CN211501695U - 一种单座角阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单座角阀。该角阀采用底进侧出，由于前后压差大，因此直接在阀体底部进口处增加2个节流件，节流件起两级降压的作用，减缓流体在进入内腔冲刷内件时的初速度。角阀阀内件的材料全部使用尿素级奥氏体U3不锈钢，减少所受到的腐蚀，使得阀内件使用更长久。阀芯及新型降噪笼采用锻造一体式，保证了内件的机械强度，避免震动导致的阀芯断裂。阀内件中添加了新型降噪笼，利用其中不均匀排布的流量孔，来平衡冲刷造成的不平衡力。新型降噪笼与阀芯之间有着特殊的导向，能够给阀芯起到支撑固定的作用，减少阀芯产生的震动。经过如上改进后的高压角阀能够更好的面对尿素工艺中的各种挑战。

Description

一种单座角阀

技术领域

本实用新型涉及一种特殊结构的单座角阀。

背景技术

在中国的化肥行业中，作为核心的尿素装置非常关键，由于过去国内厂家的所有调节阀全部采用配套进口，但是国外的尿素工艺中要求工艺内所有的高压角阀必须采用抛物线单座调节阀。因此国内在引进尿素生产工艺时，也会要求尿素装置内的高压角阀必须采用抛物线单座调节阀。国内虽然有对应的产品，但是由于国内材料的机械性能、角阀的内件设计与国外差距较大，国内阀门通常使用半年就需要检修，而国外阀门则至少使用五年。

应用于尿素装置中流体介质的特点为：介质压力高、前后压差大、腐蚀性较强、介质易结晶。国内阀门由于材料的限制，再加上某些调节阀本身设计、选型不合理，造成生产出来的角阀在实际使用过程中经常暴露出各种问题：冲刷与汽蚀造成阀内件损坏；小开度时阀内噪音高、震动大；阀芯被冲刷而震动导致断裂；阀芯头部、阀体内壁汽蚀严重，调节品质降低等。鉴于该类工况较为特殊，介质压差高，流体稳定性差，上述问题会给装置安全生产带来一定影响。

面对尿素工艺的需求、高昂的进口费用，国内厂家急需要一种能够使用在尿素工艺中的抛物线单座调节阀，因此本实用新型应运而生。针对以上特点，本申请提供了一种高压角阀的结构能够解决上述技术问题。

实用新型内容

本申请要解决的技术问题是：冲刷与汽蚀造成阀内件损坏；小开度时阀内噪音高、震动大；阀芯被冲刷而震动导致断裂；阀芯头部、阀体内壁汽蚀严重，调节品质降低等。鉴于该类工况较为特殊，介质压差高，流体稳定性差，上述问题会给装置安全生产带来一定影响。

本实用新型的技术方案如下：

一种单座角阀，其特征在于：角阀中含有下法兰1、节流件2、螺栓3、螺母4、阀座5、新型降噪笼6、阀芯7、阀体8、上阀盖9、填料组件10、填料压板11；在轴线方向上，法兰1、节流件2、阀座 5、阀体8、降噪笼6、上阀盖9、填料压板11由下至上依次嵌套于中心轴线方向；法兰1具有与其轴线同轴设置的上开槽和下部流体管路，上开槽用于紧密配合容置同轴设置的节流件2；节流件2部分位于法兰1的上开槽内，部分位于该上开槽的上方，并从该上开槽向上凸起，阀座5的上部阀芯开口以及下部流体开口，其中下部的流体开口的内表面与节流件2位于上开槽上方的部分的外表面紧密配合实现装卡；阀座5还具有位于下表面处的凸缘，该凸缘从阀座5的下部流体开口的下端径向向外延伸；阀体8为在侧面具有流体开孔的圆筒状部件，其具有上开口和下开口，阀体8同轴地嵌套于阀座5的外表面，并且二者接触部分通过紧密接触和密封垫的方式密封，阀体8的下开口与阀座5的凸缘接触；降噪笼6为一个具有上、下开口的筒状部件，在其侧壁上具有多个流体通道，其下开口的下表面具有与该阀座5的卡位环相配合的卡位槽，其上开口设置径向向外延伸的凸缘；降噪笼6的外径和阀体8的内径表面紧密配合实现密封，降噪笼6的上开口的凸缘搭载在阀体8的上开口处，实现支撑；在阀座5的上表面还具有一卡位环，该卡位环为位于阀座5上表面靠近外缘位置处设置的凸起的圆环；该卡位槽为靠近降噪笼6内表面的环状凹槽，通过卡位槽和卡位环的配合，降噪笼6和阀座5紧密的配合组装在一起实现了密封；降噪笼6通过上开口凸缘于阀体8的搭载，下开口卡位槽与阀座5的卡位环的配合实现的位置固定；阀座5和降噪笼6同轴地上下堆叠，并且阀体8嵌套在阀座5和降噪笼6的外部，并且其内表面与阀座5和降噪笼6的外表面密封接触或者密封垫接触；阀芯7为具有密封头的杆状部件，密封头位于杆状部件的前端，其直径大于杆状部件的直径；密封头包括圆柱状的直径扩大部分以及倒椎状的密封部分；其中阀芯的直径扩大部分同轴地穿过降噪笼6，并且至少一部分密封部分伸入阀座5的内部通孔，阀座5的内部通孔在竖直方向上的截面具有倒抛物线的形状，阀芯7和阀座5 的内部通孔的内表面的至少一部分能够实现密封，并且通过实现阀芯7的上下移动能够实现密封或解除密封；在阀体8和降噪笼6的上方同轴设置了阀盖9，阀盖9为具有内部通孔的倒T形结构，该内部通孔用于容置阀芯，其下表面与降噪笼6实现接触配合；在阀盖9的内部通孔内表面和阀芯7的杆状部件的外表面之间存在一环状间隙，该环状间隙内填充填料组件10；在填料组件10和上阀盖9上表面安装填料压板11；

填料压板11和阀盖9、阀盖9、阀体8和法兰1均通过螺栓3、螺母4连接。

进一步地，述角阀包括阀体、上阀盖、阀芯、新型降噪笼、阀座、节流件、下法兰。

进一步地，降噪笼上钻有保证流量的小孔；通过减少低压方向孔的数量、增加流向阀内部孔的数量，并按照介质流向来固定套筒的朝向，用以平衡阀内部的不平衡力。

进一步地，阀芯与降噪笼之间有着斯泰莱堆焊层作为导向。

进一步地，阀芯端面有着能够调节流量参数的阀芯型面。

该角阀采用底进侧出，由于前后压差大，因此直接在阀体底部进口处增加2个节流件，节流件起两级降压作用，减缓流体在进入内腔冲刷内件时的初速度。角阀阀内件的材料全部使用尿素级奥氏体 U3不锈钢，减少所受到的腐蚀，使得阀内件使用更长久。阀芯及新型降噪笼采用锻造一体式，保证了内件的机械强度，避免震动导致的阀芯断裂。阀内件中添加了新型降噪笼，利用其中不均匀排布的流量孔，用以平衡冲刷造成的不平衡力。新型降噪笼中与阀芯之间有着特殊的导向，能够给阀芯起到支撑固定的作用，减少阀芯产生的震动。经过如上改进后的高压角阀能够更好的面对尿素工艺中的各种挑战。

在前后压差较大工况中，高速进入阀内的介质会对阀内件进行冲刷，这对于阀内件的寿命来说是致命的，尤其在国内材料质量不足的情况下，有必要对进入阀体内部介质的流速进行限制。本实用新型设计中的角阀采用底进侧出，可以直接在阀体底部进口处增加2个节流件，节流件起两级降压作用。节流件本身流道的设计，能够减缓流体在进入内腔冲刷内件时的初速度，蜿蜒的流道使得介质能够流转、碰撞，抵消各自的动能，形成了一个液体缓冲垫，产生局部的压力损失，进一步降低流速，减少了高速工艺介质对于阀内件的冲刷。

尿素工艺中的高压介质通过阀芯时，极易产生震动并伴有较大噪音，原因是介质流向压力低的方向时，使阀芯受到低压方向的巨大不平衡力，导致阀芯的震动。通过分析介质的流动特性，本实用新型增加了新型降噪笼。此新型降噪笼，又称不平衡力均分降噪笼。降噪笼上钻有保证流量的小孔，用来分解高压介质的冲击力；通过减少低压方向孔的数量、增加流向阀内部孔的数量，并按照介质流向来固定套筒的朝向，用以平衡阀内部的不平衡力。经过计算流出方向的动能与流入阀内部的动能，来确定打孔朝向、数量、直径，使两个方向的冲击力相等，减少了阀芯的震动，同时也减少了噪音。

由于阀内件结构采用新型降噪笼，能够减少介质冲击造成的震动与噪声，剩下的问题就落在了材质上。经过用户实际使用测试：316L钢阀内件在不到半个月左右就已经磨损严重，A4钢阀内件也只是使用了一个月左右。最终选用了尿素级U3奥氏体不锈钢。U3钢是针对尿素生产中极易腐蚀的阀内件而研制出的新钢种，因有较高的氮元素，钢的屈服强度好，抗冲刷腐蚀和抗疲劳性能得到了充分的提高，加之Cr、Mn、Mo、N的复合作用，其抗冲刷、腐蚀等多方面性能均优于316L和A4钢。因此决定角阀材料全部使用U3钢，依托U3钢优异的性能，延长阀内件的使用寿命。

即使使用了U3钢作为角阀阀内件的材质，但在面对高压差、强腐蚀、易结晶的工况下，反复对阀芯与阀芯密封面的冲蚀的问题依旧不容小觑。阀芯、新型降噪笼采用锻造一体式，保证了内件的机械强度。降噪笼内部导向使用斯泰莱堆焊层，并延长导向长度，避免因同种材质反复摩擦造成的阀芯与降噪笼之间咬死，延长导向长度能够更好的稳固与支撑阀芯，在阀门小开度下避免冲击震动导致的阀芯断裂。在阀芯与阀座密封面上设有斯泰莱堆焊层，在阀门小开度时，能够有效减少介质对密封面冲蚀磨损，减轻对密封与调节性能的影响。

本实用新型对角阀结构进行了以上创新，拓宽了实用范围，使其不仅适用于尿素合成装置的高压阀，还适用于介质为液体的高压差角阀，面对尿素装置中复杂多变的工艺参数，如上改进后的高压角阀能够更好的面对尿素工艺中的各种挑战。

附图说明

为了更清楚地说明本新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的角阀的节流件的结构示意图；

图2是本实用新型提供的角阀的降噪笼的结构示意图；

图3是本实用新型的角阀的结构示意图。

图中：

1：下法兰；2：节流件；3：螺栓；4：螺母；5：阀座；6：新型降噪笼；7：阀芯；8：阀体；9：上阀盖；10：填料组件；11：填料压板；

具体实施方式

下面将结合本新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本新型保护的范围。

本实用新型的技术方案如下：如图1-3所示，这种角阀中含有下法兰1、节流件2、螺栓3、螺母4、阀座5、新型降噪笼6、阀芯7、阀体8、上阀盖9、填料组件10、填料压板11。先将新型降噪笼6与阀座5装入阀体8中，将节流件2分别装入阀座5与下法兰1中，再将下法兰1与阀体8通过螺栓3、螺母4拧紧，压紧阀座5；在新型降噪笼6中安装阀芯7，再安装上阀盖9，并放入填料组件10和填料压板11，并用螺栓3、螺母4将零件之间拧紧。

在轴线方向上，法兰1、节流件2、阀座5、阀体8、降噪笼6、上阀盖9、填料压板11由下至上依次嵌套于中心轴线方向。法兰1具有与其轴线同轴设置的上开槽和下部流体管路，上开槽用于紧密配合容置同轴设置的节流件2。节流件2部分位于法兰1的上开槽内，部分位于该上开槽的上方，并从该上开槽向上凸起，阀座5的上部阀芯开口以及下部流体开口，其中下部的流体开口的内表面与节流件2位于上开槽上方的部分的外表面紧密配合实现装卡。阀座5还具有位于下表面处的凸缘，该凸缘从阀座5的下部流体开口的下端径向向外延伸。阀体8为在侧面具有流体开孔的圆筒状部件，其具有上开口和下开口，阀体8同轴地嵌套于阀座5的外表面，并且二者接触部分通过紧密接触和密封垫的方式密封，阀体8的下开口与阀座5的凸缘接触。

降噪笼6为一个具有上、下开口的筒状部件，在其侧壁上具有多个流体通道，其下开口的下表面具有与该阀座5的卡位环相配合的卡位槽，其上开口设置径向向外延伸的凸缘。降噪笼6的外径和阀体8的内径表面紧密配合实现密封，降噪笼6的上开口的凸缘搭载在阀体8的上开口处，实现支撑。在阀座5的上表面还具有一卡位环，该卡位环为位于阀座5上表面靠近外缘位置处设置的凸起的圆环。该卡位槽为靠近降噪笼6内表面的环状凹槽，通过卡位槽和卡位环的配合，降噪笼6和阀座5紧密的配合组装在一起实现了密封。降噪笼6通过上开口凸缘于阀体8的搭载，下开口卡位槽与阀座5的卡位环的配合实现的位置固定。阀座5和降噪笼6同轴地上下堆叠，并且阀体8嵌套在阀座5和降噪笼6 的外部，并且其内表面与阀座5和降噪笼6的外表面密封接触或者密封垫接触。

阀芯7为具有密封头的杆状部件，密封头位于杆状部件的前端，其直径大于杆状部件的直径。密封头包括圆柱状的直径扩大部分以及倒椎状的密封部分。其中阀芯的直径扩大部分同轴地穿过降噪笼 6，并且至少一部分密封部分伸入阀座5的内部通孔，阀座5的内部通孔在竖直方向上的截面具有倒抛物线的形状，阀芯7和阀座5的内部通孔的内表面的至少一部分能够实现密封，并且通过实现阀芯7 的上下移动能够实现密封或解除密封。

在阀体8和降噪笼6的上方同轴设置了阀盖9，阀盖9为具有内部通孔的倒T形结构，该内部通孔用于容置阀芯，其下表面与降噪笼6实现接触配合。在阀盖9的内部通孔内表面和阀芯7的杆状部件的外表面之间存在一环状间隙，该环状间隙内填充填料组件10。在填料组件10和上阀盖9上表面安装填料压板11。填料压板11和阀盖9、阀盖9、阀体8和法兰1均通过螺栓3、螺母4连接。

工艺介质从下法兰1底部进入阀体8内，以通过节流件2、阀座5、阀芯7、新型降噪笼6的顺序流出阀体。这几个零件构成流体通路。

在这期间，节流件2避免介质高速进入阀内对阀内件进行冲刷，起到了两级降压的作用，通过对节流件本身流道的设计，能够减缓流体在进入内腔冲刷内件时的初速度，蜿蜒的流道使得介质能够流转、碰撞，抵消各自的动能，形成了一个液体缓冲垫，产生局部的压力损失，进一步降低流速，减少了高速工艺介质对于阀内件的冲刷。

阀芯7通过阀芯型面对介质进行调节，通过与阀座5之间的配合，来调节到所需求的工艺参数，面对不同的参数需求，也可以更换不同的阀芯型面。阀芯、新型降噪笼采用锻造一体式，保证了内件的机械强度。由于介质中存在固体与液体两相，因此阀芯形状上只能选用单座抛物线型阀芯，由于介质压差大，会对阀芯阀座密封面造成汽蚀，因此在阀芯与阀座密封面上设有斯泰莱堆焊层，在阀门小开度时，能够有效减少介质对密封面冲蚀磨损，减轻对密封与调节性能的影响。

如图2所示，介质流经新型降噪笼6时，靠近出口处的流量孔比另一侧的流量孔数量上要少，因此介质在流向低压方向时，由于出口处的流量孔数量不足以满足液体流出的需要，会趋向于流量孔多的方向，这样设计的结果就是，通过减少冲击方向孔的数量，使转向的液体动能与冲击方向的动能进行抵消，减少阀芯受到来自冲击力方向的震动，降低了噪声的同时，还能够避免高速震动导致的阀芯7 断裂的问题。

优选地，降噪笼6具有上下两条流体通道，在该降噪笼6的侧表面，以降噪笼朝向标记为0度。降噪笼6的侧壁的一周在与上下两条流体通道对应的两个高度位置上，分别设置了2组自0度开始360 度结束、均匀分布的7个流量孔，该7个流量孔，设两条流体通道之间的间距为h，降噪笼6的侧壁的一周在较高的流体通道高度之上h/2处，自26度处开始334度结束、均匀分布的7个流量孔；降噪笼6 的侧壁的一周在较高的流体通道高度之下h/2处，在180度处设置一个流量孔；降噪笼6的侧壁的一周在较高的流体通道高度之下h/2处，在180度处设置一个流量孔；降噪笼6的侧壁的一周在高低两组流体通道高度之下h/4处，均设置了自232度开始334度结束的均匀分布的3个流量孔。通过上述优选实施例，进一步提高了防冲击能力。

在安装过程中，由于需要把控新型降噪笼6中流量孔的朝向，因此装配前需要在新型降噪笼6上方加装一段方向指示环，用于标注流量孔的朝向。在进行检验与维护的时候可以通过此标记了解介质的流向与新型降噪笼6磨损的情况。

新型降噪笼6内部导向使用斯泰莱堆焊层，并延长导向长度，避免因同种材质反复摩擦造成的阀芯7与新型降噪笼6之间咬死，延长导向长度能够更好的稳固与支撑阀芯7，在阀门小开度下能够更好的固定阀芯7，避免冲击震动导致的阀芯7断裂。

阀体8采用整体U3钢整体锻造而成，有着较高的机械强度与耐腐蚀性能，由于高速介质的主要冲击面位于阀座5、阀芯7与新型降噪笼6上，不会对阀体内腔进行冲击，只需要考虑阀体的承压强度与耐腐蚀性能即可，极大的保证了角阀装置在使用过程的安全、可靠、稳定。

该结构设计合理、加工简便，面对苛刻工况下的各种难题都有着针对性改进，已可以实际适用于尿素装置现场。本实用新型提供的角阀解决了冲刷与汽蚀造成阀内件损坏；小开度时阀内噪音高、震动大；阀芯被冲刷而震动导致断裂；阀芯头部、阀体内壁汽蚀严重，调节品质降低等。鉴于该类工况较为特殊，介质压差高，流体稳定性差的技术问题。

Claims (5)

1.一种单座角阀，其特征在于：角阀中含有下法兰(1)、节流件(2)、螺栓(3)、螺母(4)、阀座(5)、新型降噪笼(6)、阀芯(7)、阀体(8)、上阀盖(9)、填料组件(10)、填料压板(11)；在轴线方向上，法兰(1)、节流件(2)、阀座(5)、阀体(8)、降噪笼(6)、上阀盖(9)、填料压板(11)由下至上依次嵌套于中心轴线方向；法兰(1)具有与其轴线同轴设置的上开槽和下部流体管路，上开槽用于紧密配合容置同轴设置的节流件(2)；节流件(2)部分位于法兰(1)的上开槽内，部分位于该上开槽的上方，并从该上开槽向上凸起，阀座(5)的上部阀芯开口以及下部流体开口，其中下部的流体开口的内表面与节流件(2)位于上开槽上方的部分的外表面紧密配合实现装卡；阀座(5)还具有位于下表面处的凸缘，该凸缘从阀座(5)的下部流体开口的下端径向向外延伸；阀体(8)为在侧面具有流体开孔的圆筒状部件，其具有上开口和下开口，阀体(8)同轴地嵌套于阀座(5)的外表面，并且二者接触部分通过紧密接触和密封垫的方式密封，阀体(8)的下开口与阀座(5)的凸缘接触；降噪笼(6)为一个具有上、下开口的筒状部件，在其侧壁上具有多个流体通道，其下开口的下表面具有与该阀座(5)的卡位环相配合的卡位槽，其上开口设置径向向外延伸的凸缘；降噪笼(6)的外径和阀体(8)的内径表面紧密配合实现密封，降噪笼(6)的上开口的凸缘搭载在阀体(8)的上开口处，实现支撑；在阀座(5)的上表面还具有一卡位环，该卡位环为位于阀座(5)上表面靠近外缘位置处设置的凸起的圆环；该卡位槽为靠近降噪笼(6)内表面的环状凹槽，通过卡位槽和卡位环的配合，降噪笼(6)和阀座(5)紧密的配合组装在一起实现了密封；降噪笼(6)通过上开口凸缘于阀体(8)的搭载，下开口卡位槽与阀座(5)的卡位环的配合实现的位置固定；阀座(5)和降噪笼(6)同轴地上下堆叠，并且阀体(8)嵌套在阀座(5)和降噪笼(6)的外部，并且其内表面与阀座(5)和降噪笼(6)的外表面密封接触或者密封垫接触；阀芯(7)为具有密封头的杆状部件，密封头位于杆状部件的前端，其直径大于杆状部件的直径；密封头包括圆柱状的直径扩大部分以及倒椎状的密封部分；其中阀芯的直径扩大部分同轴地穿过降噪笼(6)，并且至少一部分密封部分伸入阀座(5)的内部通孔，阀座(5)的内部通孔在竖直方向上的截面具有倒抛物线的形状，阀芯(7)和阀座(5)的内部通孔的内表面的至少一部分能够实现密封，并且通过实现阀芯(7)的上下移动能够实现密封或解除密封；在阀体(8)和降噪笼(6)的上方同轴设置了阀盖(9)，阀盖(9)为具有内部通孔的倒T形结构，该内部通孔用于容置阀芯，其下表面与降噪笼(6)实现接触配合；在阀盖(9)的内部通孔内表面和阀芯(7)的杆状部件的外表面之间存在一环状间隙，该环状间隙内填充填料组件(10)；在填料组件(10)和上阀盖(9)上表面安装填料压板(11)；填料压板(11)和阀盖(9)、阀盖(9)、阀体(8)和法兰(1)均通过螺栓(3)、螺母(4)连接。

2.根据权利要求1所述的单座角阀，其特征在于：述角阀包括阀体、上阀盖、阀芯、新型降噪笼、阀座、节流件、下法兰。

3.根据权利要求1所述的单座角阀，其特征在于：降噪笼上钻有保证流量的小孔；通过减少低压方向孔的数量、增加流向阀内部孔的数量，并按照介质流向来固定套筒的朝向，用以平衡阀内部的不平衡力。

4.根据权利要求1所述的单座角阀，其特征在于：阀芯与降噪笼之间有着斯泰莱堆焊层作为导向。

5.根据权利要求1所述的单座角阀，其特征在于：阀芯端面有着能够调节流量参数的阀芯型面。

Images