CN216447492U9 - 一种调压器小流量防喘阀芯结构及燃气调压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种调压器小流量防喘阀芯结构及燃气调压器，属于燃气输配***中的燃气调压设备技术领域。调压器小流量防喘阀芯结构包括阀体、设于阀体内的由阀口或阀座形成的气体流道，以及设于阀体内并与流道活动插接的阀芯；流道为内径一致的垂直通孔，阀芯呈倒圆锥台状，且倒圆锥台顶面直径与流道的内径相匹配；倒圆锥台底面还设有副倒圆锥台，副倒圆锥台顶面与倒圆锥台底面完全重合；副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，小于倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角。本实用新型的调压器小流量防喘阀芯结构，将阀芯设计呈倒圆锥台状，使调压器在小流量时的实际开度大于原来需要的开度，从而使调压器避开状态最不稳定的位置，防止在小流量区间的频繁喘振。

Description

一种调压器小流量防喘阀芯结构及燃气调压器

技术领域

本实用新型涉及燃气输配***中的燃气调压设备技术领域，具体涉及一种调压器小流量防喘阀芯结构及具有该防喘阀芯结构的燃气调压器。

背景技术

燃气调压器是膜片+弹簧驱动的气动元件组合设备，通过弹性膜片感压并与弹簧加载力达到平衡来控制阀口开度。调压器的关键性能指标包括：调节精度、关闭压力等级、流量系数等，关键性能指标的测试结果决定了该调压器的有效应用范围，包括调节压力的精度范围、关闭压力精度等级，以及调节压精度范围内的有效流量区间。实际运行时，当燃气流量处于小流量区间时，常会出现调压器频繁喘振的问题。

调压器出现频繁喘振后，会导致以下问题：

1.造成后压上下波动，并且喘振引起的波动会导致上下偏差值超出精度范围，从而影响了调压器的实时压力控制性能，波动范围超出下游用气范围时，会造成严重的运行故障；

2.喘振属于高频振动，会加速调压器内部件的磨损，缩短了运动零件的寿命；

3.喘振发生时，调压器阀口与阀口垫之间处于频繁并且快速的小幅度打开-闭合-打开-闭合的往复运动，加快了阀口垫密封材料的磨损，缩短了密封件的寿命；

4.喘振同时会带来激烈的高低起伏的声响，会对现场从业人员，以及作业区外居民造成严重的干扰；

5.喘振还会造成调压器及前后连接管道的振动，长时间无法有效阻止调压器喘振，一旦发生共振现象，会有管道焊缝断裂的风险；

6.喘振引起的压力波动会造成计量仪表的频繁测量波动，导致计量不准确。

现有技术对调压器喘振问题的处理，包括：

1）调压器后增加节流阀，通过减小节流阀开度来止喘。

缺点：增加了设备成本和占地面积，且流量适应性较差，一旦流量区间发生变化又必须重新调节节流阀开度，可操作性较差。

2）调压器后取压反馈信号管上加装阻尼器，通过对反馈信号阻尼滤波缓解喘振。

缺点：反馈信号的阻尼器需要现场调试，并且调试时间长，调试难度大；流量适应性较差，一旦流量区间发生变化必须重新调试；阻尼器对反馈信号进行滤波后，实际上会使反馈信号的气压值衰减，增加信号失真，从而会引发其它安全隐患问题。

3）对调压器内部进行改造，降低调压器的流通系数Cg值，以令调压器重新适应小流量工况。

缺点：不同厂家制造的调压器改造可行性不一，不一定能保证适用性，并且改造成本高、周期长。当实际用气量提高后，改造的调压器存在无法适应新工况的问题。

4）对管道进行改造，临时换用更小口径的调压器，以匹配当前工况。

缺点：管道改造成本高、工期长，并且需要增购小调压器。同时，当实际用气量提高后，改造的调压器存在无法适应新工况的问题。

实用新型内容

本实用新型拟针对调压器静特性的特点，设计一种调压器小流量防喘阀芯结构，达到既不改变调压器原有主体结构，又可防止调压器在小流量区间的频繁喘振，同时还不影响大流量的供应，使用简单便捷的效果。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种调压器小流量防喘阀芯结构，包括阀体、设于所述阀体内的由阀口或阀座形成的气体流道，以及设于所述阀体内并与所述流道活动插接的阀芯；所述流道为内径一致的垂直通孔，所述阀芯呈倒圆锥台状，且所述倒圆锥台顶面直径与所述流道的内径相匹配。

可选的，所述倒圆锥台底面还设有副倒圆锥台，所述副倒圆锥台顶面面积不大于所述倒圆锥台底面面积，且所述副倒圆锥台顶面中心与所述倒圆锥台底面中心重合；所述副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，小于所述倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角。

可选的，所述副倒圆锥台顶面与所述倒圆锥台底面完全重合。

可选的，所述副倒圆锥台的数量为多个，多个所述副倒圆锥台顶底相连，且位于下方的副倒圆锥台顶面与位于上方的副倒圆锥台底面完全重合；位于下方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，小于位于上方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角。

可选的，所述倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角为75°，连接于所述倒圆锥台底面的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角为55°。

可选的，位于下方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，与位于上方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，二者差值为5°~65°。

可选的，所述倒圆锥台与所述副倒圆锥台的连接面边缘、以及位于上方的所述副倒圆锥台与位于下方的所述副倒圆锥台的连接面边缘，均经过圆角处理，即所述阀芯侧面为光滑曲面。

可选的，所述倒圆锥台与所述副倒圆锥台为一体成型制造而成。

基于相同的发明构思，本实用新型还提供一种燃气调压器，包括燃气调压阀阀体、阀芯和阀座，所述阀芯的结构为上述的调压器小流量防喘阀芯结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型的调压器小流量防喘阀芯结构，将阀芯设计呈倒圆锥台状，在小流量时，倒圆锥台状的阀芯在向上开启的过程中，对气体流道形成的阻挡呈线性变化，即在小流量时的实际开度大于原来需要的开度，从而使调压器避开状态最不稳定的位置，从而可防止调压器在小流量区间的频繁喘振。

2、本实用新型的调压器小流量防喘阀芯结构，将阀芯设计呈倒圆锥台状，且倒圆锥台底面设有多个副倒圆锥台，从而使倒圆锥台在气体流道处形成整流区间，使副倒圆锥台在气体流道处形成渐开区间，整流区间的过气面积小，从而实现通过节流来适应小流量工况，当在调压器开度逐渐超过整流区间后，渐开区间的过气面积逐渐增大，以获得逐步增大的过气量，让调压器逐步获得流量增益，以稳定的过度到正常供气区间，并实现调压器的中、大流量供气。由此可见，本调压器小流量防喘阀芯结构，既可防止调压器在小流量区间的频繁喘振，同时还不影响大流量的供应，实用性强。

3、本实用新型的调压器小流量防喘阀芯结构，其整体结构简单，适应性强，在使用时不改变调压器原有主体结构，也无需刻意缩小调压器阀口规格，同时也不需要现场调试，使用简单方便，效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型一实施例中所述整流区间与渐开区间的位置示意图。

图3为本实用新型一实施例中所述阀芯的结构示意图。

附图标记：

1-阀体，2-阀座，3-气体流道，4-阀芯，4a-整流区间，4b-渐开区间

41-倒圆锥台，42-副倒圆锥台，41a-夹角Ⅰ，42a-夹角Ⅱ。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

本实用新型提供一种调压器小流量防喘阀芯结构，作为其中一个实施例，如图1所示，调压器小流量防喘阀芯结构，包括阀体1、设于阀体1内的由阀座2形成的气体流道3，以及设于阀体内并与气体流道3活动插接的阀芯4；气体流道3为内径一致的垂直通孔，阀芯4呈倒圆锥台状，且倒圆锥台41顶面直径与气体流道3的内径相匹配。

调压器发生喘振，是因为调压器过大的流量能力无法适配实际的小流量需求，造成阀内件往复开关造成剧烈波动的现象。要从内部解决小流量时的喘振，就需要通过结构设计让调压器避开原来的小开度区间，即让调压器在小流量时的实际开度大于原来需要的开度，以使调压器完全避开状态最不稳定的位置。要使调压器的初始开度比原设计值更大，则需要利用到节流的原理，通过对不稳定开度位置的流通面积进行有效节流，使其位置的流通量极小，调压器为了满足下游需求量，不得不获得更大的开度。本实施例通过将阀芯设计呈倒圆锥台状，在小流量时，倒圆锥台状的阀芯4在向上开启的过程中，对气体流道3形成的阻挡呈线性变化，即在小流量时的实际开度大于原来需要的开度，从而使调压器避开状态最不稳定的位置，从而可防止调压器在小流量区间的频繁喘振。

作为一个可选的实施场景，本实施场景中，倒圆锥台41底面还设有副倒圆锥台42，副倒圆锥台42顶面面积不大于倒圆锥台41底面面积，且副倒圆锥台42顶面中心与倒圆锥台41底面中心重合；副倒圆锥台42其斜面与其顶面的夹角，小于倒圆锥台41其斜面与其顶面的夹角。

作为一个可选的实施场景，本实施场景中，副倒圆锥台42顶面与倒圆锥台41底面完全重合，及二者的形状及大小均完全相等；同时，副倒圆锥台42其斜面与其顶面的夹角，小于倒圆锥台41其斜面与其顶面的夹角。具体的，倒圆锥台41其斜面与其顶面的夹角Ⅰ41a为75°，连接于所述倒圆锥台底面的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角Ⅱ42a为55°。

如图2所示，通过在倒圆锥台41底面设置副倒圆锥台42，从而使倒圆锥台41在气体流道3处形成整流区间4a，使副倒圆锥台42在气体流道3处形成渐开区间4b，整流区间4a的过气面积小，从而实现通过节流来适应小流量工况，当在调压器开度逐渐超过整流区间4a后，渐开区间4b的过气面积逐渐增大，以获得逐步增大的过气量，让调压器逐步获得流量增益，以稳定的过度到正常供气区间，并实现调压器的中、大流量供气。由此实现既可防止调压器在小流量区间的频繁喘振，同时还不影响大流量的供应。

作为一个可选的实施场景，本实施场景中，副倒圆锥台42的数量为2个，如图3所示，2个副倒圆锥台42顶底相连，且位于下方的副倒圆锥台42顶面与位于上方的副倒圆锥台42底面完全重合；位于下方的副倒圆锥台42其斜面与其顶面的夹角，小于位于上方的副倒圆锥台42其斜面与其顶面的夹角。具体的，位于下方的副倒圆锥台42其斜面与其顶面的夹角，与位于上方的副倒圆锥台42其斜面与其顶面的夹角，二者差值为25°。

通过设置多个副倒圆锥台42，在实际应用中，可对多个副倒圆锥台42的高度、底面直径进行适应性计算，得到符合工况的最佳尺寸，从而最大程度的满足整流区间到渐开区间到正常区间的精确流量控制，实现稳定过度，克服喘振现象。

作为一个可选的实施场景，本实施场景中，倒圆锥台41与副倒圆锥台42的连接面边缘、以及位于上方的副倒圆锥台42与位于下方的副倒圆锥台42的连接面边缘，均经过圆角处理，即阀芯4侧面为光滑曲面；同时，本实施例中，倒圆锥台41与副倒圆锥台42为一体成型制造而成。一体而成光滑曲面的设置使流量的调节变化更为柔和，更有利于不同区间的稳定过度。

在本申请公开的一个实施例中，还公开了一种燃气调压器，包括燃气调压阀阀体、阀芯和阀座，所述阀芯的结构为上述的调压器小流量防喘阀芯结构，具体的，阀芯设于阀体内由阀座形成的气体流道内，并与流道活动插接；流道为内径一致的垂直通孔，阀芯呈倒圆锥台状，且倒圆锥台顶面直径与流道的内径相匹配。倒圆锥台状的阀芯在向上开启的过程中，对气体流道形成的阻挡呈线性变化，即在小流量时的实际开度大于原来需要的开度，从而使调压器避开状态最不稳定的位置，从而可防止调压器在小流量区间的频繁喘振。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

同时除非另有明确的规定和限定，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义，如术语“设置”、“连接”、“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，包括阀体、设于所述阀体内的由阀口或阀座形成的气体流道，以及设于所述阀体内并与所述流道活动插接的阀芯；所述流道为内径一致的垂直通孔，所述阀芯呈倒圆锥台状，且所述倒圆锥台顶面直径与所述流道的内径相匹配。

2.根据权利要求1所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，所述倒圆锥台底面还设有副倒圆锥台，所述副倒圆锥台顶面面积不大于所述倒圆锥台底面面积，且所述副倒圆锥台顶面中心与所述倒圆锥台底面中心重合；所述副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，小于所述倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角。

3.根据权利要求2所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，所述副倒圆锥台顶面与所述倒圆锥台底面完全重合。

4.根据权利要求2所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，所述倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角为75°，连接于所述倒圆锥台底面的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角为55°。

5.根据权利要求3所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，所述副倒圆锥台的数量为多个，多个所述副倒圆锥台顶底相连，且位于下方的副倒圆锥台顶面与位于上方的副倒圆锥台底面完全重合；位于下方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，小于位于上方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角。

6.根据权利要求5所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，位于下方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，与位于上方的副倒圆锥台其斜面与其顶面的夹角，二者差值为5°~65°。

7.根据权利要求5所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，所述阀芯侧面为光滑曲面。

8.根据权利要求5所述的调压器小流量防喘阀芯结构，其特征在于，所述倒圆锥台与所述副倒圆锥台为一体成型制造而成。

9.一种燃气调压器，包括燃气调压阀阀体、阀芯和阀座，其特征在于，所述阀芯的结构为权利要求1-7任意一项所述的调压器小流量防喘阀芯结构。

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