6导通开度越大，反之，开度越小）。当所述阀芯2与最下端的末级阀座4（本实施方式，最下端的末级阀座4指由上至下的第三个阀座4，下同）底部的配合面开启时，所述纵向流量调节槽6导通，该纵向流量调节槽6上、下相邻的这对介质降压缓冲空间的随着纵向流量调节槽6的导通而连通；当所述阀芯2相对于所述套筒结构5逐渐上移的过程中，所述纵向流量调节槽6上、下相邻的这对介质降压缓冲空间之间的流量开度逐渐增大。其中，所述纵向流量调节槽6的底部的倾斜（倾斜方向为纵向流量调节槽6的长度方向）角度为10°～45°（例如，10°、15°、30°、40°或45°，优选的，30°），纵向流量调节槽6的底部在这种倾斜角度下，不仅使降压、抗冲蚀能力得到提高，而且在小流量工况下，有利于精准控制、调节介质的流量大小。

上述纵向流量调节槽6的截面形状为半圆形，纵向流量调节槽6的深度由下而上单调加深，纵向流量调节槽6的宽度由下而上单调加宽。这种设计结构，不仅能够更好地控制流量特性成指数级增减（传统高压差控制阀，阀门启闭后的流量特性成线性增减，流量调节能力差，尤其是小流量调节不理想），而且能够使降压压差最高到达30MPa（或者阀门泄漏等级到达V级要求），实现了流量调节从量变到质变的过程，并且这种状态的阀门泄漏等级下（V级），仍不会破坏阀座4与阀芯2之间的密封面（配合面），实现良好密封。在这种设计结构下，还能够实现阀门稳定地快速启闭，精准的小流量调节。攻克了传统高压差控制阀，阀门泄漏等级到达IV级要求就会破坏阀座4与阀芯2之间的密封面（配合面），降低阀内组件的的使用寿命，进而影响整个高压差控制阀的使用寿命。

每一个阀座4与阀芯2之间的配合面上附有耐磨合金表层，该耐磨合金表层是经QPQ硬化处理（QPQ硬化处理是指将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火，但达到了表面淬火的效果，因此国内外称之为QPQ。最新改良工艺叫光中氮化。该工艺相比QPQ优点在于完全不变形，硬度更高，深度更深，效率高，不需要抛光，可氮化精度高，非标及大型零部件，并具有良好的耐磨性、耐疲劳性能、良好的抗腐蚀性能、产品处理以后变形小、可以代替多道热处理工序和防腐蚀处理工序，时间周期短、无公害水平高和无环境污染）的表层。或者该耐磨合金表层还可以是硬质合金堆焊层。亦或者，该耐磨合金表层是渗氮或渗碳层。

所述阀笼3与阀芯2上段的配合面设有柔性密封圈7。优选的，所述柔性密封圈7是橡胶密封圈或聚四氟乙烯密封圈，以增强密封效果。

所述阀芯2与阀杆1下端采用螺纹连接，连接部设有锁紧螺钉。

所述阀笼3内设置有一段为阀芯2导向作用的内孔段8，并且所述阀笼3的底部与最上端首级阀座4（本实施方式中，最上端首级阀座4指由上向下的第一个阀座4）的顶部之间采用间隙配合的方式连接。不仅阀芯2能够在阀笼3的内孔段8内被准确、平稳地导向，而且所述阀笼3的底部与最上端首级阀座4的顶部之间采用间隙配合的方式让阀芯2与最下端的末级阀座4的底部能够准确无误地定心、对准，使阀芯2对该阀芯2与最下端的末级阀座4的底部的配合面（密封面）具有一定地密封、补偿能力。

最下端的末级阀座4的底部连接有降压笼9，该降压笼上开设有流道孔12。实现降压、降噪、抗冲蚀的功能。

上述阀芯2上开设有平衡孔10，有利于降低调节阀开启的力矩。

工作过程：

高压差控制阀安装在高温高压的直行程阀门上，通过外界气动和/或电动执行机构与阀杆1顶部连接，能够驱动阀杆1沿阀笼3内的导向内孔段8上下向运动，以控制阀座4的下部与阀芯2下部之间密封面（配合面）的开启/闭合。开启时，阀芯2随着阀杆1上移，介质降压缓冲空间A与介质降压缓冲空间B、介质降压缓冲空间B与介质降压缓冲空间C以及介质降压缓冲空间C与介质降压缓冲空间D之间通过各自之间对应的纵向流量调节槽6的开启而连通，并且随着纵向流量调节槽6开度的不断增大，两两相邻的介质降压缓冲空间的流量开度也增大。介质流经路径：通过流道孔11流入介质降压缓冲空间A，实现第一次降压处理，然后介质从介质降压缓冲空间A经过对应的纵向流量调节槽6后流入介质降压缓冲空间B，实现第二次降压处理，其次，介质从介质降压缓冲空间B经过对应的纵向流量调节槽6流入介质降压缓冲空间C，实现第三次降压缓冲处理，再其次，介质从介质降压缓冲空间C经过对应的纵向流量调节槽6流入介质降压缓冲空间D，实现第四次降压缓冲处理，最后，介质从介质降压缓冲空间D经过降压笼9的流道孔12流出，实现第五次降压，并降噪、抗冲刷。同时，随着各个位置的纵向流量调节槽6开度的不断增大，两两相邻的介质降压缓冲空间的流量开度也增大，这里的增大方式为指数级增加，以实现快速开闭；关闭时，阀芯2随着阀杆1下移，介质降压缓冲空间A与介质降压缓冲空间B、介质降压缓冲空间B与介质降压缓冲空间C以及介质降压缓冲空间C与介质降压缓冲空间D之间的流量成指数级减小，直至关闭。

实施例2

本实施例2的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述纵向流量调节槽的截面形状为矩形，纵向流量调节槽的深度由下而上单调加深，纵向流量调节槽的宽度由下而上保持不变。其加工简便。

实施例3

本实施例3的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述纵向流量调节槽的槽口处设置成外翻的弧形状倒角。阀芯在启闭的瞬间，增加流道面积，降低高速流体的冲刷、冲蚀现象，实现阀芯启闭的平稳过渡。

以上各实施例的技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照前述各实施例的技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高压差控制阀的阀内组件结构，包括阀杆、阀芯、阀笼、阀座，所述阀芯固定连接在阀杆的下端，其特征在于：所述阀笼、阀座上下重叠布置，阀笼居上，阀座居下，相对于阀芯呈套筒结构，所述阀芯位于该套筒结构内，在阀笼与阀芯之间留有介质降压缓冲空间，在阀座与阀芯之间也留有介质降压缓冲空间，形成多级降压结构，所述阀座至少两个，上下重叠布置，每一个阀座与阀芯之间均留有一个介质降压缓冲空间。

2.根据权利要求1所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：每一个阀座与阀芯之间位于这个所述的阀座与阀芯之间的介质降压缓冲空间上方的配合面上设有若干周向均布的纵向流量调节槽，该纵向流量调节槽的上端为通口结构，下端为盲封结构，并且该纵向流量调节槽与能够向上移动的阀芯一起配合控制、调节与这个所述的纵向流量调节槽上、下相邻的这对介质降压缓冲空间之间的流量开度的大小；当所述阀芯与最下端的末级阀座底部的配合面开启时，所述纵向流量调节槽导通；当所述阀芯相对于所述套筒结构逐渐上移的过程中，所述纵向流量调节槽上、下相邻的这对介质降压缓冲空间之间的流量开度逐渐增大。

3.根据权利要求2所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：所述纵向流量调节槽的截面形状为半圆形，纵向流量调节槽的深度由下而上单调加深，纵向流量调节槽的宽度由下而上单调加宽。

4.根据权利要求2所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：所述纵向流量调节槽的截面形状为矩形，纵向流量调节槽的深度由下而上单调加深，纵向流量调节槽的宽度由下而上保持不变。

5.根据权利要求2所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：每一个阀座与阀芯之间的配合面上附有耐磨合金表层，该耐磨合金表层是经QPQ硬化处理的表层。

6.根据权利要求1所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：所述至少两个上下重叠布置的阀座，相邻阀座之间采用阶梯止口搭接方式，搭接部设有锁紧螺钉。

7.根据权利要求1所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：所述至少两个上下重叠布置的阀座，相邻阀座之间采用内、外螺纹螺接方式，螺接部设有锁紧螺钉。

8.根据权利要求1所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：所述阀笼内设置有一段起阀芯导向作用的内孔段，并且所述阀笼的底部与最上端首级阀座的顶部之间采用间隙配合的方式连接。

9.根据权利要求1所述高压差控制阀的阀内组件结构，其特征在于：最下端的末级所述阀座的底部连接有降压笼。