CN107725833B - 一种减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压阀。所述减压阀包括主阀体，所述主阀体内成型有阀腔；所述主阀体上设置有与所述阀腔连通的阀出口和阀入口；在所述阀入口和所述阀出口之间设置有至少两个适于将所述阀入口的流体进行减压后排至阀出口的减压装置。所述减压阀占用空间小、成本低且高压泄漏点少，各减压装置共用一个主阀体，彼此之间相互独立，互不干扰，可灵活切换或者同时使用。

Description

一种减压阀

技术领域

本发明属于流体阀技术领域，具体涉及一种用于高压降减压***的减压阀，特别涉及一种用于将热高分减压至热低分的减压阀。

背景技术

在煤焦油加氢行业中，目前已有的工艺有如固定床加氢、悬浮床加氢和沸腾床加氢，无论何种工艺，均需要将反应后的携带着氢气和部分催化剂等物质的油品油气自高压分离器进入低压分离器，经减压后实现气液固的分离。

上述减压场合中，自高压分离器到低压分离器的差压可达到5MPa至100MPa，经加氢后的减压介质可为液体、气液混合物或气液固三相混合物，在经过减压阀的缩流断面处液体的压力降低至等于或者低于该液体在阀入口温度下的饱和蒸汽压力时，部分液体汽化，产生闪蒸现象。同时，减压过程导致流体中部分溶解氢释放，而经过缩流断面后的部分流体压力恢复至其饱和蒸汽压力之上，导致汽化的液体恢复至液相，汽泡破裂，释放出能量，产生空化现象，同时产生振动和噪声。上述闪蒸现象和空化现象均会损坏阀芯、阀座以及阀腔内壁，造成阀门使用寿命短，一般在一周至三个月。然而这些减压阀处于油品加氢行业中高低压***之间，属于装置的咽喉部位，减压阀必须保证稳定连续操作，才能维护生产的平稳运行。

目前，常用的减压阀多采用单个阀腔内一套阀芯阀座相配合的结构，如中国专利文献CN201351763公开了一种高压差减压阀，通过螺纹和销与阀芯固定连接的阀杆带动阀芯在阀座内上下移动，阀芯采用直径逐渐变小的锥形结构，并在阀座下部设有衬套和节流孔板，通过上述高压差减压阀降低了高压流体对阀体的破坏，并可用于输送含固体颗粒的介质。

上述现有技术的减压阀在面对高压高含固介质时，因阀腔内只有一套阀芯阀座，因此，在实际操作中如果阀芯损坏，往往需要进行更换才能继续工作，从而仍难以满足实际工作中对稳定连续操作的需要。

为了解决上述技术问题，通常在实际生产过程中，需要两个或者两个以上的减压阀互为备用，每个备用的减压阀前后均需要配备检修时用来将减压阀与前后工艺管线隔离起来的高压手动阀门和排凝阀，且需要配置相应的前后高压管线。如中国专利文献CN204752627U公开了一种悬浮床加氢热高分至热低分的减压***。该减压***通过设置多套减压装置，每套减压装置通过设置多个回路减压阀组实现热高分至热低分中的减压过程，该回路减压阀组包括依次设置的角阀、球阀以及减压阀，且角阀的出口与球阀的入口之间、球阀的出口与减压阀的入口之间分别通过一管道相连接，减压阀的出口与相对应的低压分离器的进料口相连接。通过设置多套减压装置，一套需要检修时，可切换到另一套，实现长周期运行；再者，每套减压装置通过设置多个回路减压阀组，可以同时使用，也可分开使用。

但是，上述技术中的回路减压阀组依次设置角阀、球阀以及减压阀，并设置了多条高压管线，在高温高压的环境下，各高压管线与阀门的连接处以及各高压管线与其它部件的连接处均容易出现泄漏，从而增加了高压泄漏点，同时作为备用的减压阀及其线路占据了大量空间，增加了设备成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有技术中用于高压降减压***的减压结构占用空间大、成本高且高压泄漏点多的缺陷，从而提供了一种高压泄漏点少、占用空间小、设备成本低的减压阀。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所提供的一种减压阀，包括，

主阀体，所述主阀体内成型有阀腔；

所述主阀体上设置有与所述阀腔连通的阀出口和阀入口；

在所述阀入口和所述阀出口之间设置有至少两个适于将所述阀入口的流体进行减压后排至阀出口的减压装置。

进一步地，所述减压装置包括，

分支阀体，所述分支阀体与所述主阀体连接；

所述分支阀体内成型有与所述阀腔连通的分支阀腔；和

在所述分支阀腔内滑动用于调节流量或关闭所述阀入口和所述阀出口之间的流体通道的阀芯。

进一步地，所述主阀体与所述分支阀体一体成型。

进一步地，所述分支阀腔形成流体缩口段和流体扩口段，所述流体缩口段与所述阀入口连通，所述流体扩口段与所述流体缩口段的小口端连通，所述流体扩口段的大口端与所述阀出口连通。

进一步地，所述流体扩口段和所述流体缩口段均设置成锥形段，且所述流体扩口段的锥顶与所述流体缩口段的锥顶同轴连通。

进一步地，所述流体缩口段沿流体流动方向内径变小；所述流体扩口段沿流体流动方向内径变大。

进一步地，所述分支阀体包括

本体，所述本体内形成管状通道；和同轴套设在所述管状通道内靠近所述阀出口一侧的阀座，所述阀座的内空腔包括所述流体缩口段的小口端和所述流体扩口段，与所述管状通道剩余段共同组成所述分支阀腔，所述阀芯在所述管状通道内滑动，所述阀芯的活动端与所述流体缩口段的小口端配合用于调节流量或关闭流体通道。

进一步地，所述阀座使所述分支阀腔形成流体缩口段和流体扩口段。

进一步地，还包括调节机构，与所述阀芯可拆卸连接，所述调节机构带动所述阀芯沿所述分支阀腔轴向滑动调节所述阀芯和所述阀座之间形成用于调控流体流量大小的间隙。

进一步地，所述调节机构与阀杆连接，所述阀杆与所述阀芯可拆卸连接。

进一步地，所述分支阀腔轴线与所述阀出口的轴线的夹角α为5°～30°，优选为8°～15°，最优选为10°。

各相邻所述分支阀腔的轴线夹角β为10°～60°，优选为16°～30°，最优选为20°。

进一步地，还包括

入口流道，与所述阀入口连通，所述入口流道的轴线垂直于所述阀出口轴线；

出口流道，连通所述减压装置和所述阀出口；

所述出口流道的内径和所述入口流道的内径之比大于1，优选为2～10，最优选为3。

进一步地，所述阀芯和所述分支阀腔之间还设置有导向套筒，所述阀芯适于在所述导向套筒内密封滑动。

进一步地，所述分支阀腔、所述导向套筒和所述阀芯同轴设置。

进一步地，所述出口流道和所述分支阀腔的内表面上、所述阀芯外表面上以及所述阀座的内空腔的内壁上设置有耐磨层。

进一步地，还包括密封段，填充所述阀芯与所述导向套筒间的缝隙，以轴向密封所述缝隙；

密封垫，密封所述管状通道与同轴套设在所述管状通道内的阀座之间的间隙。

本发明中所述轴线一般针对管状结构而言，但是其他具有母线的结构同样适用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明实施例所提供的减压阀，在所述阀入口和所述阀出口之间设置有至少两个适于将所述阀入口的流体进行减压后排至阀出口的减压装置。通过上述设置，使减压阀占用空间小、成本低且高压泄漏点少。

2)本发明实施例所提供的减压阀，通过设置至少两个适于将所述阀入口的流体进行减压后排至阀出口的减压装置，各减压装置共用一个主阀体，彼此之间相互独立，互不干扰，可灵活切换或者同时使用。

3)本发明实施例所提供的减压阀，通过将所述分支阀腔轴线与所述阀出口的轴线间夹角α设置为5°～30°，使得从对称设计的分支阀腔内出来的流体在阀出口中心线处汇合，形成涡流，导致流体相互碰撞和发热，消耗掉减压后流体的压力和速度，最大限度的降低了减压后的高速流体对减压阀的冲刷和气蚀；通过将各相邻所述分支阀腔轴线夹角β设置为10°～60°，便于流体在阀出口中心线处汇合，形成涡流，导致流体相互碰撞和发热；通过将出口流道的内径和入口流道的内径之比设置成大于1，采用出口扩径的方式最大程度的降低了减压后流体的流速，减少了流体对出口流道的冲刷和磨损。

4)本发明实施例所提供的减压阀，通过将入口流道的轴线垂直于阀出口轴线，保证了流体进入方向与阀出口轴线垂直，最大程度的避免了高压流体对减压阀的磨损，如对阀芯及阀座的冲蚀；同时，上述设置对于含固流体具有自清洁功能，避免固体颗粒积存在阀腔内，从而避免积存在阀腔内的固体颗粒在高温下结焦而堵塞流道，或者损害阀芯与阀座间的密封面；上述设置也给设计多个分支阀腔，留下了足够空间。

5)本发明实施例所提供的减压阀，其中，所述减压装置包括分支阀体，所述分支阀体与所述主阀体连接；所述分支阀体内成型有与所述阀腔连通的分支阀腔；和在所述分支阀腔内滑动用于调节流量或关闭所述阀入口和所述阀出口之间的流体通道的阀芯。进一步所述分支阀体包括本体，所述本体内形成管状通道；和同轴套设在所述管状通道内靠近所述阀出口一侧的阀座，所述阀座的内空腔包括所述流体缩口段的小口端和所述流体扩口段，与所述管状通道剩余段共同组成所述分支阀腔，所述阀芯在所述管状通道内滑动，所述阀芯的活动端与所述流体缩口段的小口端配合用于调节流量或关闭流体通道。由此可以设计多套不同尺寸的阀芯和阀座以及与之相对的流体通道，故而可在不同通量大小之间实现在线无扰动切换，更灵活方便，在生产中具有更多的选择性和可操作性，满足不同的工艺使用需求，尤其适用于阻塞流工况条件。

6)本发明实施例所提供的减压阀，各减压装置之间相互独立，其中一减压装置出现问题，不影响其它减压装置的正常使用；再者，阀芯与导向套筒间密封严实，主阀体流道设计无死角，因而无固体颗粒的沉积和结焦现象出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所述减压阀外形图；

图2为本发明实施例中减压阀的剖面图；

附图标记：

1-阀入口；2-阀出口；3-主阀体；4-阀芯；5-导向套筒；6-顶丝；7-阀座；8-连接螺栓；9-密封段；10-密封垫；11-耐磨层；12-出口流道；13-调节机构；14-阀杆。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。

本发明实施例提供了一种减压阀，如图1和图2所示，减压阀包括，

主阀体3，主阀体3内成型有阀腔；

主阀体3上设置有与阀腔连通的阀出口2和阀入口1；

在阀入口1和阀出口2之间设置有至少两个适于将阀入口1的流体进行减压后排至阀出口2的减压装置。在本实施方式中，减压装置的个数可为2个；在另外的实施方式中，减压装置的个数可为3个或更多。在本实施方式中，阀入口1的个数为1个，阀出口2的个数为1个。

上述减压阀中，通过上述设置，使减压阀占用空间小、成本低且高压泄漏点少，各减压装置共用一个主阀体，彼此之间相互独立，互不干扰，可灵活切换或者同时使用；同时避免现有技术中并联设置多个减压阀而需配置多个高压手阀，多个排污手阀，多个高压管线的情况。

在上述技术方案的基础上，所述减压装置包括，

分支阀体，分支阀体与主阀体3连接；

分支阀体内成型有与阀腔连通的分支阀腔；和

在分支阀腔内滑动用于调节流量或关闭阀入口1和阀出口2之间的流体通道的阀芯4。在本实施方式中，分支阀腔的个数可为2个；在另外的实施方式中，分支阀腔的个数可为3个或更多。

进一步地，主阀体3与分支阀体一体成型。

在上述技术方案的基础上，分支阀腔形成流体缩口段和流体扩口段，流体缩口段与阀入口1连通，流体扩口段与流体缩口段的小口端连通，流体扩口段的大口端与阀出口2连通。

进一步地，流体扩口段和流体缩口段均设置成锥形段，且流体扩口段的锥顶与流体缩口段的锥顶同轴连通。

进一步地，分支阀体包括

本体，本体内形成管状通道；和

同轴套设在管状通道内靠近阀出口2一侧的阀座7，阀座7的内空腔包括流体缩口段的小口端和流体扩口段，与管状通道剩余段共同组成分支阀腔，阀芯4在管状通道内滑动，阀芯4的活动端与流体缩口段的小口端配合用于调节流量或关闭流体通道。

通过上述设置，可以设计多套不同尺寸的阀芯4和阀座7以及与之相对的流体通道，故而可在不同通量大小之间实现在线无扰动切换，更灵活方便，在生产中具有更多的选择性和可操作性，满足不同的工艺使用需求，尤其适用于阻塞流工况条件。

在上述技术方案的基础上，还包括调节机构13，与阀芯4可拆卸连接，调节机构13带动阀芯4沿分支阀腔轴向滑动调节阀芯4和阀座7之间形成用于调控流体流量大小的间隙。在本实施方式中，调节机构13可为液动形式的；在另外的实施方法中，可为气动形式、电动形式或手动形式，上述各调节形式均为本领域技术人员公知的技术，在此不再赘述。在本实施方式中，阀芯4和调节机构13通过阀杆14相连接。阀芯4的一端通过螺栓与阀杆14连接，便于更换，阀杆14的另一端与调节机构13可拆卸连接，调节机构13带动阀杆14，进而带动阀芯4沿分支阀腔轴向滑动运动，以使阀芯4和阀座7之间形成可调控流体流量大小的间隙。

进一步地，阀杆14、阀芯4和阀座7的均同轴设置。

在上述技术方案的基础上，分支阀腔轴线与阀出口2的轴线的夹角α为5°～30°，优选为8°～15°。通过上述设置，使得从对称设计的分支阀腔内出来的流体在阀出口中心线处汇合，形成涡流，导致流体相互碰撞和发热，消耗掉减压后流体的压力和速度，最大限度的降低了减压后的高速流体对减压阀的冲刷和磨损。

在上述技术方案的基础上，各相邻所述分支阀腔的轴线夹角β为10°～60°，优选为16°～30°。通过上述设置，便于流体在阀出口中心线处汇合，形成涡流，导致流体相互碰撞和发热。

在上述技术方案的基础上，还包括入口流道，与阀入口1连通，入口流道的轴线垂直于阀出口2轴线；通过上述设置，保证了流体进入方向与阀出口2轴线垂直，最大程度的避免了高压流体对减压阀的磨损，如对阀芯4和阀座7的冲蚀；同时，上述设置对于含固流体具有自清洁功能，避免固体颗粒积存在阀腔内，从而避免积存在阀腔内的固体颗粒在高温下结焦而堵塞流道或者损伤阀芯4与阀座7间的密封面；而且上述设置也给设计多个分支阀腔，留下了足够空间。

在上述技术方案的基础上，还包括出口流道12，连通减压装置和阀出口2；出口流道12的内径和入口流道的内径之比大于1，采用出口扩径的方式最大程度的降低了减压后流体的流速，减少了流体对出口流道12的冲刷和磨损。

在上述技术方案的基础上，阀芯4和分支阀腔之间还设置有导向套筒5，阀芯4适于在导向套筒内密封滑动。

进一步地，所述分支阀腔、所述导向套筒和所述阀芯同轴设置。

出口流道12和分支阀腔的内表面上、阀芯4外表面上以及阀座7的内空腔的内壁上设置有耐磨层11。在本实施方式中，耐磨层11可采用高温喷涂而成，保证足够的硬度和强度，比起传统的采用堆焊司太莱合金或者加内衬筒的方式，更加耐冲刷，抗磨损，使用寿命更长。

进一步地，阀座7和阀芯4同轴设置。

当然，需要说明的一点是阀座7和阀芯4的结构还可选择本领域技术人员公知的其他结构，如针对含固的高压差工况，阀芯端面采用柱塞形或者抛物面形；针对不含固体的高压差场合，根据压降情况，可以采用单个阀芯或者多级降压阀芯，避免了闪蒸和空化，延长了阀门的使用寿命，详细结构在此不再赘述。

进一步地，还包括密封段9，填充阀芯4与所述导向套筒间的缝隙，以轴向密封缝隙，在本实施方式中，密封段9可为填充阀芯4与导向套筒5之间的缝隙间的填料。

密封垫，密封所述管状通道与同轴套设在所述管状通道内的阀座7之间的间隙，在本实施方式中，密封垫10可为石墨缠绕垫。

在上述技术方案的基础上，工艺管道与阀入口1或阀出口2之间可通过各种方式进行连接，如法兰连接、Grayloc连接或焊接等，在本实施方式中为法兰连接；同理，出口流道12与其它管道连接时，也可采用上述多种连接方式中的任一种。

另外，需要说明的一点是阀座7的流体扩口段为一个起缓冲减压作用的锥形区域，流体扩口段内壁喷涂特殊加硬材料，形成耐磨层11，更大程度的耐冲刷；阀座减7与阀芯4之间采用硬密封，阀座7的流体缩口段小口端被导向套筒5轴向固定，阀座7的流体缩口段的径向通过顶丝6径向固定在导向套筒5底部，顶丝6端面固定进入阀座7流体缩口段靠近阀体3内壁的固定凹槽内。通过上述设置使阀座7和阀芯4轴向一致，密封导向套筒5与阀座7相邻端间的间隙、密封导向套筒5与分支阀腔内壁间的间隙，通过密封垫10密封，防止流体泄露出去。

流体经共用的入口流道进入各自独立的分支阀腔，再经减压装置汇合至出口流道12，完成减压过程。通过将上述减压阀用于热高分到热低分的加压过程，具体过程如下：热高分为悬浮床煤焦油加氢反应后的物料，其成分包括反应后的油品、未反应完全的煤焦油、氢气和催化剂，其固量高达15wt％，压力高达20MPa，温度为410℃，通过将上述物料用于减压过程，本发明实施例中的减压阀通过热高分的液位信号，利用其调节机构13控制阀杆14带动阀芯4一起运动，上述物料经入口流道进入分支阀腔，通过阀芯4和阀座7之间的间隙的改变，控制通过的物料的流量，从而保证液位稳定。单个阀门的开度位置在8％至30％之间，流量维持在3000kg/h至7000kg/h之间，经降压后，热低分压力为0.8MPa，在高温高压高含固的工况下，具有更方便拆卸维护，更好的抗磨损性，更好的使用性能；现有技术中的减压阀，如中国专利文献CN201351763公开了一种高压差减压阀的寿命一般在50h-168h，而本发明的减压阀的寿命为800h-2500h。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种减压阀，包括，

主阀体(3)，所述主阀体(3)内成型有阀腔；

所述主阀体(3)上设置有与所述阀腔连通的阀出口(2)和阀入口(1)；

其特征在于，

在所述阀入口(1)和所述阀出口(2)之间设置有至少两个适于将所述阀入口(1)的流体进行减压后排至阀出口(2)的减压装置；

所述减压装置包括分支阀体，所述分支阀体与所述主阀体(3)连接；

所述分支阀体内成型有与所述阀腔连通的分支阀腔；和在所述分支阀腔内滑动用于调节流量或关闭所述阀入口(1)和所述阀出口(2)之间的流体通道的阀芯(4)；所述分支阀腔轴线与所述阀出口(2)的轴线的夹角α为5°～30°；各相邻所述分支阀腔的轴线夹角β为10°～60°。

2.根据权利要求1所述的减压阀，其特征在于，所述主阀体(3)与所述分支阀体一体成型。

3.根据权利要求1或2所述的减压阀，其特征在于，其特征在于，所述分支阀腔形成流体缩口段和流体扩口段，所述流体缩口段与所述阀入口(1)连通，所述流体扩口段与所述流体缩口段的小口端连通，所述流体扩口段的大口端与所述阀出口(2)连通。

4.根据权利要求3所述的减压阀，其特征在于，所述分支阀体包括

本体，所述本体内形成管状通道；和

同轴套设在所述管状通道内靠近所述阀出口(2)一侧的阀座(7)，所述阀座(7)的内空腔包括所述流体缩口段的小口端和所述流体扩口段，与所述管状通道剩余段共同组成所述分支阀腔，所述阀芯(4)在所述管状通道内滑动，所述阀芯(4)的活动端与所述流体缩口段的小口端配合用于调节流量或关闭流体通道。

5.根据权利要求4所述的减压阀，其特征在于，还包括调节机构(13)，与所述阀芯(4)可拆卸连接，所述调节机构(13)带动所述阀芯(4)沿所述分支阀腔轴向滑动调节所述阀芯(4)和所述阀座(7)之间形成用于调控流体流量大小的间隙。

6.根据权利要求4或5所述的减压阀，其特征在于，还包括

入口流道，与所述阀入口(1)连通，所述入口流道的轴线垂直于所述阀出口(2)轴线；

出口流道(12)，连通所述减压装置和所述阀出口(2)；

所述出口流道(12)的内径和所述入口流道的内径之比大于1。

7.根据权利要求1或2所述的减压阀，其特征在于，所述阀芯(4)和所述分支阀腔之间还设置有导向套筒(5)，所述阀芯(4)适于在所述导向套筒内密封滑动。

8.根据权利要求6所述的减压阀，其特征在于，所述出口流道(12)和所述分支阀腔的内表面上、所述阀芯(4)外表面上以及所述阀座(7)的内空腔的内壁上设置有耐磨层(11)。