CN114183207B - 一种阀芯组件和可卸载调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀芯组件和可卸载调节阀，阀芯组件包括阀座、导向套筒和阀芯；所述阀座的上端开口，所述导向套筒设置于所述阀座的上方，所述导向套筒内具有竖直开设的台阶孔，所述台阶孔从下至上依次包括同轴连通的调节段和导向段，所述调节段和所述导向段之间形成台阶面，所述调节段的内径大于所述导向段的内径；所述阀芯包括阀杆、阀杆套筒和阀碟，本发明采用预先卸载部分压力的方式，阀门运行稳定，开关速度快。

Description

一种阀芯组件和可卸载调节阀

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，具体涉及一种阀芯组件和可卸载调节阀。

背景技术

在我国各汽轮机厂目前生产的高温高压汽轮机中，配套的调节阀卸载比例恒定，因此，为了减少调节阀刚开启时的提升力，通常卸载比例较大，部分调节阀采用100％卸载。随之带来的问题就是在阀门开度较大时，因阀门前后的压差较小，使得阀门会处于一种不稳定状态，因而常出现阀碟上下(或旋转)波动的情况。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种阀芯组件，以解决现有技术中卸载比例恒定，阀门开度较大会导致阀碟波动的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种阀芯组件，包括阀座、导向套筒和阀芯；

所述阀座的上端开口，所述导向套筒设置于所述阀座的上方，所述导向套筒内具有竖直开设的台阶孔，所述台阶孔从下至上依次包括同轴连通的调节段和导向段，所述调节段和所述导向段之间形成台阶面，所述调节段的内径大于所述导向段的内径；

所述阀芯包括阀杆、阀杆套筒和阀碟，所述阀杆包括杆体和预启阀，所述杆体可滑动的安装于所述导向段并与所述导向段密封连接，所述预启阀固定连接于所述杆体的下端，所述阀杆套筒可滑动的安装于所述杆体外部并位于所述预启阀上方，所述阀杆套筒的上端与所述台阶面之间形成第一卸载腔；所述预启阀的上端尺寸大于所述的阀杆套筒的下端开口尺寸；所述阀碟固定连接于所述阀杆套筒的下端，所述阀碟为上下开口的筒状结构，所述阀碟的内壁形成有用于与所述预启阀下端配合密封的第一密封部，所述第一密封部和所述阀杆套筒之间形成第二卸载腔，所述第二卸载腔的高度大于所述预启阀的高度，所述阀碟的下端具有用于与所述阀座配合密封的第二密封部，所述阀杆套筒上形成有连通所述第一卸载腔和所述第二卸载腔的第一平衡孔，所述阀碟的侧壁形成有连通所述第二卸载腔和所述阀碟外部的第二平衡孔。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

当阀门关闭时，第二密封部和阀座密封配合，第一密封部与预启阀下端密封配合，第二卸载腔与预启阀下端空间不连通，此时，高压气体充斥于第一卸载腔和第二卸载腔内部，阀芯被紧紧压在阀座上，当需要开启阀芯时，需要阀杆上升，由于预启阀尺寸远远小于阀碟尺寸，提升预启阀所需要的力较小，只需克服较小的载荷即可开启预启阀，当预启阀开启后，第二卸载腔与预启阀下端空间连通，使第一卸载腔和第二卸载腔内部压强迅速减少，当预启阀开启至全行程后，预启阀带动阀碟一起向上运动，由于阀碟内外压强恒定，使得阀碟提升时受到稳定载荷，进而使阀碟更快更稳定的被提升，从而开启阀门；本发明采用预先卸载部分压力的方式，阀门运行稳定，开关速度快。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述调节段的侧壁形成有第三平衡孔，所述阀碟的外侧壁与所述调节段的内壁之间形成有导通间隙，所述第二平衡孔的两端连通所述导通间隙和所述第二卸载腔。

进一步的，所述第一卸载腔的下端面面积大于所述第二卸载腔的上端面面积。

进一步的，所述阀杆套筒包括筒体和位于所述筒体上端并沿远离所述筒体轴线方向延伸形成的环状凸缘，所述环状凸缘的上端面构成第一卸载腔的下端面，所述筒体的下端面构成所述第二卸载腔的上端面。

进一步的，所述阀碟的上端套设于所述筒体外侧并与所述环状凸缘的下端连接，所述筒体的下端面与所述第一密封部的上端面正对设置。

进一步的，所述阀碟的上端通过紧固螺钉连接于所述环状凸缘。

进一步的，还包括过滤筒，所述过滤筒的上端套设于所述导向套筒外侧，所述过滤筒的下端与所述阀座连接。

本申请还提供了一种可卸载调节阀，其包括阀壳和如上的所述阀芯组件，所述阀壳包括壳体和盖体，所述盖体紧固连接于所述壳体的上端，所述阀座安装于所述壳体内部的下端，所述导向套筒的上端伸出所述壳体，所述壳体下端具有与所述阀座连通的排气口，所述壳体侧壁具有进气口，当所述阀座和所述第二密封部配合密封时，所述进气口和所述排气口被隔断。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种可卸载调节阀开启状态下的结构示意图；

图2为图1关闭状态下的结构示意图；

图3为图2中发新组件的结构示意图；

图4为图3中C区域的局部放大示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

如图1至图4所示，本申请实施例公开了一种可卸载调节阀，其包括阀壳10和阀芯组件20。

其中，所述阀壳10包括壳体11和盖体12，所述盖体12紧固连接于所述壳体11的上端，具体的，盖体12通过若干紧固螺栓连接在壳体11的上端。

所述阀芯组件20包括阀座21、导向套筒22和阀芯23，其中，所述阀座21安装于所述壳体11内部的下端，所述阀座21的上端开口，阀座21可采用焊接或者螺纹固定的方式固定在壳体11的下部，所述导向套筒22的上端伸出所述壳体11，所述壳体11下端具有与所述阀座21连通的排气口11a，所述壳体11侧壁具有进气口(图中未示出)。

其中，进气口用于高压气体的进入用以保持阀门的紧闭，出气口用于壳体11内气体的流出用以卸压，可以理解的是，进气口的进气和出气口的出气分别有单独的控制阀来调节，在不连接的情况下，若阀门为关闭，进气口进入的气体能直接从出气口流出，当阀门关闭时，所述进气口和所述排气口被隔断。

所述导向套筒22内具有竖直开设的台阶孔22a，所述台阶孔22a从下至上依次包括同轴连通的调节段a1和导向段a2，所述调节段a1和所述导向段a2之间形成台阶面221，所述调节段a1的内径大于所述导向段a2的内径。

所述阀芯23包括阀杆231、阀杆套筒232和阀碟233。

其中，所述阀杆231包括杆体2311和预启阀2312，所述杆体2311可滑动的安装于所述导向段a2并与所述导向段a2密封连接，所述预启阀2312固定连接于所述杆体2311的下端，优选的，杆体2311和预启阀2312一体成型。

所述阀杆套筒232可滑动的安装于所述杆体2311外部并位于所述预启阀2312上方，所述阀杆套筒232的上端与所述台阶面221之间形成第一卸载腔x1；所述预启阀2312的上端尺寸大于所述的阀杆套筒232的下端开口尺寸。

所述阀碟233固定连接于所述阀杆套筒232的下端，所述阀碟233为上下开口的筒状结构，所述阀碟233的内壁形成有用于与所述预启阀2312下端配合密封的第一密封部2331，所述第一密封部2331和所述阀杆套筒232之间形成第二卸载腔x2，所述第二卸载腔x2的高度大于所述预启阀2312的高度，所述阀碟233的下端具有用于与所述阀座21配合密封的第二密封部2332，所述阀杆套筒232上形成有连通所述第一卸载腔x1和所述第二卸载腔x2的第一平衡孔232a，所述阀碟233的侧壁形成有连通所述第二卸载腔x2和所述阀碟233外部的第二平衡孔233a。

根据上述表述可知，当阀门关闭时，第二密封部2332和阀座21密封配合，第一密封部2331与预启阀2312下端密封配合，此时第二卸载腔x2与预启阀2312下端空间不连通，所述进气口和所述排气口被隔断，从进气口进入的高压气体充斥于第一卸载腔x1和第二卸载腔x2内部，阀芯23被紧紧压在阀座21上。

当当需要开启阀芯23时，需要阀杆231上升，由于预启阀2312尺寸远远小于阀碟233尺寸，提升预启阀2312所需要的力较小，只需克服较小的载荷即可开启预启阀2312，当预启阀2312开启后，第二卸载腔x2与预启阀2312下端空间(为便于叙述，命名为第三卸载腔x3)连通，使第一卸载腔x1和第二卸载腔x2内部压强迅速减少，当预启阀2312开启至全行程后，预启阀2312带动阀碟233一起向上运动，由于阀碟233内外压强恒定，使得阀碟233提升时受到稳定载荷，进而使阀碟233更快更稳定的被提升，从而开启阀门。

优选的，所述调节段a1的侧壁形成有第三平衡孔22b，所述阀碟233的外侧壁与所述调节段a1的内壁之间形成有导通间隙d，所述第二平衡孔233a的两端连通所述导通间隙d和所述第二卸载腔x2。

第三平衡孔22b可以始终保持导向套筒22外侧壁的气体压强与第一卸载腔x1及第二卸载腔x2的气体压强保持一致，具体的，当阀门关闭时，从进气口进入的气体首先位于导向套筒22外部，由于第三平衡孔22b的存在，高压气体从第三平衡孔22b流入导通间隙d，然后经过第二平衡孔233a流入第二卸载腔x2，最后经第一平衡孔232a进入第一卸载腔x1，从而实现气体压强的平衡。

在本申请优选的实施例中，所述第一卸载腔x1的下端面面积大于所述第二卸载腔x2的上端面面积。

根据气体压强和压力的关系，F＝P*S，其中F为压力，P为气体压强，S为受力面积，可知当气体压强一定时，气体对物体的压力与受力面积成正比，因为第一卸载腔x1的下端面面积大于第二卸载腔x2的上端面面积可以保证第一卸载腔x1内对阀芯23的下压力大于第二卸载腔x2内气体对阀芯的顶升力，进而确保阀杆231受到向下的载荷，稳固的压在阀座21上。

在本实施例中，第一卸载腔x1的下端面面积大于第二卸载腔x2的上端面面积具体实现方式为：所述阀杆套筒232包括筒体2321和位于所述筒体2321上端并沿远离所述筒体2321轴线方向延伸形成的环状凸缘2322，所述环状凸缘2322的上端面构成第一卸载腔x1的下端面，所述筒体2321的下端面构成所述第二卸载腔x2的上端面。

为保证阀碟233随阀杆套筒232稳定升降，所述阀碟233的上端套设于所述筒体2321外侧并与所述环状凸缘2322的下端连接，所述筒体2321的下端面与所述第一密封部2331的上端面正对设置。

其中，更优选的，所述阀碟233的上端通过紧固螺钉连接于所述环状凸缘2322。

在本申请的实施例中，为了保证防止高压气体中的杂物损害阀芯组件20进而造成使用寿命下降，所述阀芯组件20还包括过滤筒24，过滤筒24的上端套设于所述导向套筒232外侧，所述过滤筒24的下端与所述阀座21连接。

本申请在使用时，当阀门关闭时，从进气口进入的气体首先位于导向套筒22外部，由于第三平衡孔22b的存在，高压气体从第三平衡孔22b流入导通间隙d，然后经过第二平衡孔233a流入第二卸载腔x2，最后经第一平衡孔232a进入第一卸载腔x1，由于第一卸载腔x1的下端面面积大于第二卸载腔x2的上端面面积，所以阀杆231受到向下的载荷，稳固的压在阀座21上。

当预启阀2312开启的过程中，因预启阀2312相比阀碟233直径小很多，所需的提升力较小，只需克服10％～30％的载荷即可开启预启阀，高压气体形成的气流首先通过第一平衡孔232a进入第二卸载腔x2，完成阀杆231较大的卸载，随着预启阀打开，第二卸载腔x2的气流流入到第三卸载腔x3，减小了阀碟233所受载荷，且使阀碟233维持稳定载荷，防止其发生波动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种阀芯组件，其特征在于，包括阀座、导向套筒和阀芯；

所述阀座的上端开口，所述导向套筒设置于所述阀座的上方，所述导向套筒内具有竖直开设的台阶孔，所述台阶孔从下至上依次包括同轴连通的调节段和导向段，所述调节段和所述导向段之间形成台阶面，所述调节段的内径大于所述导向段的内径；

所述阀芯包括阀杆、阀杆套筒和阀碟，所述阀杆包括杆体和预启阀，所述杆体可滑动的安装于所述导向段并与所述导向段密封连接，所述预启阀固定连接于所述杆体的下端，所述阀杆套筒可滑动的安装于所述杆体外部并位于所述预启阀上方，所述阀杆套筒的上端与所述台阶面之间形成第一卸载腔；所述预启阀的上端尺寸大于所述的阀杆套筒的下端开口尺寸；所述阀碟固定连接于所述阀杆套筒的下端，所述阀碟为上下开口的筒状结构，所述阀碟的内壁形成有用于与所述预启阀下端配合密封的第一密封部，所述第一密封部和所述阀杆套筒之间形成第二卸载腔，所述第二卸载腔的高度大于所述预启阀的高度，所述阀碟的下端具有用于与所述阀座配合密封的第二密封部，所述阀杆套筒上形成有连通所述第一卸载腔和所述第二卸载腔的第一平衡孔，所述阀碟的侧壁形成有连通所述第二卸载腔和所述阀碟外部的第二平衡孔；

所述阀碟的外侧壁与所述调节段的内壁之间形成有导通间隙，所述第二平衡孔的两端连通所述导通间隙和所述第二卸载腔；

所述第一卸载腔的下端面面积大于所述第二卸载腔的上端面面积。

2.根据权利要求1所述的阀芯组件，其特征在于，所述阀杆套筒包括筒体和位于所述筒体上端并沿远离所述筒体轴线方向延伸形成的环状凸缘，所述环状凸缘的上端面构成第一卸载腔的下端面，所述筒体的下端面构成所述第二卸载腔的上端面。

3.根据权利要求2所述的阀芯组件，其特征在于，所述阀碟的上端套设于所述筒体外侧并与所述环状凸缘的下端连接，所述筒体的下端面与所述第一密封部的上端面正对设置。

4.根据权利要求3所述的阀芯组件，其特征在于，所述阀碟的上端通过紧固螺钉连接于所述环状凸缘。

5.根据权利要求1所述的阀芯组件，其特征在于，还包括过滤筒，所述过滤筒的上端套设于所述导向套筒外侧，所述过滤筒的下端与所述阀座连接。

6.一种可卸载调节阀，其特征在于，包括阀壳和如权利要求1-5任一项所述阀芯组件，所述阀壳包括壳体和盖体，所述盖体紧固连接于所述壳体的上端，所述阀座安装于所述壳体内部的下端，所述导向套筒的上端伸出所述壳体，所述壳体下端具有与所述阀座连通的排气口，所述壳体侧壁具有进气口，当所述阀座和所述第二密封部配合密封时，所述进气口和所述排气口被隔断。