CN212226118U - 一种最小流量阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体控制装置技术领域，公开了一种最小流量阀，包括阀体，阀体中部设有阀腔，阀腔中部设有阀座，阀座顶面设有阀笼；阀笼由若干环状笼板有序叠合为中空柱形，最上层笼板的外侧壁设有供流体进入阀笼的环腔，各个笼板中设有供流体轴向运动的流道，部分笼板中设有供流体径向运动的径向对冲槽，阀盖上端穿出阀腔，阀盖外侧壁与阀体气密连接，阀芯组件上端穿出阀盖，阀芯组件与阀盖内侧壁气密连接，气密性好、流道流通面积较大且截面形状简单，加工精度可控，同时还能利用流道的走向、排布、结构，实现流体的撞击、摩擦、对冲，从而满足彻底压降、降压梯度较大的最小流量阀，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。

Description

一种最小流量阀

技术领域

本实用新型涉及流体控制装置技术领域，具体涉及一种最小流量阀。

背景技术

锅炉给水泵将水从除氧器送往锅炉，流量调节阀(又称锅炉给水泵再循环阀)安装在给水泵出口处并连接至除氧器，该阀所在的系统称为再循环系统。为防止给水泵过热以及产生汽蚀，最小流量调节阀控制给水泵的流量必须大于某一规定的安全流量，即最小流量。当锅炉给水需要流量很小时，比如汽机跳闸时，需及时打开最小流量调节阀，把一部分高压水由给水泵出口处回流到除氧器，以保证给水泵的安全运行。

由于给水泵正常运转时的压力是由其是否向外供水决定的，因此给水泵的压力波动很大，很多情况下波动范围甚至超过30MPa，要求锅炉给水泵最小流量调节阀必须具有避免闪蒸和防止汽蚀的能力，再加上阀门长时间(至少90％的工作时间)处于关闭状态，所以在高压差的环境下，要求关闭并保证达到长期零泄漏就十分困难。

目前常规技术中，最小流量阀形式多样，尤其是关键零部件阀笼具有环流对冲式、多级阀芯节流式及迷宫叠片式等样式，这些格式各样的最小流量阀大都还是有一定的节流效果，但由于工况的特殊，在结构上的一些缺陷，比如流道流通面积较小、迷宫形状复杂加工精度较低，最终反映到工作过程和产品性能上去，都可能导致阀门出现汽蚀、冲蚀及闪蒸，造成阀门在短时间内出现故障甚至直接损毁，而且还存在压降不彻底、汽蚀严重、噪声高、振动大、易泄露等诸多问题。

因此，流体控制装置技术领域亟需一种气密性好、流道流通面积较大且截面形状简单，加工精度可控，同时还能利用流道的走向、排布、结构，实现流体的撞击、摩擦、对冲，从而满足彻底压降、降压梯度较大的最小流量阀。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的缺陷，提供一种气密性好、流道流通面积较大且截面形状简单，加工精度可控，同时还能利用流道的走向、排布、结构，实现流体的撞击、摩擦、对冲，从而满足彻底压降、降压梯度较大的最小流量阀。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种最小流量阀，包括阀体，所述阀体中部设有阀腔，所述阀腔的侧壁设有与入口管相通的流入口，所述阀腔的底部设有与出口管相通的排出口，所述阀腔中部设有阀座，所述阀座顶面设有阀笼；所述阀笼由若干环状笼板有序叠合为中空柱形，最上层所述笼板的外侧壁设有供流体进入阀笼的环腔，各个所述笼板中设有供流体轴向运动的流道，部分所述笼板中设有供流体径向运动的径向对冲槽；所述阀笼顶面设有阀盖，所述阀盖上端穿出阀腔，所述阀盖外侧壁与阀体气密连接，所述阀笼中部设有阀芯组件，所述阀芯组件上端穿出阀盖，所述阀芯组件与阀盖内侧壁气密连接。

进一步的，位于最上层所述笼板中的流道贯通环腔底面与笼板底面，位于下层的各个所述笼板中的流道贯通笼板顶面和底面，各个所述笼板中流道的数量随着笼板与阀盖距离的增大而减少。

进一步的，所述流道包括位于笼板底面的出水孔和与出水孔相通的进水孔组，所述进水孔组包含多个进水孔，所述出水孔的孔径大于进水孔的孔径，所述进水孔与出水孔的高度之和与流道贯通的高度相等。

进一步的，多个所述流道在笼板上排列成若干同心圈组，部分所述笼板中设有周向连通槽，所述周向连通槽将位于同一圈组的若干出水孔连通。

进一步的，位于下层的各个所述笼板中设有多个圆周均布的径向对冲槽，各个所述径向对冲槽的离心一端与若干流道连通，各个所述径向对冲槽的向心一端与阀笼中部柱形空腔相通。

进一步的，所述阀芯组件包括可受控升降的阀杆，所述阀杆伸入阀笼中部空腔一端的侧壁设有卡槽，所述卡槽中套装外侧壁设有外螺纹的对开螺母，所述对开螺母由两个半圆形螺母瓣组成，所述对开螺母的外侧螺纹连接活塞，所述活塞的下端外侧壁与阀笼中部空腔适配。

进一步的，所述阀座中部空腔孔径小于阀笼中部空腔的直径，所述活塞下端边缘处设有动密封环，所述阀座中部空腔上端边缘设有定密封环，所述动密封环与定密封环配作。

进一步的，所述阀盖上端设有直径扩大的密封段内侧壁，所述阀盖密封段内侧壁与阀芯组件之间设有第一密封组件，所述第一密封组件包括位于阀盖密封段内侧壁与阀杆外侧壁之间的第一密封填料，所述第一密封填料顶部设有第一压环，所述第一压环顶部设有压板，所述压板中部设有供阀杆穿过的通孔，所述压板靠近外沿处穿设若干第一紧固元件，各个所述第一紧固元件的下端与阀盖上端端面固接，所述第一密封填料底部设有填料垫圈。

进一步的，所述阀盖外侧壁与阀体之间设有第二密封组件，所述第二密封组件包括设置在阀盖外侧壁与阀体上端开口内侧壁之间的第二密封填料，所述第二密封填料顶部设有第二压环，所述第二压环顶部设有压盘，所述压盘靠近外沿处穿设若干圆周均布的第二紧固元件，各个所述第二紧固元件的下端与阀体上端面固接，所述压盘底面与阀体上端面之间留有间隙。

进一步的，所述入口管中沿流体进入方向依次设置节流孔板、一级前置减压器、二级前置减压器，所述出口管中设有后置减压器。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型包括阀体，阀体中部设有阀腔，阀腔中部设有阀座，阀座顶面设有阀笼；阀笼由若干环状笼板有序叠合为中空柱形，最上层笼板的外侧壁设有供流体进入阀笼的环腔，各个笼板中设有供流体轴向运动的流道，部分笼板中设有供流体径向运动的径向对冲槽；阀笼顶面设有阀盖，阀盖上端穿出阀腔，阀盖外侧壁与阀体气密连接，阀笼中部设有阀芯组件，阀芯组件上端穿出阀盖，阀芯组件与阀盖内侧壁气密连接，气密性好、流道流通面积较大且截面形状简单，加工方便简单且精度易控，同时还能利用流道的走向、排布、结构，实现流体的撞击、摩擦、对冲，从而满足彻底压降、降压梯度较大的流体调控需求，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型整体结构剖切示意图；

图2为本实用新型阀芯组件的剖切示意图；

图3为本实用新型阀杆的示意图；

图4为本实用新型对开螺母的俯视图和半剖正视图；

图5为本实用新型活塞的示意图；

图6为本实用新型压盘的示意图；

图7为本实用新型第二压环的示意图；

图8为本实用新型压板的示意图；

图9为本实用新型第一压环的示意图；

图10为本实用新型填料垫圈的示意图；

图11为本实用新型阀盖与衬套的示意图；

图12为本实用新型阀座的示意图；

图13为本实用新型阀盖的示意图；

图14为本实用新型衬套的示意图；

图15为本实用新型节流孔板的示意图；

图16为本实用新型一级前置减压器的示意图；

图17为本实用新型二级前置减压器的示意图；

图18为本实用新型后置减压器的示意图；

图19为本实用新型阀笼的立体示意图；

图20为本实用新型阀笼的四分之一剖立体示意图；

图21为本实用新型阀笼的半剖正视图；

图22为本实用新型初级笼板的剖切俯视图、半剖正视图和仰视图；

图23为本实用新型第一次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图24为本实用新型第二次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图25为本实用新型第三次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图26为本实用新型第四次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图27为本实用新型第五次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图28为本实用新型第六次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图29为本实用新型第七次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图30为本实用新型第八次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图；

图31为本实用新型第九次级笼板的俯视图、半剖正视图和仰视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-阀体，11-阀腔，12-入口管，13-出口管，2-阀座，21-定密封环，22-第一环槽，23-第二环槽，3-阀笼，31-初级笼板，32-次级笼板，321-第一次级笼板，322-第二次级笼板，323-第三次级笼板，324-第四次级笼板，325-第五次级笼板，326-第六次级笼板，327-第七次级笼板，328-第八次级笼板，329-第九次级笼板，33-环腔，34-均压孔，35-进水孔组，36-出水孔，37-周向连通槽，38-径向对冲槽，4-阀盖，41-衬套，5-阀芯组件，51-阀杆，52-卡槽，53-对开螺母，54-活塞，55-均压槽，56-动密封环，6-第一密封组件，61-第一密封填料，62-第一压环，63-压板，64-第一紧固元件，65-填料垫圈，7-压盘，8-第二密封组件，81-第二密封填料，82-第二压环，83-第二紧固元件，91-节流孔板，92-一级前置减压器，93-后置减压器，94-二级前置减压器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

一种最小流量阀，包括阀体1，阀体1中部设有阀腔11，阀腔11的侧壁设有与入口管12相通的流入口，阀腔11的底部设有与出口管13相通的排出口，阀腔11中部设有阀座2，阀座2顶面设有阀笼3；阀笼3由若干环状笼板有序叠合为中空柱形，最上层笼板的外侧壁设有供流体进入阀笼3的环腔33，各个笼板中设有供流体轴向运动的流道，部分笼板中设有供流体径向运动的径向对冲槽38；阀笼3顶面设有阀盖4，阀盖4上端穿出阀腔11，阀盖4外侧壁与阀体1气密连接，阀笼3中部设有阀芯组件5，阀芯组件5上端穿出阀盖4，阀芯组件5与阀盖4内侧壁气密连接。

需要说明的是，所谓“有序叠合”主要反映在两个方面，一是不同级别的笼板需要按照流道面积从大到小依次放置，二是相邻笼板的流道需要上下对应。流道面积逐级减小，是为了保证阀笼3与阀芯在不同开度时流体都能被有效降压到需求值，也即当阀芯处在阀笼3中空腔道较低部位时，流体泄出的面积小压强大，但流体完全流出阀笼3需要流经较多级别的阀板，当阀芯处在阀笼3中部腔道较高部位时，流体泄出的面积大压强小，但大部分流体经过较少级别的阀板即排出，总体上就保证了降压的稳定。

可以理解的是，在不同的工况下可以合理选择次级笼板的级数，比如通常设置为三到十二级，以适应不同的降压需求，在本技术方案的实际实施过程中，将次级笼板设置为九级，与初级笼板31一起够成十级的阀笼，构成一种较佳的阀笼3结构，九级次级笼板包括第一次级笼板321、第二次级笼板322、第三次级笼板323、第四次级笼板324、第五次级笼板325、第六次级笼板326、第七次级笼板327、第八次级笼板328、第九次级笼板329，流体从初级笼板31的环腔33进入阀笼3，每经过一级阀板就有一次流道截面大小和方向的变化，形成层层减压的结构。

进一步的，位于最上层笼板中的流道贯通环腔33底面与笼板底面，位于下层的各个笼板中的流道贯通笼板顶面和底面，各个笼板中流道的数量随着笼板与阀盖4距离的增大而减少。更进一步的，流道包括位于笼板底面的出水孔36和与出水孔36相通的进水孔组35，进水孔组35包含多个进水孔，出水孔36的孔径大于进水孔的孔径，进水孔与出水孔36的高度之和与流道贯通的高度相等。可以理解的是，进水孔组35为多个小孔，在实际实施过程中，本技术方案中设定为三个小孔，且三个小孔并不是圆周均布，而是围绕在径向对冲槽38端头周围，那样分居左右的两孔中流出的高压流体就可以相互冲击而减压，围绕在对冲槽周围也可以便于流体顺畅进入对冲槽中。很显然，进水孔组35中的小进水孔的孔径小于出水孔36的孔径，在流体穿出的时候由于截面陡然变大而降压，实际实施中，是将进水孔直径设置为出水孔直径的1/4，既能保证足够好的降压效果，也能使各个进水孔之间留有足够的宽度以保证结构强度。

更进一步的，多个流道在笼板上排列成若干同心圈组，部分笼板中设有周向连通槽37，周向连通槽37将位于同一圈组的若干出水孔36连通。可以理解的是，设置周向连通槽37可以使同一圈组的出水孔36相通，流体分布更加均匀，避免应力集中在某一侧或某一处，进而提高了压降的稳定性，还能增大流体对心力和阀笼稳定性并实现对冲压降。

进一步的，位于下层的各个笼板中设有多个圆周均布的径向对冲槽38，各个径向对冲槽38的离心一端与若干流道连通，各个径向对冲槽38的向心一端与阀笼3中部柱形空腔相通。可以理解的是，设置径向对冲槽38可以实现流体的撞击、对冲，从而实现减压。

进一步的，阀芯组件5包括可受控升降的阀杆51，阀杆51伸入阀笼3中部空腔一端的侧壁设有卡槽52，卡槽52中套装外侧壁设有外螺纹的对开螺母53，对开螺母53由两个半圆形螺母瓣组成，对开螺母53的外侧螺纹连接活塞54，活塞54的下端外侧壁与阀笼3中部空腔适配。可以理解的是，常规方法直接将活塞54套设并固接会使活塞54失去了轴向的活动能力，而本技术方案在阀杆51下端设置可实现板固定方式安装活塞54的卡槽52，但是卡槽52处直径小，普通螺母又无法套设，于是采用了特殊的外螺纹对开螺母53，从而实现了活塞54的连接，同时又保留了活塞54在轴向上的活动空间。

进一步的，阀座2中部空腔孔径小于阀笼3中部空腔的直径，活塞54下端边缘处设有动密封环56，阀座2中部空腔上端边缘设有定密封环21，动密封环56与定密封环21配作。需要说明的是，本技术方案中的定密封环21和动密封环56都是采用堆焊工艺在边缘处分别堆焊钴基合金，再进行研合配作，当阀芯组件5处于关闭状态时，利用极高的贴合度实现密封。

进一步的，阀盖4上端设有直径扩大的密封段内侧壁，阀盖4密封段内侧壁与阀芯组件5之间设有第一密封组件6，第一密封组件6包括位于阀盖4密封段内侧壁与阀杆51外侧壁之间的第一密封填料61，第一密封填料61顶部设有第一压环62，第一压环62顶部设有压板63，压板63中部设有供阀杆51穿过的通孔，压板63靠近外沿处穿设若干第一紧固元件64，各个第一紧固元件64的下端与阀盖4上端端面固接，第一密封填料61底部设有填料垫圈65。可以理解的是，第一密封组件6保证了阀盖4内壁与阀杆51之间的密封要求，第一密封填料61底部设有填料垫圈65，填料垫圈65的顶面呈斜面，使得第一密封填料61在承受压力的时候可以往阀杆51上挤靠贴紧，提高了密封可靠度。

进一步的，阀盖4外侧壁与阀体1之间设有第二密封组件8，第二密封组件8包括设置在阀盖4外侧壁与阀体1上端开口内侧壁之间的第二密封填料81，第二密封填料81顶部设有第二压环82，第二压环82顶部设有压盘7，压盘7靠近外沿处穿设若干圆周均布的第二紧固元件83，各个第二紧固元件83的下端与阀体1上端面固接，压盘7底面与阀体1上端面之间留有间隙。可以理解的是，第二密封组件8可以实现阀盖4外侧与阀体1之间的密封，压盘7底面与阀体1上端面之间留有间隙，可以使第二紧固元件83的预紧力完全落在第二压环82和第二密封填料81上，保证了第二密封组件8的可靠性。

进一步的，入口管12中沿流体进入方向依次设置节流孔板91、一级前置加压器、二级前置减压器94，出口管13中设有后置减压器93。可以理解的是，入口管12中设置节流孔板91、一级前置加压器、二级前置减压器94可以实现降压并减少阀体1通道内部的流体紊乱变动及涡流等不稳定流现象，前置减压器可以按照设计有多个小孔，可以过滤杂质，避免杂质进入阀体1内腔，损坏阀门，前置、后置减压装置可承担总压降的5％-10％，实现分级降压的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

可以理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的组件或机构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型较佳的实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种最小流量阀，包括阀体(1)，其特征在于，所述阀体(1)中部设有阀腔(11)，所述阀腔(11)的侧壁设有与入口管(12)相通的流入口，所述阀腔(11)的底部设有与出口管(13)相通的排出口，所述阀腔(11)中部设有阀座(2)，所述阀座(2)顶面设有阀笼(3)；

所述阀笼(3)由若干环状笼板有序叠合为中空柱形，最上层所述笼板的外侧壁设有供流体进入阀笼(3)的环腔(33)，各个所述笼板中设有供流体轴向运动的流道，部分所述笼板中设有供流体径向运动的径向对冲槽(38)；

所述阀笼(3)顶面设有阀盖(4)，所述阀盖(4)上端穿出阀腔(11)，所述阀盖(4)外侧壁与阀体(1)气密连接，所述阀笼(3)中部设有阀芯组件(5)，所述阀芯组件(5)上端穿出阀盖(4)，所述阀芯组件(5)与阀盖(4)内侧壁气密连接。

2.根据权利要求1所述的一种最小流量阀，其特征在于，位于最上层所述笼板中的流道贯通环腔(33)底面与笼板底面，位于下层的各个所述笼板中的流道贯通笼板顶面和底面，各个所述笼板中流道的数量随着笼板与阀盖(4)距离的增大而减少。

3.根据权利要求2所述的一种最小流量阀，其特征在于，所述流道包括位于笼板底面的出水孔(36)和与出水孔(36)相通的进水孔组(35)，所述进水孔组(35)包含多个进水孔，所述出水孔(36)的孔径大于进水孔的孔径，所述进水孔与出水孔(36)的高度之和与流道贯通的高度相等。

4.根据权利要求3所述的一种最小流量阀，其特征在于，多个所述流道在笼板上排列成若干同心圈组，部分所述笼板中设有周向连通槽(37)，所述周向连通槽(37)将位于同一圈组的若干出水孔(36)连通。

5.根据权利要求2所述的一种最小流量阀，其特征在于，位于下层的各个所述笼板中设有多个圆周均布的径向对冲槽(38)，各个所述径向对冲槽(38)的离心一端与若干流道连通，各个所述径向对冲槽(38)的向心一端与阀笼(3)中部柱形空腔相通。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种最小流量阀，其特征在于，所述阀芯组件(5)包括可受控升降的阀杆(51)，所述阀杆(51)伸入阀笼(3)中部空腔一端的侧壁设有卡槽(52)，所述卡槽(52)中套装外侧壁设有外螺纹的对开螺母(53)，所述对开螺母(53)由两个半圆形螺母瓣组成，所述对开螺母(53)的外侧螺纹连接活塞(54)，所述活塞(54)的下端外侧壁与阀笼(3)中部空腔适配。

7.根据权利要求6所述的一种最小流量阀，其特征在于，所述阀座(2)中部空腔孔径小于阀笼(3)中部空腔的直径，所述活塞(54)下端边缘处设有动密封环(56)，所述阀座(2)中部空腔上端边缘设有定密封环(21)，所述动密封环(56)与定密封环(21)配作。

8.根据权利要求6所述的一种最小流量阀，其特征在于，所述阀盖(4)上端设有直径扩大的密封段内侧壁，所述阀盖(4)密封段内侧壁与阀芯组件(5)之间设有第一密封组件(6)，所述第一密封组件(6)包括位于阀盖(4)密封段内侧壁与阀杆(51)外侧壁之间的第一密封填料(61)，所述第一密封填料(61)顶部设有第一压环(62)，所述第一压环(62)顶部设有压板(63)，所述压板(63)中部设有供阀杆(51)穿过的通孔，所述压板(63)靠近外沿处穿设若干第一紧固元件(64)，各个所述第一紧固元件(64)的下端与阀盖(4)上端端面固接，所述第一密封填料(61)底部设有填料垫圈(65)。

9.根据权利要求1所述的一种最小流量阀，其特征在于，所述阀盖(4)外侧壁与阀体(1)之间设有第二密封组件(8)，所述第二密封组件(8)包括设置在阀盖(4)外侧壁与阀体(1)上端开口内侧壁之间的第二密封填料(81)，所述第二密封填料(81)顶部设有第二压环(82)，所述第二压环(82)顶部设有压盘(7)，所述压盘(7)靠近外沿处穿设若干圆周均布的第二紧固元件(83)，各个所述第二紧固元件(83)的下端与阀体(1)上端面固接，所述压盘(7)底面与阀体(1)上端面之间留有间隙。

10.根据权利要求1所述的一种最小流量阀，其特征在于，所述入口管(12)中沿流体进入方向依次设置节流孔板(91)、一级前置减压器(92)、二级前置减压器(94)，所述出口管(13)中设有后置减压器(93)。

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