CN209245439U - 压力平衡式高精度高压差控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压力平衡式高精度高压差控制阀，包括阀体以及减压通道，阀体两侧设有进口和出口，减压通道由阀芯、阀芯套和阀座组成，阀芯套与阀体之间设有排泄流道，阀芯套上端设有与排泄流道连通的排泄口，排泄流道与出口连通，阀芯套内壁面上间隔设有多个环形凸台，阀芯套下端设有阀座，阀座与进口连通，阀芯设于阀芯套内与阀芯套滑动连接，阀芯下端为与阀座配合的曲面密封面，阀芯上沿轴向间隔设有多组缓冲组，每组缓冲组包括两个对称设置的缓冲槽，相邻两组缓冲组相互之间错位设置，曲面密封面与阀座配合时缓冲槽与环形凸台部分重叠。本实用新型提供采用阀芯、阀芯套和阀座实现高压差介质的控制，调节性能好，调节精度高。

Description

压力平衡式高精度高压差控制阀

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，特别是涉及一种压力平衡式高精度高压差控制阀。

背景技术

目前针对高压差介质的阀门有很多结构设计，如多层套筒式、轴向多级串式、迷宫式等结构，但多层套筒式只能满足较小压差的控制，而且流量窗口极易损坏，使用寿命短；轴向多级串式减压结构虽有比较好的减压能了和防堵能力，但其调节性能和调节精度比较低，通常的非平衡式结构对执行器的要求非常高，而且面对高压差介质易引起强烈震动，对于高精度控制的场合很难满足其调节要求；迷宫式的减压能力最为突出，但对介质的清洁度有较高的要求，通常的流量特性只能设计为近似线性，调节性能和精度较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种压力平衡式高精度高压差控制阀。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种压力平衡式高精度高压差控制阀，包括阀体以及设于所述阀体内的减压通道，所述阀体两侧设有与所述减压通道连通的进口和出口，所述减压通道由阀芯、阀芯套和阀座组成，所述阀芯套竖直设于所述阀体内，所述阀芯套与阀体之间设有排泄流道，所述阀芯套上端设有与所述排泄流道连通的排泄口，所述排泄流道与所述出口连通，所述阀芯套内壁面上间隔设有多个环形凸台，所述阀芯套下端设有所述阀座，所述阀座与所述进口连通，所述阀芯设于所述阀芯套内与所述阀芯套滑动连接，所述阀芯直径与所述环形凸台内径相同，所述阀芯下端为与所述阀座配合的曲面密封面，所述阀芯上沿轴向间隔设有多组缓冲组，每组所述缓冲组包括两个对称设置的缓冲槽，相邻两组所述缓冲组相互之间错位设置，从而使高压介质流经减压通道时不停转向和对冲消耗能量，所述缓冲槽与所述环形凸台位置和数量一一对应，所述曲面密封面与阀座配合时所述缓冲槽与环形凸台部分重叠。

阀芯头设计为具有高调节精度的曲面阀芯，实现对高压差介质的精确调节；阀芯中部对称设计有减压缓冲组结构，并呈90°错位分布，介质经过这些缓冲组时会被分为两路，每路经过不停转向后在下一缓冲槽汇合对冲，实现能量消耗，每一个减压结构都具有较高的流阻，3-6个缓冲组的设计，降压级数可以达到12-24级，因此这种笼式流道结构提供了非常高的阻抗，高压差介质流至阀芯上端汇合，稳定流向后经阀芯套排泄口流至排泄流道内，最终从出口流出阀门。流体逐级降压，方向不断改变，增加流动阻力，控制流动速度，防止空化破坏，可实现在严酷工况下阀门的长周期运行。由于阀芯采用轴向多级减压的结构设计，与阀芯套配合使用，可组合成具有相对较大的减压通道，且阀芯凹口边缘具有很强的剪切力，因此该结构阀门特别适合用于高压介质中含有杂质颗粒的严酷工况，可防止阀门堵塞现象的发生。

在阀门关闭或微小开度运行时，阀芯与阀芯套的重叠部分D1会促使高压差介质通过阀芯的缓冲槽进行减压，而不是在阀座阀芯的密封区域上，阀芯向上运动打开时密封面开启但减压流道仍处于关闭状态，阀芯继续向上运动时，减压流道开通微小流通面积d，但密封面处的流通面积D2要比阀芯凹口通道面积d大得多，因此流过阀座密封面处的介质压力和速度均会降低，具有保护阀芯和阀座密封面作用。

进一步，为了保护阀芯和阀座密封面，还包括上阀盖，所述上阀盖设于所述阀体上端，所述上阀盖沿轴向设有上小下大的阶梯孔，所述阶梯孔用于与所述阀芯上端轴肩配合限制阀门的额定行程，所述曲面密封面与阀座配合时所述缓冲槽与环形凸台重叠部分的尺寸大小为阀门额定行程的8％-12％。

进一步，所述阀芯上套设有导向套和平衡密封圈，所述导向套卡设于所述阶梯孔和阀芯套之间，所述平衡密封圈设于所述导向套下方，所述阀芯轴向上设有平衡通道，所述阀芯上端设有连通所述阶梯孔和平衡通道的平衡孔。

平衡通道和平衡孔的设置，与平衡密封圈和导向套共同实现压力平衡式结构，因为阀门主要用于调节高压差介质，当阀芯关闭时，来自进口的高压介质的不平衡力非常大，且完全作用在阀芯上，阀芯易震动且要求所配执行器的输出力很大才能确保阀门的正常运行，所以阀门上采用了平衡通道和平衡孔的设置，并采用平衡密封圈实现密封，当阀芯关闭时，介质从平衡通道和平衡孔流至阶梯孔内，使阀芯上下位置介质压力相等，大大降低了介质作用于阀芯的不平衡力，对执行器的选配要求也降低很多，并且提高了阀门的整机性能和使用寿命。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种压力平衡式高精度高压差控制阀，采用高压介质流经减压通道进行减压，阀芯上加工有平衡孔和平缓通道，与平衡密封圈、导向套配合使用构成压力平衡式结构，可大大降低高压介质作用于阀芯上的不平衡力，从而降低了对执行器的要求，降低了阀门震动的可能性，在阀门关闭或小开度运行时，阀芯与阀芯套的重叠部分会促使高压差介质通过阀芯的凹口进行减压，而不是在阀座密封区域，可防止高压差介质对阀芯和阀座密封面的损害，提高了阀门使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型最佳实施例的结构示意图；

图2是图1中A的放大示意图；

图3是阀芯的结构示意图；

图4是介质流经减压通道时的减压原理图；

图5是阀门关闭时的状态示意图；

图6是在阀门关闭或微小开度运行时密封面保护结构示意图；

图7是阀门开启时密封面保护结构示意图。

图中：1、阀体，2、进口，3、出口，4、阀芯，5、阀芯套，6、阀座，7、排泄流道，8、排泄口，9、环形凸台，10、曲面密封面，11、缓冲槽，12、上阀盖，13、阶梯孔，14、轴肩，15、导向套，16、平衡密封圈，17、平衡通道，18、平衡孔。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1-7所示，本实用新型的一种压力平衡式高精度高压差控制阀，包括阀体1以及设于所述阀体1内的减压通道，所述阀体1两侧设有与所述减压通道连通的进口2和出口3，所述减压通道由阀芯4、阀芯套5和阀座6组成，所述阀芯套5竖直设于所述阀体1内，所述阀芯套5与阀体1之间设有排泄流道7，所述阀芯套5上端设有与所述排泄流道7连通的排泄口8，所述排泄流道7与所述出口3连通，所述阀芯套5内壁面上间隔设有五个环形凸台9，所述阀芯套5下端设有所述阀座6，所述阀座6与所述进口2连通，所述阀芯4设于所述阀芯套5内与所述阀芯套5滑动连接，所述阀芯4直径与所述环形凸台9内径相同，所述阀芯4下端为与所述阀座6配合的曲面密封面10，所述阀芯4上沿轴向均匀的间隔设有五组缓冲组，每组所述缓冲组包括两个对称设置的缓冲槽11，相邻两组所述缓冲组相互之间呈90°错位设置，从而使高压介质流经减压通道时不停转向和对冲消耗能量，所述缓冲槽11与所述环形凸台9位置和数量一一对应，所述曲面密封面10与阀座6配合时所述缓冲槽11与环形凸台9部分重叠。

还包括上阀盖12，所述上阀盖12设于所述阀体1上端，所述上阀盖12沿轴向设有上小下大的阶梯孔13，所述阶梯孔13用于与所述阀芯4上端轴肩14配合限制阀门的额定行程，所述曲面密封面10与阀座6配合时所述缓冲槽11与环形凸台9重叠部分D1的尺寸大小为阀门额定行程的8％。

所述阀芯4上套设有导向套15和平衡密封圈16，所述导向套15卡设于所述阶梯孔13和阀芯套5之间，所述平衡密封圈16设于所述导向套15下方，所述阀芯4轴向上设有平衡通道17，所述阀芯4上端设有连通所述阶梯孔13和平衡通道17的平衡孔18。

工作原理：

在阀门关闭时，介质从平衡通道17和平衡孔18流至阶梯孔13内，使阀芯4上下位置介质压力相等，大大降低了介质作用于阀芯4的不平衡力，对执行器的选配要求大大降低，并且提高了阀门的整机性能和使用寿命；

在阀门微小开度运行时，阀芯4与阀芯套5的重叠部分D1会促使高压差介质通过阀芯4的缓冲槽11进行减压，而不是在阀座6阀芯4的密封区域上，阀芯4向上运动打开时密封面，但减压流道仍处于关闭状态，阀芯4继续向上运动时，减压流道开通微小流通面积d，但密封面处的流通面积D2要比阀芯4凹口通道面积d大得多，因此流过阀座6密封面处的介质压力和速度均会降低，具有保护阀芯4曲面密封面10和阀座6密封面作用；

在阀门完全打开后，介质经过缓冲组时会被分为两路，每路经过不停转向后在下一缓冲槽11汇合对冲，实现能量消耗，每一组缓冲组都具有较高的流阻，五个缓冲组的设计，降压级数可以达到24级，因此这种笼式流道结构提供了非常高的阻抗，高压差介质流至阀芯4上端汇合，稳定流向后经阀芯套5排泄口8流至排泄流道7内，最终从出口3流出阀门。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种压力平衡式高精度高压差控制阀，其特征在于：包括阀体(1)以及设于所述阀体(1)内的减压通道，所述阀体(1)两侧设有与所述减压通道连通的进口(2)和出口(3)，所述减压通道由阀芯(4)、阀芯套(5)和阀座(6)组成，所述阀芯套(5)竖直设于所述阀体(1)内，所述阀芯套(5)与阀体(1)之间设有排泄流道(7)，所述阀芯套(5)上端设有与所述排泄流道(7)连通的排泄口(8)，所述排泄流道(7)与所述出口(3)连通，所述阀芯套(5)内壁面上间隔设有多个环形凸台(9)，所述阀芯套(5)下端设有所述阀座(6)，所述阀座(6)与所述进口(2)连通，所述阀芯(4)设于所述阀芯套(5)内与所述阀芯套(5)滑动连接，所述阀芯(4)直径与所述环形凸台(9)内径相同，所述阀芯(4)下端为与所述阀座(6)配合的曲面密封面(10)，所述阀芯(4)上沿轴向间隔设有多组缓冲组，每组所述缓冲组包括两个对称设置的缓冲槽(11)，相邻两组所述缓冲组相互之间错位设置，从而使高压介质流经减压通道时不停转向和对冲消耗能量，所述缓冲槽(11)与所述环形凸台(9)位置和数量一一对应，所述曲面密封面(10)与阀座(6)配合时所述缓冲槽(11)与环形凸台(9)部分重叠。

2.如权利要求1所述的压力平衡式高精度高压差控制阀，其特征在于：还包括上阀盖(12)，所述上阀盖(12)设于所述阀体(1)上端，所述上阀盖(12)沿轴向设有上小下大的阶梯孔(13)，所述阶梯孔(13)用于与所述阀芯(4)上端轴肩(14)配合限制阀门的额定行程，所述曲面密封面(10)与阀座(6)配合时所述缓冲槽(11)与环形凸台(9)重叠部分的尺寸大小为阀门额定行程的8％-12％。

3.如权利要求2所述的压力平衡式高精度高压差控制阀，其特征在于：所述阀芯(4)上套设有导向套(15)和平衡密封圈(16)，所述导向套(15)卡设于所述阶梯孔(13)和阀芯套(5)之间，所述平衡密封圈(16)设于所述导向套(15)下方，所述阀芯(4)轴向上设有平衡通道(17)，所述阀芯(4)上端设有连通所述阶梯孔(13)和平衡通道(17)的平衡孔(18)。