CN2193470Y - 压力平衡式流量调节阀 - Google Patents

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曹玉平
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Abstract

本实用新型属流体传输与管网控制系统的流量 调节元件。它是由阀体、阀座、手柄、阀芯组件,平衡 活塞组件等组成。平衡活塞上有压力平衡孔。阀芯 组件中含有阀芯、衬套、防转芯、防转销、压盖和阀 杆。阀芯上有通液孔和防转槽,阀座、阀芯平衡活塞 等密封面和运动件表面喷涂或化学镀有保护层,该阀 操作灵活,寿命长,密封可靠,压力高,可应用于在石 油、化工等行业。

Description

本实用新型所称的压力平衡式流量调节阀,涉及一种流体传输与管网控制系统的流量调节元件,特别适用于大流量输送管网系统。
目前在石油、化工等输液管网系统中所使用的流量调节阀,常因密封件损坏,或因传输介质的腐蚀作用,而使阀座、阀芯锥面锈蚀损坏,造成阀门关闭不严,寿命缩短。由于这类阀是压力非平衡式,所以在开启和关闭时,操作力大,特别是在压力较高,流量大的管网系统中,使用这类阀门的缺点就更为明显。
为克服目前节流阀的上述缺点,本实用新型提出一种压力平衡式流量调节阀,在阀芯中装设防转芯,且阀座、阀芯接触面上喷涂防腐蚀保护层,以提高阀的防蚀能力,增加寿命,在阀的下端增设平衡活塞,以减小操作力,提高操作可靠性。
压力平衡式流量调节阀是由阀体、阀座、阀芯组件、平衡活塞组件、阀盖、轴承、手柄等组成的。阀芯组件是由衬套、阀芯、防转芯、阀杆、压盖、导向销轴和防转销组成。阀芯是由碳钢或合金钢制成,其上部为圆柱体,下部为双锥体,半锥角α=8°~20°,β=20°~40°,阀芯体的中心线上有一大圆孔和一直径为φ2~φ8mm的小孔a,阀芯上的大圆孔的内圆柱面上开有两条轴向对称的防转销槽,阀芯的大端面为平面,在该面上均布四个螺孔,和一直径为φ5~φ10mm的导向销轴孔。
防转芯是由碳钢或低合金钢制成的,其外圆柱面与阀芯上的大圆孔相配合,外圆柱面上有两条对称的轴向沟槽,防转芯的顶部有一条与轴向沟槽相通的浅槽,防转芯上有一径向销孔。
压盖是由青铜或不易锈蚀的材料制成的法兰体,大端直径较阀芯外径小1~2mm,大端面上有四个螺钉沉孔、一个导向销轴孔,各孔的位置与阀芯上端面的孔相对应,小端直径与阀芯上的大圆孔相配合。
阀杆是用合金钢制成的一端带有梯形螺纹的螺杆,其余为光滑杆件,光杆的尾部有一径向销孔。
衬套是合金钢制成的管状件,其外径与阀体上的孔相配合,其内径与阀芯外径相配合。
导向销轴是用碳钢制成的一端带有螺纹,另一端为光滑杆件。
阀座是用碳钢或合金钢制成的管状件,口部有一10°-20°的锥角,阀座的外径与阀体相配合,锥口部与阀芯锥面相配合。阀座与阀芯锥面相接触部分,都喷涂厚度为0.2-3mm的陶瓷、镍,或镀有镍磷合金的保护层。
平衡活塞组件是由平衡活塞、活塞套构成,平衡活塞是由合金钢或碳钢制成的,其中心线上有一通孔c,杆部有一径向孔d,两孔相通,活塞表面镀有厚度为0.05~0.5mm的镍磷合金保护层,活塞端圆柱面上有1~3条密封的沟槽,活塞与下盖上的孔相配合,活塞杆与活塞套相配合,活塞套是由合金钢或碳钢制成,内孔镀有厚度为0.1-0.4mm的镍磷保护层,活塞套的外圆柱面上有2~4个安装密封的沟槽。
阀体为一铸钢件,上面有与阀盖、阀套、阀座和压力平衡活塞套相配合的同心圆孔。上端面为平面与阀上盖相配合连接,下端面为平面与下盖相配合连接,阀体上有一个一端与平衡活塞的有杆腔相通、一端与流体出口相通的小孔b,孔径φ2~6mm。
下盖为碳钢件,端面为平面与阀体相连接,有一圆孔与平衡活塞相配合。
用防转销将防转芯和阀杆联接,防转销的两端插入阀芯内两条对称的防转槽中,防止防转芯转动。阀杆的螺纹部分通过螺母、平键与手柄联接。为使手柄转动灵活,阀盖与螺母之间装有推力轴承。
导向销轴的螺纹端拧入阀盖的螺孔,光滑杆部分通过压盖的过孔插入阀芯的销轴孔,阀芯可沿导向销轴移动,同时也防止防转芯转动。
压力平衡式流量调节阀工作原理如下(见附图1):
在阀关闭时,阀芯上、下端通过孔a相通,压力为阀进口压力。平衡活塞无杆腔通过孔c、d也为阀进口压力。阀芯上端、下端和平衡活塞上三者总的流体压力是平衡的,阀芯与阀座在阀杆螺纹关闭力作用下密封闭合,切断液流。阀芯与阀套之间平衡活塞组件与下盖之间均有密封圈密封。当旋转手柄,阀杆带着防转芯向上移动,阀芯在防转芯作用下亦向上移动。此时平衡活塞在无杆腔阀进口压力作用下也推着阀芯跟着上移,故开启阀门的力很小。当阀口开口量大于2~12mm时,平衡活塞与阀芯脱开。阀口打开一定开口量,则对应一定的调节流量。当使阀芯关闭时,向下旋转手柄,防转芯带着阀芯下移使阀口关小,从而调小流量。当阀芯下移距阀座2~12mm时,阀芯与平衡活塞接触,阀芯推着平衡活塞一起下移,直至将阀口关闭切断液流。此时阀芯与平衡活塞上总的液压力是平衡的。
说明书附图
图1-压力平衡式流量调节阀结构图
图中:1-下盖;2-平衡活塞;3-活塞套;4-阀体;5-阀座;6-阀芯;7-防转芯;8-阀杆;9-防转销;10-衬套;11-压盖;12-导向销轴;13-螺母;14-轴承;15-上阀盖;16-锁母;17-手柄;a、b、c、d-孔。
图2-阀芯结构图(主视)
图中:18-喷涂保护层;α、β-阀芯半锥角
图3-阀芯A向视图
图4-防转芯结构图
图5-平衡活塞结构图
本实用新型实施例:
本实施例为公称通径为φ50mm的压力平衡式流量调节阀,压力可达50MPa,阀口最大开启量为30mm。阀体材料为ZG35,调质处理HB200,并经75MPa的水压试验,15分钟无渗漏,进出口为螺纹连接。阀盖为45钢,阀座、阀芯、先导阀芯、衬套采用2Cr13材料制成,调质处理HB200。阀座的锥口部、阀芯的锥面有三种形式:(1)静电喷涂Ni102粉末,涂层为0.8mm,磨削至0.4~0.5mm。(2)喷涂陶瓷粉末,涂层3~5mm,磨削至2~2.5mm。(3)化学镀镍磷合金,镀层0.5~1.0mm,磨削至0.4~0.7mm。密封口锥表面粗糙度为
Figure 942130006_IMG2
。阀芯外径φ55mm,内孔直径φ28mm,表面粗糙度
Figure 942130006_IMG3
,锥底直径φ46mm,密封面半锥角12°,半锥顶角30°,孔a直径φ5mm,导向销轴孔为φ7mm,深30mm,周向密封沟槽为3条,槽深2.5mm,宽7.2mm,密封圈采用FN8435,护环用尼龙6。防转销槽宽6.5mm,深36mm,长42mm,四均布螺孔为M6,深18mm。防转芯的外径为φ28mm,内孔为φ17mm,径向销孔φ6.5mm,上端面和外圆柱面上两条对称的沟槽深度为1.5mm,宽度为2.0mm。平衡活塞外径φ24mm,有两条密封槽,槽深2mm,宽3.2mm,采用橡胶密封圈,活塞杆直径φ16mm,孔c、d为φ4mm,平衡活塞表面为0.02~0.03mm厚的镍磷合金镀层。平衡活塞套内径φ16mm,有二条密封沟槽,槽深1.9mm宽3.2mm。压盖为Q235-A制成,大端直径为φ53mm,小端直径为φ28mm,中心孔直径为φ20mm,压盖总长为70mm。阀杆为35CrM。制成,螺纹为T20×3,光滑杆部直径φ16mm,全长190mm,销孔直径φ6mm。导向销轴为35钢,直径φ6mm,螺纹为M6,螺纹长15mm,杆全长55mm。防转销直径φ6mm,全长36mm,用35CrM。制成。
在装配时,衬套压入阀体,阀芯与衬套选配,保证其配合间隙为0.01~0.02mm。阀芯与阀座锥面配合要严密。
本阀中密封件、螺钉、螺栓、轴承、平键等均采用标准件。
该压力平衡式流量调节阀的公称通径φ32~φ100,工作压力40MPa。
采用本实用新型所述的压力平衡式流量调节阀,可有效的实现流体流量的调节,且由于阀座、阀芯锥部都喷涂有陶瓷或镍或镍合金的保护层,免除了流体对阀芯、阀座的腐蚀和气蚀作用,提高了阀的寿命。阀口采用锥面密封,阀芯与阀套之间、下盖与平衡活塞组件间有密封圈密封,密封可靠。采用压力平衡式结构,并配置相应的推力轴承,减小了操作力。阀芯采用双锥面结构,低速流量特性和高速流量特性都较好。本压力平衡式流量调节阀,除用于低压外,更适用于高压、大流量的管网系统中。

Claims (9)

1、压力平衡式流量调节阀,它是由阀体、阀座、阀芯组件、平衡活塞组件、阀盖、密封装置、轴承、手柄等组成。其特征在于阀芯组件是由衬套、阀芯、防转芯、阀杆、压盖、导向销轴和防转销构成,平衡活塞组件是由平衡活塞和活塞套构成。
2、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的阀芯组件的阀芯,是由碳钢或合金钢制成的,其上部为圆柱体,其下部为双锥体,半锥角α=8°~20°,β=20°~40°。锥面上喷涂厚度为0.2~3mm的陶瓷、镍,或镀以镍磷合金的保护层。其外圆柱面上阀芯体的中心线上有一大圆孔和一个直径为φ2~φ8mm小孔,阀芯的大孔的内圆柱面上开有两条轴向对称的防转销槽,阀芯的大端面为平面,在该面上,均布有四个螺孔和一个直径为φ5~φ10mm的导向销轴孔。
3、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的阀芯组件的防转芯,是由碳钢或低合金钢制成,防转芯的外圆柱面与阀芯上的大圆孔相配合,外圆柱面上有两条对称的轴向沟槽,防转芯的顶部有一条与轴向沟槽相通的浅槽,防转芯上有一径向销孔。
4、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的阀芯组件的压盖,是由青铜或不易锈蚀的材料制成的法兰体,其大端直径较阀芯外径小1~2mm,大端面上有四个螺钉沉孔,一个导向销轴孔,各孔的位置与阀芯上端面上的孔相对应,小端直径与阀芯上的大圆孔相配合。
5、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀。其特征在于所说的阀芯组件的阀杆,是由合金钢制成的,其一端为带梯形螺纹的螺杆,其余为光滑杆件。光杆尾部有一径向销孔。
6、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的阀芯组件的衬套,是由合金钢制成的管状件,其外径与阀体相配合,其内径与阀芯的外径相配合。
7、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的阀芯组件的导向销轴,是由碳钢制成的一端带有螺纹,另一端光滑的杆件。
8、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的平衡活塞组件中的平衡活塞,是由合金钢或碳钢制成,其中心线有一通孔,其杆上有一个径向孔,两孔相通,活塞表面镀有0.05~0.5mm厚的镍磷保护层,活塞圆柱面上有1~3条密封沟槽,活塞与下盖上的孔相配合,活塞杆与活塞套相配合。
9、按权利要求1所说的压力平衡式流量调节阀,其特征在于所说的阀体是由铸钢制成的,阀体上下两端面为平面,阀体上有不同直径的孔与阀套、阀座、活塞衬套、上端盖相配合。在阀体的下端有一将平衡活塞有杆腔与阀出口连通的孔,孔径为φ2~6mm。
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