CN113236801A - 一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀及其流量调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，包括一阀体；一错开式启闭结构，错开式启闭结构包括置于阀体内的阀盖以及阀杆，阀笼上具有多个节流窗，阀瓣随着阀杆的上下升降使上调节副的下侧端与节流窗相配合从而对流道内的介质进行流量调节，阀瓣的下密封副的下端外壁具有与阀座密封式配合的密封面A，阀座的上端内壁具有与密封面A相吻合的密封面B，上调节副的外壁具有多个流量平衡孔。本发明具有如下优点：通过阀瓣、阀笼以及阀座之间密封与流量调节错开式的结构形式，避免介质对密封面的冲刷，同时平衡笼罩内压力从而保证阀杆上下升降运行的平稳性。

Description

一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀及其流量调 节方法

技术领域：

本发明属于调节阀领域，具体涉及一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀。

背景技术：

在现代电力行业、化工企业的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用，现代电力行业、化工企业的生产取决于流动着的介质正确分配和控制，在自动控制系统中，调节阀经受的工作条件如温度、压力、腐蚀和污染都要比其它部件更为严重，然而当它控制工艺流体的流动时，必须要求稳定运行以及最少的维修量。小流量、高压差调节阀在电站或石油领域应用较多，由于在高压差、小流量的工作环境下，阀体密封面受到闪蒸、气蚀，使用寿命短，严重影响设备的正常运行。

专利号201320175100.9一种隔离式调节阀，专利号201320175146.0一种内置填料压盖式高压截止阀中，阀杆下端的阀瓣（阀芯）与阀座之间形成密封吻合，阀瓣下端为密封面A，阀座上端为密封面B，阀杆随着执行器的向下驱动使阀杆下端阀瓣的密封面A与阀座的密封面B密封吻合，阻断与阀体的介质进口、介质出口的相通，当阀杆随着执行器的向上驱动使阀杆下端阀瓣的密封面A与密封面B分离，通过阀瓣的上升，逐步取消对阀座节流面积的遮盖，从而使介质经过介质进口、节流窗向介质出口排出，因此介质流通的启闭以及流量调节均取决于阀瓣的下端，介质经阀座向介质出口排出时经过节流，相对流速较快，对密封面A、密封面B的冲刷极大，使密封面A、密封面B产生吹损，高压调节阀经长时间多次启闭，影响密封面A与密封面B之间密封性，进而影响高压调节阀的使用寿命以及正常运行。

其次，介质在流向阀笼时压力极大，一旦介质穿过阀瓣与阀笼之间的间隙向阀笼内上端流动时，由于工作介质体积模量足够大，极小的体积即可对阀瓣上端产生极大的压力，阀瓣下端由于介质的节流，产生相对小的压力，从而在阀瓣的上下端出现较大的压差，使得阀杆在启闭过程中上下波动，影响阀杆的正常升降的稳定性。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，通过阀瓣、阀笼以及阀座之间密封与流量调节错开式的结构形式，避免介质对密封面的冲刷，同时平衡阀笼内压力从而保证阀杆上下升降运行的平稳性。

发明的目的通过以下技术方案来实现：一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，包括

一阀体，阀体内具有容介质流通的流道，阀体内还具有与流道流通的介质进口、介质出口；

一错开式启闭结构，错开式启闭结构包括置于阀体内的阀盖以及阀杆，阀杆的下端置于流道内且阀杆的下端连接有阀瓣，阀瓣由上调节副与下密封副组成，阀瓣为上宽下窄的T型状结构，流道内具有上下分布的阀笼以及阀座，阀体与阀座之间具有缠绕垫片，阀瓣置于阀笼内，阀笼上具有多个节流窗，阀瓣的上调节副与阀笼的内壁相贴合，且阀瓣随着阀杆的上下升降使上调节副的下侧端与节流窗相配合从而对流道内的介质进行流量调节，阀瓣的下密封副的下端外壁具有与阀座密封式配合的密封面A，阀座的上端内壁具有与密封面A相吻合的密封面B，上调节副的外壁具有多个流量平衡孔，流量平衡孔由上至下设置；

一驱动结构，驱动结构包括置于阀杆上端且驱动阀杆上下升降的执行器，执行器连接有执行器支架；

一密封结构，密封结构包括阀杆与阀盖之间的腔室以及置于腔室内的填料，还包括阀盖与阀体之间的腔体以及置于腔体内的密封垫环、密封垫，密封垫环置于密封垫的上方，腔体内通过压紧盘与阀体内壁的螺纹旋紧实现对密封垫环、密封垫的预压紧，压紧盘上具有多个等圆周分布的压紧螺钉，压紧螺钉将密封垫环、密封垫、阀盖、笼罩、阀座、缠绕垫片完全压紧，填料通过填料压盖实现对填料的压紧。

本发明的进一步改进在于：节流窗采用抛物线、等百分比、直线、快开及多种组合形式的流量特性曲面线性的结构。

本发明的进一步改进在于：多个节流窗均匀分布在阀笼的径向中心位置。

本发明的进一步改进在于：阀瓣的下密封副的密封面A为锥形导向面。

本发明的进一步改进在于：阀杆位于阀瓣上端面的外圆周上套设有密封环，密封环与阀笼的内壁紧贴设置。

本发明的进一步改进在于：阀盖的外圆周螺纹连接有螺栓压板，填料压盖的外侧与螺栓压板之间通过多个双头螺栓实现平衡紧固，双头螺栓置于填料压盖上端的位置套设有螺母，螺母的下端面与填料压盖的上端面之间具有张力补偿件。

一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀及其流量调节方法，当阀杆下降使阀瓣的密封面A与密封面B紧贴密封，同时阀瓣的上调节副的外壁将阀笼上的多个节流窗遮盖，从而实现对流道与介质进口、介质出口的闭合，当阀杆上升使阀瓣的密封面A与密封面B分离，同时阀瓣的上调节副的外壁上移并通过上调节副的下端外壁与节流窗之间节流面积的大小实现对介质流量的调节。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明在错开式启闭结构中，阀瓣采用上调节副以及下密封副的T形状结构，下密封副的密封面A与阀座的密封面B相互密封贴合实现流道与介质出口的闭合，而上调节副的下端外侧与阀笼的节流窗的面积调节从而实现对介质流量的调节，因此在本申请中通过阀瓣、阀笼以及阀座之间密封与流量调节错开式的结构形式，避免介质对密封面A、密封面B的冲刷破坏。

2、当介质随着阀瓣的上升而经过节流窗并向介质出口排出时，介质穿过节流窗产生的压力不会对阀瓣的下密封副的密封面A产生冲刷，即使对上调节副下端外侧产生冲刷破坏，也不会影响阀座与阀瓣之间的密封性，因此这种密封与流量调节错开式的结构形式，保证了高压调节阀的密封性和调节性。

3、本发明中通过在阀体与阀盖之间的腔体内设置密封垫环以及密封垫对阀笼以及流道内的介质进行密封阻隔，密封垫环与密封垫通过压紧盘实现与腔体的预压紧，压紧盘上等圆周分布的多个压紧螺钉将密封垫环、密封垫、阀盖、笼罩、阀座、缠绕垫片完全压紧；其次阀杆与阀盖之间腔室内设置填料，填料通过填料压盖以及双头螺栓实现压紧，从而避免介质经过阀杆的上下升降而渗漏，通过压紧盘、阀盖、填料压盖、执行器支架之间相互连接形成统一的整体结构，密封垫环、密封垫、阀盖、笼罩、阀座、缠绕垫片整体式压紧；压紧盘、阀盖、阀体、填料压盖以及执行器支架之间高稳定整体式锁紧，提高了高压差、小流量的调节阀的使用寿命以及使用性能。

附图说明：

图1为本发明一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀的结构示意图。

图2为图1中错开式启闭结构的阀笼、阀瓣以及阀座的连接示意图。

图3为图1中节流窗的结构示意图。

图4为图1中阀瓣的结构示意图。

图中标号：

1-阀体、2-错开式启闭结构、3-驱动结构、4-密封结构；

11-流道、12-介质进口、13-介质出口；

21-阀盖、22-阀杆、23-阀瓣、231-上调节副、232-下密封副、24-阀笼、25-阀座、26-节流窗、27-密封面A、28-密封面B、29-密封环、210-流量平衡孔、211-缠绕垫片；

31-执行器、32-执行器支架；

41-腔室、42-填料、43-腔体、44-密封垫环、45-密封垫、46-压紧盖、47-填料压盖；48-螺栓压板、410-双头螺栓、411-螺母、412-张力补偿件、50-压紧螺钉。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语指示方位或位置关系，如为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或单元必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有 “连接”“设有”“具有”等术语应作广义去理解，例如可以是固定连接，可以是拆卸式连接，或一体式连接，可以说机械连接，也可以是直接相连，可以通过中间媒介相连，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的基本含义。

如图1示出了本发明一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀的一种实施方式，包括

一阀体1，阀体1内具有容介质流通的流道11，阀体1内还具有与流道11流通的介质进口12、介质出口13；

一错开式启闭结构2，如图2所示，错开式启闭结构2包括置于阀体1内的阀盖21以及阀杆22，阀杆22的下端置于流道11内且阀杆22的下端连接有阀瓣23，如图4所示，阀瓣23由上调节副231与下密封副232组成，阀瓣23为上宽下窄的T型状结构，流道11内具有上下分布的阀笼24以及阀座25，阀体1与阀座25之间具有缠绕垫片211，阀瓣23置于阀笼24内，阀笼24上具有多个节流窗26，阀瓣23的上调节副231与阀笼24的内壁相贴合，且阀瓣23随着阀杆22的上下升降使上调节副231的下侧端与节流窗26相配合从而对流道11内的介质进行流量调节，阀瓣23的下密封副232的下端外壁具有与阀座25密封式配合的密封面A27，阀座25的上端内壁具有与密封面A27相吻合的密封面B28，上调节副231的外壁具有多个流量平衡孔210，流量平衡孔210由上至下设置；

一驱动结构3，驱动结构3包括置于阀杆22上端且驱动阀杆22上下升降的执行器31，执行器31连接有执行器支架32；

一密封结构4，密封结构4包括阀杆22与阀盖21之间的腔室41以及置于腔室41内的填料42，还包括阀盖21与阀体1之间的腔体43以及置于腔体43内的密封垫环44、密封垫45，密封垫环44置于密封垫45的上方，腔体43内通过压紧盘46与阀体1内壁的螺纹旋紧实现对密封垫环44、密封垫45的预压紧，压紧盘46上具有多个等圆周分布的压紧螺钉50，压紧螺钉50将密封垫环44、密封垫45、阀盖21、笼罩24、阀座25、缠绕垫片211完全压紧，填料42通过填料压盖47实现对填料42的压紧。

本发明在错开式启闭结构中，阀瓣23采用上调节副231以及下密封副232的T形状结构，下密封副232的密封面A27与阀座25的密封面B28相互密封吻合实现流道11与介质出口13的闭合，而上调节副231的下端外侧与阀笼24的节流窗26的面积调节从而实现对介质流量的调节，因此在本申请中通过阀瓣23、阀笼24以及阀座25之间密封与流量调节错开式的结构形式，避免介质对密封面A27、密封面B28的冲刷破坏。

当介质随着阀瓣23的上升而经过节流窗26并向介质出口13排出时，介质穿过节流窗26产生的气蚀和闪蒸不会对阀瓣23的下密封副232的密封面A27产生破坏，即使对上调节副231下端外侧产生冲刷吹损，也不会影响阀座25与阀瓣23之间吻合时的密封性，因此这种密封与流量调节错开式的结构形式，保证了高压调节阀的密封性，使高压差、小流量调节阀长期使用得以实现。

本发明中，通过在阀体1与阀盖21之间的腔体43内设置密封垫环44以及密封垫45对阀笼24以及流道11内的介质进行密封阻隔，密封垫环44与密封垫45通过压紧盘46实现与腔体43的压紧，其次阀杆22与阀盖21之间腔室41内设置填料42，填料42通过填料压盖47以及双头螺栓410实现压紧，从而避免介质经过阀杆22的上下升降而渗漏，通过压紧盘46、阀盖21、填料压盖47、执行器支架32之间相互连接形成统一的整体结构，使阀盖21、阀体1、填料压盖47以及执行器支架32之间形成高稳定整体式锁紧，提高了高压阀门的使用寿命以及使用性能。

在本实施例中，节流窗26采用抛物线、等百分比、直线、快开及多种组合形式的流量特性曲面线性的结构。

如图3中，4a为抛物线流量曲面线性的节流窗26的结构示意图，4b为等百分比流量曲面线性的节流窗26的结构示意图，4c为直线曲面线性的节流窗26的结构示意图，4d为快开流量曲面线性的节流窗26的结构示意图，流量调节开度根据相应的流量特性曲线幅度递增，根据使用工况来选择合适的节流窗26的结构。由于流量调节时压差比较大，因此对节流窗26采用曲面线性的结构，流量调节开度逐步小幅度递增，有利于流量的平稳性调节。

其中，多个节流窗26均匀分布在阀笼24的径向中心位置。

进一步的，阀瓣23的下密封副232的密封面A27为锥形导向面。

进一步的，阀杆22位于阀瓣23上端面的外圆周上套设有密封环29，密封环29与阀笼24的内壁紧贴设置。

阀瓣23上端的密封环29的设置防止上游的介质渗漏至阀笼24内的上侧位置，避免阀笼24内阀瓣23上下的压力不平衡，同时阀瓣23的上调节副231上具有多个流量平衡孔210，对于极小部分上游至阀笼24内上侧位置的介质可随着流量平衡孔210下落至阀笼24内的下侧位置继而排向介质出口13，因此密封环29以及流量平衡孔210的设置起到平衡阀笼24内压力的作用，从而保证阀杆22上下启闭运行的平稳性。

在密封结构4中，阀盖21的外圆周螺纹连接有螺栓压板48，填料压盖47的外侧与螺栓压板48之间通过多个双头螺栓410实现平衡紧固，双头螺栓410置于填料压盖47上端的位置套设有螺母411，螺母411的下端面与填料压盖47的上端面之间具有张力补偿件412，本申请中的张力补偿件412可以采用蝶形弹簧。

一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀及其流量调节方法，当阀杆22下降使阀瓣23的密封面A27与密封面B28紧贴密封，同时阀瓣23的上调节副231的外壁将阀笼24上的多个节流窗26遮盖，从而实现对流道11与介质进口12、介质出口13的闭合，当阀杆22上升使阀瓣23的密封面A27与密封面B28分离，同时阀瓣23的上调节副231的外壁上移并通过上调节副231的下端外壁与节流窗26之间节流面积的大小实现对介质流量的调节。

本发明中未全部公开的内容为本领域技术人员公知的现有常识，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，其特征在于：包括

一阀体，所述阀体内具有容介质流通的流道，所述阀体内还具有与流道流通的介质进口、介质出口；

一错开式启闭结构，所述错开式启闭结构包括置于阀体内的阀盖以及阀杆，所述阀杆的下端置于流道内且阀杆的下端连接有阀瓣，所述阀瓣由上调节副与下密封副组成，所述阀瓣为上宽下窄的T型状结构，所述流道内具有上下分布的阀笼以及阀座，所述阀体与阀座之间具有缠绕垫片，所述阀瓣置于阀笼内，所述阀笼上具有多个节流窗，所述阀瓣的上调节副与阀笼的内壁相贴合，且阀瓣随着阀杆的上下升降使上调节副的下侧端与节流窗相配合从而对流道内的介质进行流量调节，所述阀瓣的下密封副的下端外壁具有与阀座密封式配合的密封面A，所述阀座的上端内壁具有与密封面A相吻合的密封面B，所述上调节副的外壁具有多个流量平衡孔，所述流量平衡孔由上至下设置；

一驱动结构，所述驱动结构包括置于阀杆上端且驱动阀杆上下升降的执行器，所述执行器连接有执行器支架；

一密封结构，所述密封结构包括阀杆与阀盖之间的腔室以及置于腔室内的填料，还包括阀盖与阀体之间的腔体以及置于腔体内的密封垫环、密封垫，所述密封垫环置于密封垫的上方，所述腔体内通过压紧盘与阀体内壁的螺纹旋紧实现对密封垫环、密封垫的预压紧，所述压紧盘上具有多个等圆周分布的压紧螺钉，所述压紧螺钉将密封垫环、密封垫、阀盖、笼罩、阀座、缠绕垫片完全压紧，所述填料通过填料压盖实现对填料的压紧。

2.根据权利要求1所述一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，其特征在于：所述节流窗采用抛物线、等百分比、直线、快开及多种组合形式的流量特性曲面线性的结构。

3.根据权利要求2所述一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，其特征在于：所述多个节流窗均匀分布在阀笼的径向中心位置。

4.根据权利要求3所述一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，其特征在于：所述阀瓣的下密封副的密封面A为锥形导向面。

5.根据权利要求4所述一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，其特征在于：所述阀杆位于阀瓣上端面的外圆周上套设有密封环，所述密封环与阀笼的内壁紧贴设置。

6.根据权利要求5所述一种实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀，其特征在于：所述阀盖的外圆周螺纹连接有螺栓压板，所述填料压盖的外侧与螺栓压板之间通过多个双头螺栓实现平衡紧固，所述双头螺栓置于填料压盖上端的位置套设有螺母，所述螺母的下端面与填料压盖的上端面之间具有张力补偿件。

7.一种利用权利要求6所述实现密封和调节错开式的抗冲刷高压调节阀的流量调节方法，其特征在于：当所述阀杆下降使阀瓣的密封面A与密封面B紧贴密封，同时阀瓣的上调节副的外壁将阀笼上的多个节流窗遮盖，从而实现对流道与介质进口、介质出口的闭合，当阀杆上升使阀瓣的密封面A与密封面B分离，同时阀瓣的上调节副的外壁上移并通过上调节副的下端外壁与节流窗之间节流面积的大小实现对介质流量的调节。

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