一种小流量控制阀制造技术

技术编号:15533943 阅读:143 留言:0更新日期:2017-06-04 22:56
本发明专利技术公开了一种可用于苛刻条件下的小流量控制阀。该小流量控制阀包括液压机构、复位装置、阀门连接装置、阀门和执行器五个部分。液压机构由整体机架、主动活塞、从动活塞、执行器连接装置构成;阀门采用配置调节型阀杆的常规高压阀门结构,阀芯采用长锥形阀针和阀座;执行器采用行程较长的通用活塞式执行器。本发明专利技术的流量阀,可以通过极其微小的开度变化实现对微小流量的平稳控制,解决了高压差下微小流量的精确控制问题。同时,本发明专利技术的控制阀还具有结构开放、配置灵活、转换方便和便于维护调整的特点。

Small flow control valve

The invention discloses a small flow control valve which can be used in harsh conditions. The small flow control valve comprises a hydraulic mechanism, a resetting device, a valve connecting device, a valve and an actuator five parts. The hydraulic mechanism is composed of the whole frame, active piston, piston, driven actuator connecting device; conventional high pressure valve structure of the valve by adjusting configuration of the stem, the valve core adopts the tapered valve needle and valve seat; the implementation of universal piston using long stroke actuator. The flow valve of the invention can realize the stable control of small flow through extremely small opening change, and solves the precise control problem of small flow under the high voltage difference. Meanwhile, the control valve of the invention also has the characteristics of open structure, flexible configuration, convenient switching and easy maintenance and adjustment.

【技术实现步骤摘要】
一种小流量控制阀
本专利技术涉及一种小流量控制阀门,尤其是一种适用于高压差工况下微小流量控制的控制阀。
技术介绍
目前,有很多在高压条件下操作的小型、微型实验装置,如加氢、费托合成、煤液化、高压聚合等,其操作压力通常在10-20MPa,有些甚在超过100MPa的超高压条件下运行。这些高压实验装置的处理量非常小,例如催化剂装填量为200ml的加氢实验装置,其处理量通常在100mL/hr左右。在这种高压差小流量的苛刻工况下将过程产物连续平稳的排放出来一直是一个难于解决的问题。当前用于这种工况条件下的小流量控制阀基本上都是进口产品;例如早期从美国联合油公司引进的全循环中型加氢实验装置和近期从美国Xytel公司引进中型、小型加氢实验装置,均采用BadgerMeter的研究控制阀以及Masoneilan的ANNIN阀和VariPak阀。由于国内没有可供选择的相应产品,因此自主建造的中小型加氢实验装置仍然采用这些价格昂贵的进口控制阀。BadgerMeter的研究控制阀的阀芯采用极其细小的微锥形阀针和圆柱孔阀座,有些阀座圆柱孔的直径还不到0.5mm,对于这种精密的阀芯来说,极其细微的磨蚀就会影响其严密性和控制性能,因此在实际应用出现了耐用性较差,阀芯更换频繁等问题;另外加工这样精细的阀芯非常困难,只能购买价格不菲的原厂配件,其维护费用较高。Masoneilan的ANNIN阀和VariPak阀采用了相对较大的阀芯尺寸,并通过一个杠杆机构将执行器的长行程转化成阀芯的小行程。提高了阀芯的耐用性,但杠杆机构的运动部件较多,结构复杂,装配误差和磨损造成的传动死区将影响阀门的控制精度和稳定性。由于结构特殊,这两种阀门需要采用特制的执行器和阀门定位器,配置的灵活性受到限制;结构紧密,维修、调整不便;另外其价格过于昂贵,不是一般的研究机构所能承受。采用微小行程和大尺寸阀芯对高压差条件下的微小流量进行控制是一个比较好的解决方案。由于行程微小,使得阀针与阀座之间的流通间隙非常微小,流体在这种极其狭窄的环形通道内流动时,形成了一个完全由边界层主导的流动区域;其流动阻力完全由流体与壁面之间的剪切力控制,对于相同的流通面积,通道的当量直径越大,流体中心离壁面的距离越大,剪切力消弱得越多;当量直径越小,流体中心离壁面的距离越小,剪切力消弱得越少,剪切力对流体的控制能力越强,流动越平稳,因此扩大阀芯尺寸减小流通间隙有助于提高控制的稳定性。由边界层主导的流动区域更加符合Hagen-Poisseuille方程的假设。对于上下游压差固定,行程微小的阀门来说,其流通通道的长度基本不变,其流速取决于流通通道当量直径的平方;对于尺寸较大,锥度明显的阀芯来说,即使极其微小的行程变化也会产生较大的流量变化;因此如何将行程的所需细微变化或作用力的细微变化准确地转化为执行器可以识别的明显位移是解决问题的关键。另外搭建一个开放、灵活的控制阀整体结构,使控制阀具有灵活配置的通用性以及易于维护调整的实用性也是需要解决的重要问题。
技术实现思路
为了解决高压差工况下微小流量的稳定控制问题,本专利技术提供了一种控制灵敏准确、结构开放、配置灵活且维护调整方便的微小流量控制阀门。本专利技术的技术方案为:一种小流量控制阀,其包括液压机构、复位装置、阀门连接装置、阀门、执行器五个部分;其中,所述的液压机构包括整体机架,在整体机架内设置两个相互垂直的液压缸,分别为主动液压缸和从动液压缸,主动液压缸与从动液压缸之间通过机架内的通道连接,在主动液压缸内设置主动活塞,在从动液压缸内设置从动活塞;所述的主动液压缸的截面积小于从动液压缸的截面积;所述的复位装置包括复位机架,复位装置通过复位机架固定在整体机架上;复位机架内设置复位连杆,复位连杆的一端与从动活塞一端的细圆柱杆固定连接,复位连杆外部套装弹力调整手轮、手动操作手轮和复位弹簧;所述的阀门包括阀体和阀芯,阀体上设置进液口和出液口,阀芯位于阀体的内腔,包含阀座和阀针,阀针一端插入阀座中心,阀针位于阀座内,阀针与阀体之间设置填料进行密封;阀座紧固在阀体内腔的底部,分隔进液口和出液口;所述的阀门连接装置包括阀门转接架,所述阀门通过阀门转接架固定在液压结构上;阀门转接架内设置活塞连接器,其一端与从动活塞一侧的细圆柱杆通过螺纹紧固连接,另一端通过螺纹和紧固螺母与阀杆连接器紧固连接;阀杆连接器通过紧固螺母与阀针连接;所述的阀体通过阀门紧固螺母固定在阀门转接架上;所述的执行器包括执行器缸体,在执行器缸体内设置活塞和弹簧,活塞的一端连接活塞杆,活塞杆与所述液压机构的主动活塞之间通过执行器机械零点调节螺杆连接,弹簧套装在活塞杆外,执行器缸体的外端(即远离液压装置的一端)设置控制信号管口。根据本专利技术的小流量控制阀,在所述的液压机构中,主动活塞插入水平设置的主动液压缸;从动活塞插入竖直设置的从动液压缸。活塞与液压缸之间通过双O型环密封构成液压传动机构。根据液压传动原理,两个活塞的位移比例取决于两个活塞受压面积之比,该比值越大,相同的执行器位移将转化为更加微小的阀杆行程,即转化为更加微小的阀门开度变化;从而使得用常规尺寸阀芯控制微小流量成为可能。对于圆形受压面来说,面积之比等于直径比的平方,因此采用液压传动具有放大倍数高,外观尺寸增加小的特点;另外液压传动没有方向性和位置要求,因此可以将整个传动机构设计得更加紧密,并最大限度的缩小传动机构的外观尺寸,同时更加便于控制阀整体结构灵活布置。本专利技术的小流量控制阀中,所述主动液压缸的截面积小于从动液压缸的截面积。从动液压缸的截面积一般为主动液压缸截面积的5~50倍,优选为10~30倍。所述的液压机构中,主动活塞一端插入液压缸,另一端通过左旋内螺纹连接孔与执行器机械零点调节螺杆相连接。从动活塞的两端有直径相同并且与从动活塞同轴配置的细圆柱杆,细圆柱杆端部有相同的外螺纹连接和圆柱孔,用于连接复位装置的连杆或阀门机械零点调节装置。从动活塞一端的细圆柱杆由液压缸顶部的圆柱孔穿出,并通过双O型环密封将液压缸封闭;另一端的细圆柱杆由整体机架封盖上的圆柱孔穿出。从动活塞两端的细圆柱杆与从动活塞同轴布置,端部具有相同的外螺纹连接和安装内孔。当小流量控制阀为气关阀配置时,整体机架正向安装,随着主动活塞的压入,从动活塞向下运动。当小流量控制阀为气开阀配置时,整体机架反向安装,随着主动活塞的压入,从动活塞向上运动。所述的复位装置包括复位机架,复位装置通过复位机架固定在整体机架上;复位机架内设置复位连杆,复位连杆的一端与从动活塞一端的细圆柱杆固定连接,复位连杆外部套装弹力调整手轮、手动操作手轮和复位弹簧。复位机架和阀门转接架可以采用形式相同的机架,它们分别通过螺栓连接、螺纹连接、卡扣连接或焊接方式固定在液压机构的整体机架上,优选通过可拆卸连接,如通过若干(如四个)紧固螺栓与整体机架相连接,从而构成与从动活塞的同轴布置。复位装置位于整体机架的上部,阀门连接装置位于整体机架的下部。本专利技术的小流量控制阀中,所述的复位装置包括复位机架,复位装置通过复位机架固定在整体机架上;复位机架内设置复位连杆,复位连杆的一端与从动活塞一端的细圆柱杆固定连接,复位连杆外部套装弹力调整手轮、手动操作手轮和复位弹簧;复位装置由复位机架、连杆、复位弹簧、弹力调整手轮、手动操作本文档来自技高网
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一种小流量控制阀

【技术保护点】
一种小流量控制阀,其特征在于,所述的小流量控制阀包括液压机构、复位装置、阀门连接装置、阀门、执行器五个部分;其中,所述的液压机构包括整体机架,在整体机架内设置两个相互垂直的液压缸,分别为主动液压缸和从动液压缸,主动液压缸与从动液压缸之间通过通道连接,在主动液压缸内设置主动活塞,在从动液压缸内设置从动活塞;在从动液压缸的开口端设置整体机架封盖,所述的主动液压缸的截面积小于从动液压缸的截面积;所述的复位装置包括复位机架,复位装置通过复位机架固定在整体机架上;复位机架内设置复位连杆,复位连杆的一端与从动活塞的顶端固定连接,复位连杆外部套装弹力调整手轮、手动操作手轮和复位弹簧;所述的阀门包括阀体、阀芯和密封填料,阀体上设置进液口和出液口,阀芯位于阀体的内腔,包含阀座和阀针,阀针插入阀座中心,阀针与阀体之间通过填料进行密封,阀座紧固在阀体内腔的底部,分隔进液口和出液口;所述的阀门连接装置包括阀门转接架,所述阀门通过阀门转接架固定在液压结构上;阀门转接架内设置活塞连接器,其一端固定在从动活塞一端的细圆柱杆末端,另一端通过紧固螺母与阀杆连接器连接;阀杆连接器通过紧固螺母与阀针连接;所述的阀体通过阀门紧固螺母固定在阀门转接架上;所述的执行器包括执行器缸体,在执行器缸体内设置活塞和弹簧,活塞的一端连接活塞杆,活塞杆与所述液压机构的主动活塞之间通过执行器机械零点调节螺杆连接,弹簧套装在活塞杆外,执行器缸体的外端设置控制信号管口。...

【技术特征摘要】
1.一种小流量控制阀,其特征在于,所述的小流量控制阀包括液压机构、复位装置、阀门连接装置、阀门、执行器五个部分;其中,所述的液压机构包括整体机架,在整体机架内设置两个相互垂直的液压缸,分别为主动液压缸和从动液压缸,主动液压缸与从动液压缸之间通过通道连接,在主动液压缸内设置主动活塞,在从动液压缸内设置从动活塞;在从动液压缸的开口端设置整体机架封盖,所述的主动液压缸的截面积小于从动液压缸的截面积;所述的复位装置包括复位机架,复位装置通过复位机架固定在整体机架上;复位机架内设置复位连杆,复位连杆的一端与从动活塞的顶端固定连接,复位连杆外部套装弹力调整手轮、手动操作手轮和复位弹簧;所述的阀门包括阀体、阀芯和密封填料,阀体上设置进液口和出液口,阀芯位于阀体的内腔,包含阀座和阀针,阀针插入阀座中心,阀针与阀体之间通过填料进行密封,阀座紧固在阀体内腔的底部,分隔进液口和出液口;所述的阀门连接装置包括阀门转接架,所述阀门通过阀门转接架固定在液压结构上;阀门转接架内设置活塞连接器,其一端固定在从动活塞一端的细圆柱杆末端,另一端通过紧固螺母与阀杆连接器连接;阀杆连接器通过紧固螺母与阀针连接;所述的阀体通过阀门紧固螺母固定在阀门转接架上;所述的执行器包括执行器缸体,在执行器缸体内设置活塞和弹簧,活塞的一端连接活塞杆,活塞杆与所述液压机构的主动活塞之间通过执行器机械零点调节螺杆连接,弹簧套装在活塞杆外,执行器缸体的外端设置控制信号管口。2.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的主动活塞通过密封圈与主动液压缸之间形成密封,所述的从动活塞通过密封圈与从动液压缸之间形成密封。3.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的从动液压缸的截面积为主动液压缸截面积的5~50倍。4.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的从动液压缸的敞口端设置有整体机架封盖。5.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的主动活塞通过左旋内螺纹连接孔与执行器机械零点调节螺杆相连接。6.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的复位连杆的另一端设置保护螺母。7.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的复位机架通过螺栓连接、螺纹连接、卡扣连接或焊接方式固定在液压机构的整体机架上。8.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述填料的外部设置填料压帽。9.按照权利要求1所述的小流量控制阀,其特征在于,所述的执行器机械零点调节螺杆的两端分别通过螺纹连接方式与执行器的活塞...

【专利技术属性】
技术研发人员:王群
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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