CN103090019A - 轴流套筒调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴流套筒调节阀，包括分体式阀体、阀芯、导向套、阀笼、阀座、阀筒和传动阀杆以及可使传动阀杆在导向套内轴向移动的驱动阀杆，所述的传动阀杆的另一端与阀筒之间设置有阀筒自动对心机构，阀筒自动对心机构包括调心套和调心环，调心套和调心环均支承在传动阀杆上，调心套和调心环之间形成一个两侧封闭的移动槽，所述的阀筒上固定连接有阀筒盖，阀筒通过阀筒盖卡在移动槽内，并且阀筒通过阀筒盖在移动槽内可在传动阀杆的轴向方向上和径向方向上移动。本发明的阀筒和阀笼能够自我调心，提高了阀筒和阀笼的配合精度，不易出现卡阻现象，使用寿命长，可靠性高。

Description

轴流套筒调节阀

技术领域

本发明涉及一种轴流套筒调节阀，属于自动控制技术领域，主要用于石油、天然气等行业。

背景技术

目前，我国的调节阀技术通过不断的引进革新与发展，取得了一定的进步，在某些行业出现了轴流式调节阀，在一定程度上改善了截止式调节阀在使用中的缺陷，但仍存在一些问题。下面结合这两类调节阀的结构，对其进行优缺点分析：截止式调节阀由于装有阀笼及设有平衡孔的阀筒，可以减少介质作用的不平衡力，从而减小执行机构尺寸，同时，可获得不同的流量特性，降低流体噪声与阀芯振荡的优点，但由于使用双密封结构，同心度不足，泄漏量大。同时，由于采用“S”型流道，制造困难，流体阻力系数大，能量消耗多，易产生共振，汽蚀，阀笼堵塞，阀筒卡阻等缺陷，中国专利CN202252318U公开了一种分体式活塞轴流式调节阀，中国专利CN201513629U公开了一种轴流式阀门，这些调节阀吸收了截止式调节阀套筒结构的优点。同时，将“S”型流道变为轴向对称型流道，降低了流体阻力系数，减少了能量消耗，减轻了噪声、共振与汽蚀现象。但由于整体式阀体，为装配与维护带来大量困难，尤其是第二种调节阀，维护中需要大量专用工具，对装配与维护人员的素质要求过高，同时，由于采用铸造阀体，结构复杂，制造困难，材料缺陷较多，安全性不高。其次，虽然第一种调节阀设置了导向套，也设置了石墨柱，但仍不能较好地解决双密封结构同心度不足的问题，即出现阀笼（导向套）与阀筒偏心划伤，石墨柱磨损，泄漏，卡阻现象。第三，在设计中过于关注改变流道形式，其他因素考虑欠妥，包括：a.阀筒上设置径向端面密封，造成不平衡结构，不能适应高压工况；b.分体式阀体入口均小于标准法兰入口10%-20%或者更高，造成流通能力下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种轴流套筒调节阀，它的阀筒和阀笼能够自我调心，提高了阀筒和阀笼的配合精度，不易出现卡阻现象，使用寿命长，可靠性高。

 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种轴流套筒调节阀，包括分体式阀体、阀芯、导向套、阀笼、阀座、阀筒和传动阀杆以及可使传动阀杆在导向套内轴向移动的驱动阀杆，阀芯安装在分体式阀体内，传动阀杆的一端可轴向移动地插装在导向套内，导向套插装在阀芯内，驱动阀杆的一端穿出分体式阀体，另一端***阀芯与传动阀杆活动连接，阀筒可移动地插装在阀笼内，阀笼上开有若干轴流孔，并且阀笼与阀座固定连接，阀座安装在分体式阀体内，所述的传动阀杆的另一端与阀筒之间设置有阀筒自动对心机构，阀筒自动对心机构包括调心套和调心环，调心套和调心环均支承在传动阀杆上，调心套和调心环之间形成一个两侧封闭的移动槽，所述的阀筒上固定连接有阀筒盖，阀筒通过阀筒盖卡在移动槽内，并且阀筒通过阀筒盖在移动槽内可在传动阀杆的轴向方向上和径向方向上移动。

进一步，所述的分体式阀体内还设置有浮动自紧密封结构，该浮动自紧密封结构包括第一密封圈、第二密封圈和预紧弹簧，第一密封圈设置在阀座和分体式阀体的接触部位，第二密封圈设置在阀芯和阀笼的接触部位，预紧弹簧的一端抵在阀芯上，另一端抵在阀笼上，第一密封圈的直径比第二密封圈的直径小。

进一步，所述的分体式阀体由左阀体和右阀体固定连接而成，右阀体上安装有阀盖，所述的驱动阀杆的一端插装在阀盖内。

进一步，所述的分体式阀体由左阀体、右阀体以及位于左阀体和右阀体之间的中阀体固定连接而成，中阀体上安装有阀盖，所述的驱动阀杆的一端插装在阀盖内。

进一步，所述的阀芯上安装有密封套，所述的传动阀杆还插装在密封套内。

进一步，所述的导向套上套装有导套法兰，该导套法兰通过螺钉固定连接在阀芯上。

进一步，所述的阀芯由阀芯体和阀芯座固定连接而成。

进一步，所述的阀筒与阀筒盖为一体结构。

进一步，所述的导向套由外导套和内导套嵌接而成。

更进一步，所述的分体式阀体均由锻钢制造而成。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、采用锻钢分体式阀体，改善了阀体内部组织结构，细化晶粒，从而其抗冲击、塑性、韧性等机械性能均优于铸钢分体式阀体，提升了阀门的安全性能，同时，分体式结构，维护简单，方便；

2、采用阀筒自动对心机构，无需采用石墨柱等易损件调心，提高阀筒与阀笼的配合精度，不易卡阻，使用寿命长，可靠性高；

3、采用浮动式自紧密封结构，使分体式阀体内部零部件受力平衡，进一步降低驱动阀杆的扭矩要求，可用于高压工况，并且自紧式密封设计，提高了泄漏等级，同时，结合分体式阀体结构，无需采用出入口缩口设计，提高分体式阀体的最大流通能力，扩大可调范围。

附图说明

图1为本发明的轴流套筒调节阀的第一种结构的结构示意图；

图2为本发明的轴流套筒调节阀的第二种结构的结构示意图；

图3为本发明的阀筒自动对心机构的放大示意图；

图4为本发明的浮动自紧密封结构的放大示意图；

图5为本发明加上维修块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，

实施例一

如图1、3、4所示，一种轴流套筒调节阀，包括分体式阀体1、阀芯2、导向套5、阀笼8、阀座9、阀筒10和传动阀杆4以及可使传动阀杆4在导向套5内轴向移动的驱动阀杆6，阀芯2安装在分体式阀体1内，传动阀杆4的一端可轴向移动地插装在导向套5内，导向套5插装在阀芯2内，驱动阀杆6的一端穿出分体式阀体1，另一端***阀芯2与传动阀杆4活动连接，阀筒10可移动地插装在阀笼8内，阀笼8上开有若干轴流孔8-1，并且阀笼8与阀座9固定连接，阀座9安装在分体式阀体1内，传动阀杆4的另一端与阀筒10之间设置有阀筒自动对心机构，阀筒自动对心机构包括调心套11和调心环7，调心套11和调心环7均支承在传动阀杆4上，调心套11和调心环7之间形成一个两侧封闭的移动槽117，所述的阀筒10上固定连接有阀筒盖14，阀筒10通过阀筒盖14卡在移动槽117内，并且阀筒10通过阀筒盖14在移动槽117内可在传动阀杆4的轴向方向上和径向方向上移动。分体式阀体1由左阀体1-1和右阀体1-2固定连接而成，右阀体1-2上安装有阀盖13，驱动阀杆6的一端插装在阀盖13内。阀芯2上安装有密封套3，传动阀杆4还插装在密封套3内。导向套5上套装有导套法兰12，该导套法兰12通过螺钉固定连接在阀芯2上。阀筒10与阀筒盖14为一体结构。

如图4所示，分体式阀体1内还设置有浮动自紧密封结构，该浮动自紧密封结构包括第一密封圈15、第二密封圈16和预紧弹簧17，第一密封圈15设置在阀座9和分体式阀体1的接触部位，第二密封圈15设置在阀芯2和阀笼8的接触部位，预紧弹簧17的一端抵在阀芯2上，另一端抵在阀笼8上，第一密封圈15的直径比第二密封圈16的直径小。

分体式阀体1均由锻钢制造而成。

实施例二

如图2、3、4所示，一种轴流套筒调节阀，包括分体式阀体1、阀芯2、导向套5、阀笼8、阀座9、阀筒10和传动阀杆4以及可使传动阀杆4在导向套5内轴向移动的驱动阀杆6，阀芯2安装在分体式阀体1内，传动阀杆4的一端可轴向移动地插装在导向套5内，导向套5插装在阀芯2内，驱动阀杆6的一端穿出分体式阀体1，另一端***阀芯2与传动阀杆4活动连接，阀筒10可移动地插装在阀笼8内，阀笼8上开有若干轴流孔8-1，并且阀笼8与阀座9固定连接，阀座9安装在分体式阀体1内，传动阀杆4的另一端与阀筒10之间设置有阀筒自动对心机构，阀筒自动对心机构包括调心套11和调心环7，调心套11和调心环7均支承在传动阀杆4上，调心套11和调心环7之间形成一个两侧封闭的移动槽117，所述的阀筒10上固定连接有阀筒盖14，阀筒10通过阀筒盖14卡在移动槽117内，并且阀筒10通过阀筒盖14在移动槽117内可在传动阀杆4的轴向方向上和径向方向上移动。分体式阀体1由左阀体1-1、右阀体1-2以及位于左阀体1-1和右阀体1-2之间的中阀体1-3固定连接而成，中阀体1-3上安装有阀盖13，驱动阀杆6的一端插装在阀盖13内。

阀芯2上安装有密封套3，传动阀杆4还插装在密封套3内。

导向套5上套装有导套法兰12，该导套法兰12通过螺钉固定连接在阀芯2上。

阀芯2由阀芯体2-1和阀芯座2-2固定连接而成。

导向套5由外导套5-1和内导套5-2嵌接而成。

密封套3安装在阀芯2的阀芯座2-2上。导套法兰12套装在导向套5的外导套5-1上。

如图4所示，分体式阀体1内还设置有浮动自紧密封结构，该浮动自紧密封结构包括第一密封圈15、第二密封圈16和预紧弹簧17，第一密封圈15设置在阀座9和分体式阀体1的接触部位，第二密封圈15设置在阀芯2和阀笼8的接触部位，预紧弹簧17的一端抵在阀芯2上，另一端抵在阀笼8上，第一密封圈15的直径比第二密封圈16的直径小。

分体式阀体1均由锻钢制造而成。

如图1所示的调节阀为两段式阀体结构，适用于DN50-DN100的小型阀。如图2所示的调节阀为三段式阀体结构，适用于DN150-DN300的大型阀。所有分体式阀体1均采用锻钢制造，安全可靠，制造容易。同时，如图5所示，通过设置维修块18，可实现调节阀在线维修，维护方便。

介质由分体式阀体1左侧流入，在驱动阀杆6的驱动下改变阀筒10的位置，调节阀笼8的节流面积，控制介质的流量或压力，然后从分体式阀体1右侧流出，进入下游。

阀筒自动对心机构的工作原理如下：

利用防松螺母19将调心套11压紧在调心环7的左侧，并使调心环7左侧端面与调心套11的右侧端面之间的距离即移动槽117的槽宽m大于阀筒盖14的壁厚M，同时阀筒盖14的内径D大于调心套11的外径d，保证阀筒10与调心套11、调心环7在轴向及径向方向上存在的间隙大于阀筒10外壁与阀笼8内壁的间隙，从而使得阀筒10能通过阀筒盖14在移动槽117内可在传动阀杆4的轴向方向上和径向方向上移动，阀筒10外壁能够以阀笼8内壁为导向面进行左右滑动，实现自动对心功能。同时，该结构还可以降低零件同心度与装配精度要求，降低制造难度。

浮动式自紧密封结构的工作原理如下：

利用介质作用在阀笼8上的不平衡力来实现自紧密封功能，当阀内无介质流通时，预紧弹簧17对第一密封圈15进行预压紧，实现密封；当阀内有介质流通时，方向如图箭头方向。由于第一密封圈15与第二密封圈16的密封面在不同的直径上，如图中a、c所示。Fa=Sa×P，Fc= Sc×P，其中：Sa为第一密封圈15处作用面积，Sc为第二密封圈16处作用面积，P为介质工作压力。因为Sa>Sc，所以Fa>Fc ，最终实现自紧密封功能，提高泄漏等级，同时，由于阀筒10在径向上没有设置密封带，因此实现了阀筒10的介质作用合力为“零”，进而在降低执行机构性能要求的情况下，也可保证调节阀运行平稳可靠。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴流套筒调节阀，包括分体式阀体（1）、阀芯（2）、导向套（5）、阀笼（8）、阀座（9）、阀筒（10）和传动阀杆（4）以及可使传动阀杆（4）在导向套（5）内轴向移动的驱动阀杆（6），阀芯（2）安装在分体式阀体（1）内，传动阀杆（4）的一端可轴向移动地插装在导向套（5）内，导向套（5）插装在阀芯（2）内，驱动阀杆（6）的一端穿出分体式阀体（1），另一端***阀芯（2）与传动阀杆（4）活动连接，阀筒（10）可移动地插装在阀笼（8）内，阀笼（8）上开有若干轴流孔（8-1），并且阀笼（8）与阀座（9）固定连接，阀座（9）安装在分体式阀体（1）内，其特征在于：所述的传动阀杆（4）的另一端与阀筒（10）之间设置有阀筒自动对心机构，阀筒自动对心机构包括调心套（11）和调心环（7），调心套（11）和调心环（7）均支承在传动阀杆（4）上，调心套（11）和调心环（7）之间形成一个两侧封闭的移动槽（117），所述的阀筒（10）上固定连接有阀筒盖（14），阀筒（10）通过阀筒盖（14）卡在移动槽（117）内，并且阀筒（10）通过阀筒盖（14）在移动槽（117）内可在传动阀杆（4）的轴向方向上和径向方向上移动。

2.根据权利要求1所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的分体式阀体（1）内还设置有浮动自紧密封结构，该浮动自紧密封结构包括第一密封圈（15）、第二密封圈（16）和预紧弹簧（17），第一密封圈（15）设置在阀座（9）和分体式阀体（1）的接触部位，第二密封圈（15）设置在阀芯（2）和阀笼（8）的接触部位，预紧弹簧（17）的一端抵在阀芯（2）上，另一端抵在阀笼（8）上，第一密封圈（15）的直径比第二密封圈（16）的直径小。

3.根据权利要求1或2所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的分体式阀体（1）由左阀体（1-1）和右阀体（1-2）固定连接而成，右阀体（1-2）上安装有阀盖（13），所述的驱动阀杆（6）的一端插装在阀盖（13）内。

4.根据权利要求1或2所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的分体式阀体（1）由左阀体（1-1）、右阀体（1-2）以及位于左阀体（1-1）和右阀体（1-2）之间的中阀体（1-3）固定连接而成，中阀体（1-3）上安装有阀盖（13），所述的驱动阀杆（6）的一端插装在阀盖（13）内。

5.根据权利要求1或2所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的阀芯（2）上安装有密封套（3），所述的传动阀杆（4）还插装在密封套（3）内。

6.根据权利要求1或2所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的导向套（5）上套装有导套法兰（12），该导套法兰（12）通过螺钉固定连接在阀芯（2）上。

7.根据权利要求4所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的阀芯（2）由阀芯体（2-1）和阀芯座（2-2）固定连接而成。

8.根据权利要求3所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的阀筒（10）与阀筒盖（14）为一体结构。

9.根据权利要求4所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的导向套（5）由外导套（5-1）和内导套（5-2）嵌接而成。

10.根据权利要求1所述的轴流套筒调节阀，其特征在于：所述的分体式阀体（1）均由锻钢制造而成。

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