CN114051568A

CN114051568A - 截止阀

Info

Publication number: CN114051568A
Application number: CN202080046796.8A
Authority: CN
Inventors: 杰罗姆·法拉利
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2022-02-15
Also published as: WO2020260264A1; CA3144688A1; FR3097608A1; EP3987202A1; FR3097608B1; US20220349481A1

Abstract

本发明涉及一种截止阀，其具有：流体循环管道(3)穿过的主体(2)，该流体循环管道限定具有入口和出口的流体路径；以及容纳在大体上垂直于所述主体的分支内的关闭构件(5)，该关闭构件(5)可在其关闭所述管道(3)的第一端位置和其不关闭所述管道(3)的第二端位置之间移动，其中，所述管道在所述关闭构件(5)的作用区域的任一侧上具有大致圆形的液体循环截面，该液体循环截面至少在所述关闭构件的作用区域内，连续连接至长大于宽的截面，即扁平截面，所述主体(2)不具有朝向所述管道(3)的内部突出的元件。

Description

截止阀

技术领域

本发明涉及管路***领域，更具体地说涉及截止阀。

其特别适用于电力生产(核能发电、化石发电等)，化学，石油等的工业领域。

背景技术

截止阀因其坚固性而广泛应用于工业中。然而，在当前的现有技术中，这些阀的使用会产生显著的压力损失。因此，考虑到必须通过分配管线的流动速率，有必要对阀、致动器或者甚至管线本身进行超尺寸设计。这增加了成本并降低了抗震能力。

在这种阀中，截止阀(或阀瓣，也称为闸板)垂直于流体路径和密封阀座移动。闸板可以处于关闭位置、完全打开位置或任何中间位置。

这些阀具有安装方向，并且其关闭与流体的循环的方向大体上相反。打开时，流体压力有助于操作。

对于较小的直径，阀瓣通常采用针状。为了精确调整，其有时像针。

但是这些截止阀(其主体是铸造或锻造的)具有呈现扭曲形状的流体循环路径(简称“流体路径”)的特点，在闸板和阀座之间的通路中存在弯曲和收缩，这会产生大的压力损失。

它们因其“坚固性”而被广泛应用于工业中。它们通过阀杆的短行程打开，这允许使用波纹管来确保流体和外部之间的密封。它们的致动在其密封表面上引起很小的摩擦。它们具有非常细长的轮廓，这提供了一些地震敏感性，在使用致动器的情况下，会增加建筑物的顶部的显著质量，从而增加地震敏感性。

对于需要较大公称直径的较大流动速率，其他阀技术是优选的，比如举例来说球阀或闸式阀。这种选择的原因之一是尺寸较大(>DN 80)的截止阀对地震敏感。

球阀由主体和称为“旋转”闸板的闸板构成，该闸板沿垂直于流体循环的方向的旋转运动方向移动。

至于闸式阀，其包括垂直于流体路径并平行于密封阀座移动的闸板。

当制造商需要限制压力损失时，他们通常求助于此类装置。

但是这些阀都有各自的缺点。例如，球阀或柱形阀对流体中存在的颗粒非常敏感，这些颗粒会划伤密封表面，而闸式阀会在闸板的密封表面和闸板的阀座之间产生显著摩擦。

在保持接近常规截止阀技术的同时，也可以减少压力损失。因此，有时提议将截止阀放置在流体路径的循环弯头的水平处，这已经显著降低了压力损失。

还有一种“Y”形截止阀技术，其目的是专门减少压力损失。这种技术在法国核电站中几乎没有使用，可能是设计困难的原因。

此外，上述所有解决方案包括更换整个阀。

申请人知晓的另一种现有技术包括以下文献：FI 20049、CH 197 056、US 3 648718、US 2007/227600、WO2012/168939和US 2 685 426。

本发明的目的是在恒定的阀尺寸的情形下减少截止阀的压力损失。

发明内容

因此，本发明涉及一种截止阀，其包括：流体循环通道穿过的主体，该主体限定了具有入口和出口的流体路径；以及容纳在大致垂直于所述主体的分支内的闸板，该闸板可在其封闭所述通道的第一极限位置和其不堵塞通道的第二极限位置之间移动，其中，所述通道在所述闸板的作用区域的任一侧上具有大致圆形的液体循环截面，该液体循环截面至少在所述闸板的作用区域中连续地连接到长大于宽的截面，即扁平的截面，所述主体不具有任何从所述通道向内突出的元件。

根据本发明，表述“主体不具有任何从所述通道向内突出的元件”是指在闸板容纳在所述主体内的时候。换句话说，当流体在阀中循环时，即当阀配备有带阀座和阀笼的闸板时，就可以理解此表达。

由于本发明，通过至少仅对阀的主体进行修改，也就是说不必***性地改变构成阀的主体的其他零件(尤其是阀杆和闸板)，实现了压力损失的显著降低。

根据本发明的其他非限制性和有利特征：

所述通道在所述闸板的作用区域中具有向上的斜度；

所述通道具有位于向上斜度区域上游的第一弯折部和位于向上斜度区域下游的第二弯折部，通过考虑流体的流动方向来考虑术语“上游”和“下游”；

所述闸板具有管口形状的，即大致倾斜的自由端，以确保流体循环位置中通道的壁的连续性；

其具有环形阀座，所述流体路径穿过该环形阀座的中心孔；

其包括用于引导所述闸板并保持其阀座的阀笼，并且该阀笼具有环形形状，该阀笼的壁具有流体路径的循环通路，该循环通路的形状和取向与长大于宽的所述截面的形状和取向类似；

所述阀座和所述阀笼是可拆卸的；

所述阀座和所述阀笼是不可拆卸的。

附图说明

通过阅读以下的本发明的优选实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。参考附图进行该描述，其中：

图1是根据现有技术的截止阀的纵向剖视图，其以点划线表示理想流体路径的理论形状，即导致低压损失；

图2是根据本发明的阀主体的纵向剖视图；

图3是类似于图2的视图，观察的方向不同；

图4也是类似于图3的视图，沿着与前述两个不同的方向；

图5是使用根据本发明的阀获得的流体路径的三维表示，该三维表示源自建模软件；

图6也是流体路径的示意图，在该流体路径上还显示了装备阀的阀座和阀笼；

图7是上述阀座的透视图；

图8是上述阀笼的透视图；

图9是根据本发明的阀主体的纵向剖面图，其中也部分示出了其处于打开位置的闸板，即允许流体的流动；

图10是类似于图9的视图，该闸板处于关闭位置，即阻止流体的流动。

具体实施方式

在附图1中，识别了根据现有技术的截止阀1的总体结构。由于根据本发明的阀而获得的理想流体路径VF也呈现为由点划线叠加和限定。

贯穿本说明书，“流体路径”是指由旨在循环通过阀的流体限定的体积。

图2至少部分地呈现了根据本发明的阀1的主体2。

该主体被流体循环通道3穿过，该流体循环通道限定上述流体路径VF。该通道的入口和出口分别标记为30和31。

主体2还包括第二柱形通道4，以下称为“分支”4，其沿着大致垂直于通道3的方向延伸。

如图9和图10可以看到的，分支4用于接收阀的闸板。

如图2至图4中清晰可见，分支4延伸直到与通道3相交，并且具有环形底部40，该环形底部包围、也就是说围绕通道3的对应区域。

本申请人已观察到，该通道3在闸板的作用区域的任一侧上具有大致圆形的液体循环截面，至少在闸板的作用区域内，该液体循环截面逐渐连接到长大于宽的截面，即“扁平”的(例如长方形或椭圆形)截面，该截面的最大尺寸基本上垂直于通道4的轴线延伸，并且主体2没有任何从通道3向内突出的元件，因此，此类阀的压力损失被大大降低。

当然，在本申请的含义内，表述“闸板的作用区域”是指通道3的与分支4相交的区域32。

在图2至图4中，通道3的具有大致圆形截面的区域标记为33和34。

通道3在所述闸板的作用区域(即在区域32中)具有向上斜度。这也是因为通道具有位于向上斜度区域32上游的第一弯折部和位于向下斜度区域32下游的第二弯折部，通过考虑流体的流动方向来考虑术语“上游”和“下游”。

换句话说，根据本发明的阀在压力损失方面特别优化，只要流体路径VF受益于：

与闸板成一直线的倾斜通路；

通过使其正确倾斜，允许将流体从入口带至该通路的弯曲；

允许将流体从倾斜通路带至以大致水平方式取向的出口的弯曲；

旨在使流体路径从入口处的圆形形状变形为通路的形状的收缩；

旨在改造圆形和大致水平出口的圆形形状的扩展。

图5表示使用根据本发明的阀获得的从建模软件导出的流体路径VF。参考VF1和VF3标识路径的圆形截面，而参考VF2标识路径的“扁平”截面。

图6和下文给出了根据本发明的阀的结构的更多细节。

特别如图7和图9所示，阀主体2配备有环形阀座6。举例来说，这种阀座由比如不锈钢的材料制成。该阀座的尺寸使其能够定位在上述分支4的环形底部40中，同时确保完美密封。

该阀座的主体60的相对的面62和63是平坦的且平行的。然而，关于上面62，可以观察到其通过形成密封表面的倾斜周边侧面64在中心孔61的方向上延伸(如下所述)。当然，也可以设想其他形状。

该阀座6有利地可拆卸，但也可想到其永久地附接到主体2上。

阀笼7具有如阀座6的环形形状，在该阀座上方突起。其外径严格地与阀座6的外径相同，并且其上面73和下面74是平坦的且平行的。就其部分而言，其内径的尺寸设置为使其与阀座6的倾斜侧面64的出现相一致(即对齐)。在一个未示出的实施例中，上述外径不相同。

特别如图8所示，其壁具有贯穿通路(开口)72，该贯穿通路具有与通道3和流体路径VF的“扁平”形状相似的形状，如果可能，形状相同。因此，该通路72使其中心孔71与外部连通。这一结构的意义将在下文理解。

再次参考图9，注意到阀的闸板5的主体50的存在。该闸板没有完整地呈现出来。实际上，为了更好地阅读该图，仅呈现了与通道3配合的其下部部分。

除间隙外，该柱形主体50的直径与阀笼70的内径相同。

优选地(尽管这不是强制性的)，主体50通过管口51延伸，该管口是直径小于主体50的直径的柱体的一部分。将它们分开的环形肩部52也是倾斜的，并且构成第二密封表面，这将在下文解释。

最后，管口51的自由端510是倾斜的，并且成形为以便尽可能与阀1的该区域中的通道3的曲率相匹配。

在图9中，闸板5被呈现在允许流体通过通道3的位置。管口51部分地接合在阀座6中。因此，流动通过阀的流体F(见图8和图9中的箭头)在其流中沿管口51的端部510不受干扰地“滑动”，穿过该阀座的中心孔61，然后穿过阀笼7的中心孔71，最终通过通路72离开。同样，由于通路72具有与在该区域中的通道3的截面类似、优选相同的形状，因此在其流中不受干扰。

图6中的图示象征性地说明了这一点。

当阀关闭时(对应于图10的情况)，闸板5向下移动，直到主体50的密封表面52和阀座6的密封表面64接触。在此位置，阀座6的通路61被关闭，因此流体无法通过。

在本阀的另一种形式中，可以使用没有管口51的闸板5。

为了限制空间需求，可以突然缩短此类阀的扩散器部分。

所有使用阀的行业都可能对本发明感兴趣(核电、石油、化学等)。

本发明减小了所需的阀尺寸，这降低了所有相关联成本：致动器、管道、支撑件、所需空间、维护等。此外，由于其尺寸减小，即使在地震发生后，此类阀更容易保持其可操作性。

这里提出的压力损失的减少是通过最大限度地减少对流动的干扰来实现的。

在任何情况下，根据本发明，由于压力损失的急剧下降，阀的初始流动速率被保持，尽管通路截面较小。

因此，对于相同的标称流动速率，此类阀可以具有较小的尺寸。

Claims

1.一种截止阀(1)，其包括：主体(2)，流体循环通道(3)穿过所述主体，所述流体循环通道限定具有入口和出口的流体路径(VF)；以及闸板(5)，所述闸板容纳在大致垂直于所述主体的分支(4)内，所述闸板(5)能够在其封闭所述通道(3)的第一极限位置和其不封闭所述通道(3)的第二极限位置之间移动，其特征在于，所述通道在所述闸板(5)的作用区域(32)的任一侧上具有大致圆形的液体循环截面，所述液体循环截面至少在所述闸板(5)的作用区域中连续地连接到长大于宽的截面，即扁平的截面，所述主体(2)不具有任何从所述通道(3)向内突出的元件。

2.根据权利要求1所述的阀(1)，其特征在于，所述通道(3)在所述闸板(5)的作用区域(32)中具有向上斜度。

3.根据权利要求2所述的阀(1)，其特征在于，所述通道(3)具有位于向上斜度区域的上游的第一弯折部(l₁)和位于向上斜度区域的下游的第二弯折部(l₂)，通过考虑流体的流动方向来考虑术语“上游”和“下游”。

4.根据权利要求1至4中任一项所述的阀(1)，其特征在于，所述闸板(5)具有管口状的，即大致倾斜的自由端(51)，以确保所述通道(3)的壁在流体循环位置的连续性。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阀(1)，其特征在于，所述阀具有环形阀座(6)，所述环形阀座的中心孔(61)旨在被所述流体路径(VF)穿过。

6.根据权利要求5所述的阀(1)，其特征在于，所述阀包括用于引导所述闸板(5)并保持其阀座(6)的阀笼(7)，其中，所述阀笼(7)具有环形形状，所述阀笼的壁具有流体路径(VP)的循环通路(72)，该循环通路的形状和取向与长大于宽的所述截面、即扁平的截面的形状和取向类似。

7.根据权利要求5或6所述的阀(1)，其特征在于，所述阀座(6)和所述阀笼(7)是可拆卸的。

8.根据权利要求5或6所述的阀(1)，其特征在于，所述阀座(6)和所述阀笼(7)是不可拆卸的。