CN1089705A - 高压差调节阀 - Google Patents

Abstract

一种高压差调节阀在一笼形件内具有构成一高 阻力流道的多级高阻力孔道和构成一低阻力流道的 一个或多个低阻力孔道。低阻力孔道的级数不小于 高阻力孔道的级数，因此，在低打开度范围内，可将进 口流道一侧的液体引入高阻力流道，并且在中、高打 开的范围内，可将进口流道一侧的液体引入低阻力流 道和高阻力流道。

Description

本发明涉及一种高压差调节阀，更具体地说，关系到用于负荷在大范围变动条件下作业的、可变压动力操纵锅炉的一种锅炉供水调节阀。

一般，在可变压锅炉的锅炉供水调节阀中、所用的可变压操纵的高压差调节阀通常配置在高压供水泵排水侧和锅炉进口之间，以便按照锅炉相应的负荷来调节锅炉供水流率。在锅炉起动时或在低负荷运动时，由于锅炉侧的压力非常低，在严峻的高压差和低流率条件下将使用高压差调节阀。相反地，在高负荷运行时，由于锅炉侧的压力上升到接近泵的排出压力，故必须确保在低压差条件下的高流率。在低负荷运行下，液体流过阀的最小节流缩口部时，由于液体的流速增加，静压降到流体饱和压力以下，可能造成气穴（现象），会导致阀的另部件的显著的损坏。

为防止因气穴造成的损坏，①有人建议，如在已审查的日本专利公告号60-39911中所讨论的那样，设置具有特殊孔形的一多孔笼形的抗气穴阀;②还有人提议，如在已审查的日本专利公告号2-11786中的所讨论的那样，设置含有一可变流孔的一节流阀;③另一建议是设置一高压差调节阀，如在已审查的日本实用新型公告号2-34533中所述。

上述①中采用防气穴阀的流量调节是通过使阀杆移动而间歇地打开和关闭多个特殊笼形件小孔所实现的，从而提供固定的流量阻力。此外，通过将气穴发生的位置转移、远离笼形件小孔的出口，而避免笼形件的损坏。另一方面，上述②中含有可变流孔的节流阀和上述③中的高压差调节阀都是高阻力阀，它们具有与阀杆移动相关连的一多级减压机构。

在上述①，②和③的阀结构中，当进口和出口流道之间存在高压差时，与阀杆连接的执动器就需要一相当大的驱动力。会在阀杆上产生过大的不平衡推力。作为解决这个问题的一种方法，在上述①、②和③中所采用的阀结构的实际产品中在阀塞上形成多个平衡旁路孔，因此使不平衡推力减小。不过，为防止液体从高压侧渗漏到低压侧，旁路孔需要在阀塞周围作平衡密封。

以上所述的阀具有下列（1）-（3）个问题。

（1）在上述①的抗气穴阀中，因为流率调节是通过将固定流量阻力的笼形件的许多孔打开和关闭来进行的，其流动特性成为阶梯形，并与阀杆移动量有关，使这种阀难以达到高精度的和连续的流量调节。此外，由于在笼形件孔出口的下游侧产生气穴，这易于在阀塞的阀座表面上产生腐蚀。

（2）在上述②和③的高阻力阀中，因为仅有从阀的进口到阀的出口的高阻力流道，所以在锅炉高负荷运转时，难以在低压差条件下提供足够的流率。因此，必需与高阻力阀并联方式安装一辅助的大尺寸的低阻力调节阀，但这从经济的观点来看，是不利的。

（3）在上述①、②和③的阀结构中，为减小作用在阀塞上的推力，需要设置平衡孔和平衡密封，为此带来另一些缺点。（a）由于液体中所含的异物使平衡密封件另遭磨损和损坏，导致渗漏，从平衡密封渗漏出的液体可能腐蚀密封附近的阀另件。（b）安装平衡密封件的滑动表面必须进行硬化处理且需要镜面加工，还提高了制造成本。（c）为装卸平衡密封件，需要作非常细致的工作，从而增加维修的费用。

为此，本发明的目的为了提供一种高压差调节阀，该调节阀不会产生阶梯形流动特性和不会在阀塞座表面引起空穴侵蚀。

本发明的另一目的是为了提供一种高压差调节阀，该调节阀不需要平行配置的低阻力调节阀和不会增加与平衡密封件有关的制造成本。

本发明的又一目的是为了提供一种高压差调节阀，该调节阀具有稳定的、高精度的、连续的和长期的流量调节。

为实现上述目的，根据本发明的第一种状况，高压差调节阀包括一具有进口流道和出口流道的壳体，一安置在壳体内进口流道和出口流道之间且具有多级孔道的笼形件，一***笼形件中、且可相对壳体和笼形件移动的阀杆，阀杆可带动多个与笼形件的各个孔道相对应设置的盘形部分以把笼形件的各个孔道打开和关闭。根据阀杆的各个盘形部分的开闭操作，使各个孔道的液流调节面积增大和减小，从而将进口流道侧的液体压力连续地减小，以便释放。在那里，高压差调节阀在笼形件内有多级高阻力孔道和低阻力孔道，若干高阻力孔道形成一个高阻力流道，若干低阻力孔道形成一个低阻力流道，低阻力孔道的级数少于高阻力孔道级数，在这笼形件内，高阻力流道进口侧下流的某一位置上有一高阻力流道截流阀座，它由相应的一个盘形部分打开和关闭，在这笼形件内，低阻力流道进口侧下流的一个位置上有一低阻力流道截流阀座，它由相应的一个盘形部分打开和关闭，各盘形部分以相对笼形件的孔道配置，以便在阀门动程较低打开度情况下，将进口流道侧的液体引入高阻力流道，在阀门的中、高程度打开的情况下，除了引入高阻力流道，还引入低阻力流道。

配置的各个盘形部分使得从进口流道引入笼形件的液体压力作用在相互配合的盘形部分的上下端面上，这些盘形部分在阀杆轴上相对安置。

在较佳的结构中，在盘形部分上也形成高阻力孔道，该盘形部分可把构成高阻力流道的笼形件高阻力孔道打开和关闭。

根据本发明第二种状况，高压差调节阀包括具有一进口流道和一出口流道的一壳体，安置在壳体的进口流道和出口流道之间的且具有多级孔道的一笼形件，***笼形件中且可相对壳体和笼形件移动的一阀杆，阀杆可带动多个与笼形件的各个孔道相对设置的盘形部分以用来打开和关闭多个孔道，根据阀杆带动的各个盘形部分的开闭操作，将各个孔道的液流调节面积增大或减小，从而使进口流道侧的液体压力连续地减小，以便释放，其中，高压差调节阀包括在笼形件内构成高阻力流道的多级高阻力孔道，在盘形部分中所设置的一高阻力孔道，该盘形部分可将笼形件的高阻力孔道打开和关闭，在笼形件内高阻力流道的进口侧孔道下游一位置上所设置的高阻力流道截流阀座。相应的一盘形部分打开和关闭高阻力流道。

根据本发明的第一种状况，具有下列①～⑤的作用。

①由阀杆上的盘形部分和笼形件的各个孔道未完全关闭该阀。

②当把阀打开时，通过盘形部分将笼形件的孔道连续和逐步地打开或关闭。因而，液体流率相对于阀杆的移动量以完全连续方式平稳地增加和减少。这可得到液流的高精度和连续的流量调节。

③在锅炉起动时或低负荷运转下，一旦阀在低打开度范围下开始打开时，高阻力流道侧的孔道就被逐渐打开。于是高压差液体通过各个孔道以分段方式减压，也急剧地改变了各个孔道间液体的流动方向，因此，在高压差液体受到相当大可变压力损失，然后，通过外笼形件的缓冲孔道用末级压力损失作调整后，从出口流道流出。由于在高压阻力流道中液体压力以分段方式减压，不会产生气穴，高阻力截流阀座也不会因侵蚀而受到损坏。此外，在低阻力流道侧的孔道是通过盘形部分关闭起来的，因此，高压差液体将不流入低阻力流道中，从而不会产生气穴，并不会对低阻力截流阀座造成损坏。

④当锅炉运行方式变成较高负荷运行，锅炉压力增加、阀的压差降低时，低阻力流道侧的孔道开始打开。于是，低压差液体部分地流过低阻力流道以及高阻力流道，因而在出口流道中汇合。此时，经出口流道流出的液体流率成为高阻力流道和低阻力流道中的流率的总和（总流率）。此流率与阻力系数（ξ＝zgh/Q²）的平方根成反比，并且，大部分液体流过低阻力流道，以便大量不会产生空穴的低压差液体将直接地通过低阻力流道侧的少数几级孔道流入出口流道中。因此，在高负荷运行下，能供给足够量的液体而不需要另设一单独的低阻力调节阀。

⑤在起动和高负荷运行时，经高阻力流道进口孔道流入高阻力流道的高压液体，同时作用在阀杆轴上相大的上下盘的端面上，使推力彼此抵消，在阀杆上不会产生过大的推力。因此，即使在严峻的高压差条件下，也不必用平衡孔和平衡密封件，而可通过通常的一驱动器平稳地驱动阀杆，并可达到高精度的定位。

因而，由于上述①～⑤的作用，更有可能提供一种高压差调节阀，在这种调节阀能保持完全连续地变动流率，不会对截流阀座造成腐蚀损坏，不需要设置单独的低阻力调节阀，不会造成与平衡密封有关的成本增加和/或保养状态的恶化，而能长期稳定地高精度地调节流率。

⑥在本发明的第一个最佳实施例中，高压差液体的压力降低不仅可通过在笼形件中的各个孔道来加以达到而且可通过在盘形部分上的孔道来加以达到。这允许形成结构紧凑的高阻力流道。

⑦本发明的第二个实施例是省略了低阻力流道侧仅具有高阻力侧的结构，并可获得上述①、②、③和⑥功能。

本发明将从下面所给的详细说明和本发明的最佳实施例附图中得到更充分了解，而这些附图不应看作对发明的限制，而应看作是表示本发明原理的一些实例。

图1A是在完全关闭状态下高压差调节阀的最佳实施例的一截面图;

图1B是本发明的高阻力进口孔道的一截面图;

图1C是本发明的高阻力中间孔道的一截面图;

图1D是本发明的高阻力出口孔道的一截面图;

图1E是本发明的低阻力流动孔道的一截面图;

图1F是本发明的防转卡爪和啮合槽的一截面图;

图2是在低打开程度的打开状态下、高压差调节阀的最佳实施例的一截面图;

图3是在中或高打开程度的打开状态下、高压差调节阀的最佳实施例的一截面图;

图4是从图1的出口流道一侧观察的一侧视图。

图1A表示一高压差调节阀10，它具有在其壳体11上所形成的一进口流道12和一出口流道13，在位于进口流道12和出口流道13交汇处设有一阀室14。高压差调节阀10包括一贯穿阀室14中心的笼形件15。笼形件15与壳体11螺纹配合。笼形件15具有多级孔道，包括一高阻力进口孔道41，一高阻力出口通道43和一低阻力孔道51，这些孔道的作用将在下面进步加以讨论。此外，笼形件15还包括处于壳体11中间、阀室14的上下位置上的一上密封圈16和一下密封圈17。一阀盖18通过与壳体11螺纹啮合的双头螺栓19固定到壳体11上，在壳体11和阀盖18之间还配置一密封圈21。一阀杆22是通过固定于壳体11上的阀盖18***。阀杆22可相对于壳体11和笼形件15移动，且将上盘23和下盘24带动，该上下盘分别通过紧固螺母25和26固定在阀杆22上。每个螺母25和26则由销子固定在阀杆22上。上盘23各自具有与进口孔道41和高阻力出口孔道43相对的盘形部分23A和23B，用来把各自的孔道41和43打开和关闭。下盘24包括一与低阻力孔道51相对的盘形部分24A，用来把孔道51打开和关闭。

高阻力中间孔道42设置在上盘23的盘形部分23A和23B之间的大部分圆周位置上且适合于被笼形件15打开和关闭。一外笼形件27配置在笼形件15的高阻力出口孔道43的圆圈。外笼形件27的上端部是通过定位销固定到阀盖28上的。外笼形件27在下端还有一防转卡爪28B。防转卡爪28B可与在笼形件15中间外部环套上所形成的啮合槽相啮合，如图1F所示。外笼形件27开有多个缓冲孔29。壳体11在缓冲孔29的外侧处设有一与出口流道13连通的高阻力出口部31。壳体11在笼形件15的低阻力孔道51下方位置、设有一与出口流道13连通的低阻力出口部32。

一密封件33配置在阀盖18和阀杆22之间。密封件33则被紧压在密封座环34和密封保持环36之间，在密封保持环36后侧则通过密封法兰盘35加以夹紧。在阀杆22的上部设有螺纹部22A，用来与阀的开闭驱动器37进行螺纹连接。

高压差调节阀10将通过阀杆22的开闭操作来控制由上下盘23和24的各个盘形部分23A、23B和24A所限定的孔道41，43和51的流体流通面积，对连续减小在进口流道12中的流体的压力来说，会使流体从高阻力流道31或低阻力出口部32流入出口流道13。在高压差调节阀10中，在与进口流道12连通的阀塞14和高阻力流道31之间形成了一高阻力通道40。高压差调节阀10在笼形件15的中间或上部位置的大多数圆周部位分别设置一如图1B所示的高阻力进口孔道41和一如图1D所示的高阻力出口孔道43，高阻力进口孔道41通过如上所述的上盘23的盘形部分23A进行开闭和高阻力出口孔道43适合于通过上盘23的盘形部分23B加以开闭。在上盘和盘形部分23A和23B之间的大多数圆周部位形成图1C所示的高阻力中间孔道42。高阻力中间孔道42适合于通过笼形件15加以关闭。高阻力进口孔道41位于与阀室14相对处，高阻力出口流道43位于与外笼形件27相对处。中间孔道42的位置被设计成处在打开状态时孔道与出口孔道43相连通。此外，上盘23设有一将流过高阻力进口孔道41的液体引入中间孔道42的导引流道44。在高压差调节阀10中，在与进口流道12相连通的阀室14和低阻力出口部32之间则形成一低阻力流路50。高压差调节阀10在笼形件15下端部的大部分圆周部位还形成一图1E所示的低阻力孔道51。低阻力孔道51是通过以上所述的下盘24的盘形部分24A进行开闭的。低阻力孔道51与阀室14相连通，且被设计成使在盘形部分24A处于打开状态时该流道与低阻力出口部位相连通。

在高压差调节阀10中，在高阻力流道40的中间孔道42的一下游位置，在笼形件15上所设置的高阻力流道截流阀座45可通过相对应的上盘23的盘形部分23B的下圆周部进行开闭。另外，在高压差调节阀10中，在低阻力流道50的孔道51的一下游位置上，在笼形件15上所设置的一低阻力流道截流阀座52可通过下盘24的盘形部分24B的下圆周加以打开或关闭。在下盘24的盘形部分24A下部附近的外圆周上设置一减压迷宫槽53。这迷宫槽53适于在孔道51由盘形部分24A所关闭状况下阻止流体从孔道51渗漏到低阻力出口部32。在高压差调节阀10中，盘形部分23A、23B和24A各相对于关联的孔道41、43和51布置，上盘23的孔道42相对于笼-形件15安置，以在图2所示的低开度范围下，将在进口流道12一侧的液体从阀室14引入到高阻力流道40。在图3所示的中或高打开度范围下，则使进口流道12一侧的液体引入低阻力流道50以及从阀室14引入高阻力流道40。在高压差调节阀10中，各个盘23和24所作布置是为了使从进口流道12侧经阀室14流入笼形件15的高压液体的压力同时作用在上盘23的下端面和下盘24的上端面上，而上盘和下盘与阀杆22有同一轴心（线）。

上述实施例的操作情况将在下面加以讨论。

①当阀完全关闭时，笼形件15的孔道41、43和51由阀杆22上的相对应的盘形部分23A、23B和24所关闭。此时，经进口流道12流入的液体与各个盘形部分23A、24A的外周表面接触，且被后者截止，因为盘形部分23A和24A分别与高阻力流道40的进口孔道41和低阻力流道40的进口流动道51相对。

②当阀杆22向上移位将阀打开时，笼形件15的各个孔道41、43和51由盘形部分23A、23B和24A被连续和逐步地打开或关闭。因此，使液体流率相对于阀杆22移动量（值）连续增加或减小，这允许高精度、连续调节流体流动。

③在锅炉起动或低负荷运转时，一旦阀开始打开，在低打开度范下，高阻力通道40一侧的孔道41、42和43通过阀杆22的上移而逐步被打开。于是，高压差液体通过笼形件15和上盘23的各孔道41、42和43以分段方式降压，液体流动方向在各个孔道41、42和43之间也发生急剧变化，使高压差液体经受显著的可变压力损失，其后，该液体通过外笼形件的缓冲孔29对最终阶段压力损失加以重大调整，使其从出口流流13流出。因为液体压力在高阻力通道40以分段方式减压，就不会产生气穴现象，因此高阻力截流阀座和其周围的另件也不会由于侵蚀而引起损坏。另外，在低阻力通道50一侧的孔道51由盘形部分24A所关财，高压差液体不会流入低阻力通道50，因此，不会产生气穴现象、不会因腐蚀而引起对低阻力截流阀座和其周围另件的损坏。

④在锅炉的运行方式转入高负荷运行后，为使阀的压差下降，在低阻力通道50侧的孔道51开始打开。接着，低压差液体部分地流过低阻力通道50以及高阻力通道40，在出口流道13中汇合。此时，从出口流道13流出的液体流率成为高阻力通道40中的流率和低阻力通道50中的流率的总流率。该流率与阻力系数ξ＝zgh/Q²的平方根成反比，且极大多数液体流过低阻力通道50，因此，大量的不产生气穴的低压差液体将经过在低阻力通道50侧的单级孔道51流入出口流道13中。为此，在高负荷运行情况下，可供给足够数量的液体而不需另设一单独的低阻力调节阀。

⑤在启动和高负荷运行时，经高阻力通道40的侧道的高阻力进口孔道41流入高阻力通道40的高压液体将同时作用在于阀杆22的轴上相对配置的、上下盘23、24的端面上，使推力相互抵消，因此，不会对阀杆22施加过大的推力。为此，即使在很大的高压差条件下，阀杆22可通过普通驱动器37平稳地加以驱动，使其不用平衡孔和平衡密封可获得高精度的定位。

⑥在低开度范围中，通过笼形件15的孔道41和43以及上盘23的孔道42使高压差液体压力下降。因此，这使得有可能形成紧凑的高阻力通道。

在应用本发明时，形成低阻力通道的低阻力孔的级数不限于如实施例中所示的单级，而可以是比高阻力孔的级数少的任一级数。此外，在笼形件上所设的高阻力截流阀座在高阻力通道的任何位置都可以安装，只要使它位于进口孔的下游。同样，在笼形件上所设的低阻力截流阀座可安置在低阻力通道的任一位置，只要它位于进口孔的下游。另外，作为本发明高压差调节阀的一可替换的实施例，可以在高压差调节阀10中省去与低阻力流道50有关的结构，形成只含有高阻力流道40的阀。在该情况下，如有必要，为保证低压差情况下必需的流率，可以并联方式设置一低阻力调节阀，以用本发明的高压差调节阀和低压差调节阀的双阀系流进行操作。即便如此，前述高压差调节阀10中的①、②、③和⑥的作用仍可以获得。

应该注意到，当高压差调节阀仅由高阻力通道40侧所构成时，可将高阻力通道垂直分成上下高阻力通道40A和40B，这些上下高阻力通道可以从笼件件中形成的上下进口孔中分支出来。

虽然本发明已通过一个或多个典型实施例作了图解表示并加以说明，但对熟练的普通技术人员来说应该了解到，可在其内和其上作出前述和各种其他的变化、省略和添加，都不偏离本发明精神和范围。因此，不应把本发明理解为对上述所提出的具体实施例的限止，而应理解为本发明包含所有可能的实施例，并且按照所附权利要求中所提出的特征可把这些可能的实施例归纳在所包含的范围内并与之等效。

Claims (3)

1、一种高压差调节阀，包括一具有进口流道和出口流道的壳体，一安置在壳体的进口流道和出口流道之间且具有多级孔道的笼形件，一***笼形件中、且可相对于壳体和笼形件移动的阀杆，阀杆可带动与笼形件的各个孔道相对应的多个盘形部分，以将笼形件的各个孔道打开和关闭，其中，根据相对于各个孔道的盘形部分的开闭使各个孔道的液流调节面积增大和减小，从而将进口流道侧的液体压力连续地减小，以便释放，其中，高压差调节阀包括：

在笼形件中，构成一个高阻力流道的多级高阻力孔道和构成一个低阻力流道的一个或多个低阻力孔道，其中，低阻力孔道的级数少于高阻力孔道的级数；

由相对应的一盘形部分加以打开和关闭的在笼形件高阻力流道进口侧孔道一下游位置上、有一高阻力流道截流阀座和由相对的另一盘形部分加以打开和关闭的一在笼形件低阻力流道进口侧孔道一下游位置上有一低阻力流道截流阀座；

各个盘形部分以相对笼形件的孔道安置，以便在低打开度范围下将进口流道侧的液体引入高阻力流道中，在中、高打开度范围下除了引入高阻力流道外，还引入低阻力流道中；

所配置的各个盘形部分使从进口流道引入笼形件的液体压力作用在相互配合的盘形部分上下端面上，这些盘形部分端面在阀杆轴上相对设置。

2、根据权利要求1所述的高压差调节阀，其特征在于在盘形部分上还设有一构成高阻力流道的一高阻力孔道，该盘形部分则将把笼形件上的高阻力孔道打开和关闭。

3、一高压差调节阀，包括一具有进口流道和出口流道的壳体，安置在壳体的进口流道和出口流道之间、且具有多级孔道的一笼形件，***笼形件中可相对于壳体和笼形件移动的一阀杆，阀杆可带动与笼形件的各个孔道相对的多个盘形部分，以将笼形件的各个孔道打开和关闭，其中根据对阀杆的各个盘形部分的开闭操作，将各个孔道的液流调节面积增大或减小，从而使进口流道侧的液体压力连续地减小，以便释放，其中，高压差阀节阀包括：

在笼形件上，形成一高阻力流道的多级高阻力孔道;

在盘形部分中所设置的一高阻力孔道，该盘形部分可把笼形件的高阻力孔道打开或关闭。

由相对的一盘形部分加以打开和关闭的高阻力流道进口侧孔道的一下游位置上，笼形件有一高阻力流道截流阀座。

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