CN213419894U - 一种减压调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减压调节阀，包括：阀体、主阀座、阀芯组件和填料函；阀体为内部中空的三通结构；主阀座安装在阀体的底部，填料函安装在阀体的顶部；阀芯组件穿过填料函的内部空腔和主阀座的内部空腔安装；其中，主阀座的内部空腔作为主阀通道。本实用新型可应用于高压差液态介质的压力/流量调节，尤其适用于同时要求大可调比的场合。

Description

一种减压调节阀

技术领域

本实用新型属于阀门技术领域，尤其涉及一种减压调节阀。

背景技术

大压差下，当调节阀采用单座节流形式，介质流过喉部时，由于过流面积急剧减小，介质流速迅速增大，依据能量守恒，静压因转化为动能而降低，当静压降低到介质当前温度的饱和蒸汽压以下时，液体介质即转化为气泡，此过程称为闪蒸；介质流过喉部以后，因过流面积增大流速逐渐降低，静压恢复，当静压恢复到饱和蒸汽压以上时，气泡发生破裂，此过程称为气蚀。闪蒸和气蚀会对阀内件造成严重的破坏，同时由于介质闪蒸形成了气液两相流，两相流的膨胀和相互作用引发了噪声；阀后管道内介质压力恢复后，气泡的破裂又加剧了噪声，带来了剧烈的振动。

并且，随着工业发展，在大压差下同时要求大可调比的场合越来越多。受限于机加工的精确度、阀门本身的密封能力、微小流量时控制系统的灵敏度等因素，用单台阀门实现大可调比的难度较大。

为解决以上问题，有使用多级套筒/迷宫和先导结构相结合的，力图用多级套筒/迷宫解决闪蒸和汽蚀，用先导结构提供大可调比。但此方法有如下缺点：

1)套筒、迷宫加工相对复杂；

2)流道尺寸较小，介质容易堵塞流道；

3)先导结构本身没有多级减压功能，小开度时容易损坏。

也有采用双联控制手段，即两台减压阀并联，小流量时使用一台阀，大流量时使用另一台阀，无形中增加了使用成本。

因此，急需研发更适合的阀型应对同时要求大压差调节、大可调比的场合。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种减压调节阀，可应用于高压差液态介质的压力/流量调节，尤其适用于同时要求大可调比的场合。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种减压调节阀，包括：阀体、主阀座、阀芯组件和填料函；

阀体为内部中空的三通结构；

主阀座安装在阀体的底部，填料函安装在阀体的顶部；其中，主阀座与填料函同轴；

阀芯组件穿过填料函的内部空腔和主阀座的内部空腔安装；其中，主阀座的内部空腔作为主阀通道。

在上述减压调节阀中，还包括：中法兰、填料组件、填料压板、中法兰螺栓螺母、填料压板螺栓螺母、阀座紧定螺钉、填料函缠绕垫和压紧阀座缠绕垫；

填料函套装在阀体的顶部，通过中法兰压紧，中法兰通过中法兰螺栓螺母紧固在阀体上；填料函与阀体的接触面之间设置有填料函缠绕垫；

主阀座套装在阀体的底部，通过阀座紧定螺钉与阀体连接固定；主阀座与阀体的接触面之间设置有压紧阀座缠绕垫。

填料组件设置在阀芯组件与填料函的内部空腔之间，填料组件的顶部与填料压板连接，填料压板通过填料压板螺栓螺母与填料函的顶部连接。

在上述减压调节阀中，主阀座的内腔结构，包括：不少于三个的均布导向筋，不少于两个过流面积不同的、串联排布的、圆柱与圆台连接外形的节流腔，阀座节流面和阀座密封面。

在上述减压调节阀中，阀芯组件，包括：主阀芯、导阀芯、弹簧压盖和弹性部件；

弹性部件、弹簧压盖和主阀芯由上至下依次安装；

主阀芯安装在主阀座的内部空腔中，形成主阀流路，用于调节主阀通道的流通面积；

导阀芯安装在主阀芯内，形成导阀流路；

弹簧压盖通过螺栓固定在主阀芯上。

在上述减压调节阀中，主阀芯，包括：导阀座密封面、节流芯、主阀芯密封面、主阀芯头部、阀芯节流面和主阀芯内部流道；

导阀座密封面和主阀芯密封面分别位于主阀芯的两个端面；

节流芯的数量不少于两个，沿轴向分布在主阀芯的外侧；

主阀芯头部位于主阀芯的顶部；其中，主阀芯头部始终位于均布导向筋内，以保证阀杆在介质冲刷工况下的稳定性；

阀芯节流面位于主阀芯的侧面；

主阀芯的中空内腔形成所述主阀芯内部流道，导阀芯安装在主阀芯内部流道内，可在主阀芯内部流道内上下移动。

在上述减压调节阀中，

当主阀流路关闭时，阀芯节流面与同级的阀座节流面对应贴合，主阀芯密封面与阀座密封面形成密封副，切断主阀流路；

当导阀流路与主阀流路同时关闭，导阀座密封面与导阀芯的导阀芯密封面密封贴合，阀门密封。

在上述减压调节阀中，导阀芯，包括：导阀芯端部流道窗口、导阀芯密封面、导阀平衡孔、阀杆、导阀芯限位块和启闭导向环；

阀杆一端与外部执行机构相连接，另一端与启闭导向环连接；其中，阀杆通过外部执行机构提供的力带动阀芯组件上下轴向移动，实现阀门的开启、关闭及调节；

启闭导向环与导阀芯限位块通过弹性部件连接；

导阀平衡孔设置在导阀芯限位块上；

导阀芯密封面设置在导阀芯端部流道窗口与导阀芯限位块之间，用于封闭主阀芯内部流道。

在上述减压调节阀中，

导阀芯在阀杆的控制下，调节导阀芯端部流道窗口的开启或关闭；

导阀芯向远离主阀芯内部流道的方向运动时，通过弹簧压盖和导阀芯限位块带动主阀芯同向运动，以开启主阀通道。

在上述减压调节阀中，填料函上设置有填料函底部流道窗口；其中，填料函底部流道窗口与导阀芯端部流道窗口形状上沿轴向对称、尺寸上等比例增减；在导阀芯移动过程，填料函底部流道窗口51与导阀芯端部流道窗口的介质流通面积等比例增减；

填料函底部流道窗口为导阀流路的介质流入口，受阀杆上的启闭导向环的控制实现开启或关闭。

在上述减压调节阀中，弹性部件为压缩弹簧或碟簧。

本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型公开了一种减压调节阀，既能保证介质在高压差下不汽蚀，又能实现大可调比的阀门，该阀型结构简单，易于加工；主阀、先导阀都具有多级减压功能；且流通直径较大，介质不会堵塞流道。

(2)本实用新型公开了一种减压调节阀，具有导阀和主阀两条流路，相对于主阀的流通面积，先导阀的流道面积小一个数量级，可以大大降低通过先导阀的最小流量，从而提升阀门的可调比。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种减压调节阀的结构原理图；

图2是本实用新型实施例中一种主阀座的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中一种阀芯组件自然状态及压缩状态(导阀关闭)的示意图；

图4是本实用新型实施例中一种一体式阀杆、导阀芯的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中一种填料函流道部分示意图；

图6是本实用新型实施例中一种填料函底部流道窗口及导阀芯端部流道窗口的局部放大示意图；

图7是本实用新型实施例中一种减压调节阀阀门小开度时介质的流动示意图；

图8是本实用新型实施例中一种减压调节阀阀门大开度时介质的流动示意图。

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，下面将结合附图对本实用新型公开的实施方式作进一步详细描述。

本实用新型提供一种减压调节阀，包含有阀体、主阀座和填料函。其中，填料函中安装有受外界动力控制的阀杆；且填料函上有作为导阀流路的介质流入口的填料函底部流道窗口；填料函底部流道窗口受阀杆上的启闭导向环控制开启或关闭。阀芯组件：包含有具有主阀芯内部流道的主阀芯和导阀芯，用于构成主阀流路和导阀流路；主阀芯安装在主阀座内部空腔中，形成主阀流路，用于调节主阀通道的流通面积；导阀芯安装在主阀芯的内部，导阀芯受阀杆的控制来调节导阀芯端部流道窗口的开启或关闭；且导阀芯向远离主阀芯内部流道的方向运动时，会通过主阀芯和导阀芯的限位结构来带动主阀芯同向运动来开启主阀通道。

如图1，在本实施例中，该减压调节阀，包括：阀体1、主阀座2、阀芯组件3和填料函5。

阀体1作为减压调节阀的外壳结构，为一内部中空的三通结构。主阀座2安装在阀体1的底部，填料函5安装在阀体1的顶部，且，主阀座2与填料函5同轴。阀芯组件3穿过填料函5的内部空腔和主阀座2的内部空腔安装；其中，主阀座2的内部空腔作为主阀通道。

在本实施例中，该减压调节阀还可以包括紧固密封部件；其中，紧固密封部件用于紧固密封阀体1、主阀座2和填料函5，具体可以包括：中法兰6、填料组件10、填料压板11、中法兰螺栓螺母12、填料压板螺栓螺母13、阀座紧定螺钉14、填料函缠绕垫15和压紧阀座缠绕垫16。

优选的，填料函5套装在阀体1的顶部，通过中法兰6压紧，中法兰6通过中法兰螺栓螺母12紧固在阀体1上，且在填料函5与阀体1的接触面之间设置填料函缠绕垫15，保证了介质不会从阀体1和填料函5之间的间隙处泄漏。

优选的，主阀座2套装在阀体1的底部，通过阀座紧定螺钉14与阀体1连接固定，且在主阀座2与阀体1的接触面之间设置压紧阀座缠绕垫16，保证了介质不会从阀体1和阀座2之间的间隙处泄漏。

优选的，填料组件10设置在阀芯组件3与填料函5的内部空腔之间，填料组件10的顶部与填料压板11连接，填料压板11通过填料压板螺栓螺母13与填料函5的顶部连接。在拧紧填料压板螺栓螺母13的过程中，填料压板11将力传递至填料组件10上，压缩填料组件10，使填料组件10分别与阀杆324和填料函5的内壁紧密贴合，保证介质不会从三者之间的间隙处泄漏。

在本实用新型实施例中，如图2，主阀座2的内腔结构具体可以包括：不少于三个的均布导向筋21，不少于两个过流面积不同的、串联排布的、圆柱与圆台连接外形的节流腔22，阀座节流面23和阀座密封面24。

在本实用新型实施例中，如图3和图4，阀芯组件3具体可以包括：主阀芯31、导阀芯32、弹簧压盖33和弹性部件34。其中，弹性部件34、弹簧压盖33和主阀芯31由上至下依次安装；主阀芯31安装在主阀座2的内部空腔中，形成主阀流路，用于调节主阀通道的流通面积；导阀芯32安装在主阀芯31内，形成导阀流路；弹簧压盖33通过螺栓固定在主阀芯31上；弹性部件34安装在启闭导向环326和弹簧压盖33之间，弹性部件34用于在运动过程中维持导阀芯32和主阀芯31相对位置稳定，在主阀未开启时使主阀芯31具有向主阀座2运动的倾向。

在本实用新型实施例中，主阀芯31具体可以包括：导阀座密封面311、节流芯312、主阀芯密封面313、主阀芯头部314、阀芯节流面315和主阀芯内部流道316。

导阀座密封面311和主阀芯密封面313分别位于主阀芯31的两个端面；节流芯312的数量不少于两个，沿轴向分布在主阀芯31的外侧；主阀芯头部314位于主阀芯31的顶部，主阀芯头部314始终位于均布导向筋21内，以保证阀杆324在介质冲刷工况下的稳定性；阀芯节流面315位于主阀芯31的侧面；主阀芯31的中空内腔形成所述主阀芯内部流道316，导阀芯32安装在主阀芯内部流道316内，可在主阀芯内部流道316内上下移动。

优选的，当主阀流路关闭时，阀芯节流面315与同级的阀座节流面23对应贴合，主阀芯密封面313与阀座密封面24形成密封副，切断主阀流路；当导阀流路与主阀流路同时关闭，导阀座密封面311与导阀芯32的导阀芯密封面322密封贴合，阀门密封。

在本实用新型实施例中，导阀芯32具体可以包括：导阀芯端部流道窗口321、导阀芯密封面322、导阀平衡孔323、阀杆324、导阀芯限位块325和启闭导向环326。

阀杆324一端与外部执行机构相连接，另一端与启闭导向环326连接；其中，阀杆324通过外部执行机构提供的力带动阀芯组件3上下轴向移动，实现阀门的开启、关闭及调节。导阀平衡孔323设置在导阀芯限位块325上；导阀芯密封面322设置在导阀芯端部流道窗口321与导阀芯限位块325之间，用于封闭主阀芯内部流道316。启闭导向环326与导阀芯限位块325通过弹性部件34连接。

如前所述，导阀芯32可以在主阀芯内部流道316内上下滑动，向上直至与弹簧压盖33接触，向下直至导阀芯密封面322与导阀座密封面311贴合；与之对应，弹性部件34在导阀芯32向上移动过程中被逐渐压缩，向下移动过程中压缩量变小，弹簧压盖33对弹性部件34移动时进行导向。其中，弹性部件34可以采用圆柱压缩弹簧或碟簧。

优选的，导阀芯32在阀杆324的控制下，调节导阀芯端部流道窗口321的开启或关闭；导阀芯32向远离主阀芯内部流道316的方向运动时，通过弹簧压盖33和导阀芯限位块325带动主阀芯31同向运动，以开启主阀通道。

在本实施例中，如图5，填料函5上设置有填料函底部流道窗口51，填料函底部流道窗口51为导阀流路的介质流入口，受阀杆324上的启闭导向环326的控制实现开启或关闭。其中，填料函底部流道窗口51与导阀芯端部流道窗口321形状上沿轴向对称、尺寸上等比例增减；在导阀芯32移动过程，填料函底部流道窗口51与导阀芯端部流道窗口321的介质流通面积等比例增减。例如，阀杆324向上移动过程中，填料函底部流道窗口51自下而上，而导阀芯端部流道窗口321自上而下逐步露出，露出面积始终保持一定比例，如图6所示。导阀关闭时，启闭导向环326在阀杆324的带动下遮挡住填料函底部流道窗口51，导阀芯密封面322和导阀座密封面311贴合形成密封；导阀开启时，填料函底部流道窗口51逐渐露出，与同时露出的导阀芯端部流道窗口321联通，导阀芯密封面322和导阀座密封面311分离，介质由填料函底部流道51窗口流入，途经阀杆平衡孔323、导阀芯端部流道窗口321、主阀芯内部流道后316流出。通过改变填料函底部流道窗口51、导阀芯端部流道窗口321这两个窗口的形状，可以改变阀门的流量特性，常用流量特性有线性、等百分比、快开等。

在本实用新型实施例中，结合图1～图8可知，主阀流路由主阀座2和主阀芯31配合形成，主阀座2内腔具有不少于两个过流面积不同的节流腔22和一组不少于三个的均布导向筋21，节流腔22为圆柱形与圆台外形，不少于两个过流面积不同的节流腔22轴向串联排布。与主阀座2对应，主阀芯31外侧有不少于两个圆台形的节流芯312，不少于两个圆台形的节流芯312可在节流腔22内部轴向移动，同时改变主流路各级的流通面积，实现主流路的调节和减压。当主阀流路关闭时，阀芯节流面315与同级阀座节流面23对应贴合，主阀芯31端部密封面313可与所述主阀座2的密封面24形成密封副，切断主阀流路，如图7所示。

当阀门关闭时，导阀流路与主阀流路同时关闭。导阀芯密封面322与导阀座密封面311贴合，主阀芯密封面313与阀座密封面24贴合，阀门密封。在阀门小流量调节时(从导阀芯密封面322与导阀座密封面311分离至限位块325上表面未触及弹簧压盖33下表面时)，如图7所示，由于弹性部件34的作用力，主阀芯密封面313与阀座密封面24仍然贴合，主阀流路仍然关闭，靠阀杆324带动导阀芯32在主阀芯31内的导向滑动，仅改变导阀流路的流通面积进行流量调节，填料函底部流道窗口51、导阀芯端部流道窗口321因过流面积等比例变化形成多级减压；当阀门流量进一步增大至最大开度过程中(限位块325上表面触及弹簧压盖33下表面之后)，如图8所示，导阀流路已经完全打开，阀杆324继续上行，限位块325带动弹簧压盖33及固定在一起的主阀芯31一起上行，主阀芯密封面313与主阀座密封面24脱离，主阀流路开启，此时，介质会通过主阀芯和主阀座形成的多级通道4；同样，随着阀杆的轴向移动，多级流道4的过流面积等比例的增加或缩小，降低汽蚀的可能性。在阀芯组件3向上移动过程中，主阀芯头部位置314始终在均布导向筋21内部，可以保证阀杆在介质冲刷工况下的稳定性。反之，当流量减小时，主阀开度会随流量先变小直至关闭(此时导阀依然打开)，随流量进一步减小，导阀开度逐渐变小直至关闭。

阀芯组件3移动到某一开度，节流腔22的不同部位和同级阀芯节流面315形成过流面积不等的节流环，决定了该开度下阀门的过流能力，通过改变开度改变阀门的流阻系数，借以调节阀门的压力/流量。介质进入阀芯组件3和主阀座2形成的多级流道4，多级流道4的过流能力为动态变化量，阀芯组件3向上移动，过流能力增大；阀芯组件3向下移动，过流能力减小。阀芯组件3在任一开度，多级流道4内的膨胀流道41使介质减速，收缩流道42使介质转向并加速，压差在不断的减速、变向、加速的过程中被分摊到多级之上。相对单座节流而言，每级承担压差较小，静压可以比较稳定的维持在饱和蒸汽压以上，从而有效的防止空化和气蚀的产生，借此消除阀后管道的噪声和振动；同时介质的流速较低，对阀内件的冲刷不大，阀内件的使用寿命延长。

主阀芯31动作时，由于导阀芯32已经打开，主阀芯上表面压力可从导阀流道43部分泄掉，主阀上下表面压差降低，阀门开关的不平衡力降低，执行机构可减小；阀门关闭时，由于先导阀已经关闭，介质力完全作用在主阀上表面，增大阀门的密封比压，提升阀门密封等级。

其中，需要说明的是，在本实施例中，可以根据实际工况设定主阀芯流道级数，确保介质不发生闪蒸；同时，保留了较大的过流面积，确保阀门动作不卡涩。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种减压调节阀，其特征在于，包括：阀体(1)、主阀座(2)、阀芯组件(3)和填料函(5)；

阀体(1)为内部中空的三通结构；

主阀座(2)安装在阀体(1)的底部，填料函(5)安装在阀体(1)的顶部；其中，主阀座(2)与填料函(5)同轴；

阀芯组件(3)穿过填料函(5)的内部空腔和主阀座(2)的内部空腔安装；其中，主阀座(2)的内部空腔作为主阀通道；

主阀座(2)的内腔结构，包括：不少于三个的均布导向筋(21)，不少于两个过流面积不同的、串联排布的、圆柱与圆台连接外形的节流腔(22)，阀座节流面(23)和阀座密封面(24)；

阀芯组件(3)，包括：主阀芯(31)、导阀芯(32)、弹簧压盖(33)和弹性部件(34)；其中，弹性部件(34)、弹簧压盖(33)和主阀芯(31)由上至下依次安装；主阀芯(31)安装在主阀座(2)的内部空腔中，形成主阀流路，用于调节主阀通道的流通面积；导阀芯(32)安装在主阀芯(31)内，形成导阀流路；弹簧压盖(33)通过螺栓固定在主阀芯(31)上。

2.根据权利要求1所述的减压调节阀，其特征在于，还包括：中法兰(6)、填料组件(10)、填料压板(11)、中法兰螺栓螺母(12)、填料压板螺栓螺母(13)、阀座紧定螺钉(14)、填料函缠绕垫(15)和压紧阀座缠绕垫(16)；

填料函(5)套装在阀体(1)的顶部，通过中法兰(6)压紧，中法兰(6)通过中法兰螺栓螺母(12)紧固在阀体(1)上；填料函(5)与阀体(1)的接触面之间设置有填料函缠绕垫(15)；

主阀座(2)套装在阀体(1)的底部，通过阀座紧定螺钉(14)与阀体(1)连接固定；主阀座(2)与阀体(1)的接触面之间设置有压紧阀座缠绕垫(16)；

填料组件(10)设置在阀芯组件(3)与填料函(5)的内部空腔之间，填料组件(10)的顶部与填料压板(11)连接，填料压板(11)通过填料压板螺栓螺母(13)与填料函(5)的顶部连接。

3.根据权利要求1所述的减压调节阀，其特征在于，主阀芯(31)，包括：导阀座密封面(311)、节流芯(312)、主阀芯密封面(313)、主阀芯头部(314)、阀芯节流面(315)和主阀芯内部流道(316)；

导阀座密封面(311)和主阀芯密封面(313)分别位于主阀芯(31)的两个端面；

节流芯(312)的数量不少于两个，沿轴向分布在主阀芯(31)的外侧；

主阀芯头部(314)位于主阀芯(31)的顶部；其中，主阀芯头部(314)始终位于均布导向筋(21)内，以保证阀杆(324)在介质冲刷工况下的稳定性；

阀芯节流面(315)位于主阀芯(31)的侧面；

主阀芯(31)的中空内腔形成所述主阀芯内部流道(316)，导阀芯(32)安装在主阀芯内部流道(316)内，可在主阀芯内部流道(316)内上下移动。

4.根据权利要求3所述的减压调节阀，其特征在于，

当主阀流路关闭时，阀芯节流面(315)与同级的阀座节流面(23)对应贴合，主阀芯密封面(313)与阀座密封面(24)形成密封副，切断主阀流路；

当导阀流路与主阀流路同时关闭，导阀座密封面(311)与导阀芯(32)的导阀芯密封面(322)密封贴合，阀门密封。

5.根据权利要求3所述的减压调节阀，其特征在于，导阀芯(32)，包括：导阀芯端部流道窗口(321)、导阀芯密封面(322)、导阀平衡孔(323)、阀杆(324)、导阀芯限位块(325)和启闭导向环(326)；

阀杆(324)一端与外部执行机构相连接，另一端与启闭导向环(326)连接；其中，阀杆(324)通过外部执行机构提供的力带动阀芯组件(3)上下轴向移动，实现阀门的开启、关闭及调节；

启闭导向环(326)与导阀芯限位块(325)通过弹性部件(34)连接；

导阀平衡孔(323)设置在导阀芯限位块(325)上；

导阀芯密封面(322)设置在导阀芯端部流道窗口(321)与导阀芯限位块(325)之间，用于封闭主阀芯内部流道(316)。

6.根据权利要求5所述的减压调节阀，其特征在于，

导阀芯(32)在阀杆(324)的控制下，调节导阀芯端部流道窗口(321)的开启或关闭；

导阀芯(32)向远离主阀芯内部流道(316)的方向运动时，通过弹簧压盖(33)和导阀芯限位块(325)带动主阀芯(31)同向运动，以开启主阀通道。

7.根据权利要求5所述的减压调节阀，其特征在于，填料函(5)上设置有填料函底部流道窗口(51)；其中，填料函底部流道窗口(51)与导阀芯端部流道窗口(321)形状上沿轴向对称、尺寸上等比例增减；在导阀芯(32)移动过程，填料函底部流道窗口(51)与导阀芯端部流道窗口(321)的介质流通面积等比例增减；

填料函底部流道窗口(51)为导阀流路的介质流入口，受阀杆(324)上的启闭导向环(326)的控制实现开启或关闭。

8.根据权利要求1所述的减压调节阀，其特征在于，弹性部件(34)为压缩弹簧或碟簧。

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