一种压差自平衡单座调节阀制造技术

本实用新型专利技术公开一种压差自平衡单座调节阀，包括排布于阀体阀腔内的阀座和阀芯；所述阀芯的节流曲面上具有芯侧下密封面，顶面与节流曲面之间开设有平衡孔，上部处具有芯侧上密封面；所述阀腔处在阀后流道的上方区域，具有腔侧密封面；所述阀芯在所述阀腔内下降至最低位时，芯侧下密封面坐落于座侧密封面上、实现硬接触密封配合，将阀体内的阀前流道与阀后流道之间切断，芯侧上密封面坐落于腔侧密封面上、实现硬接触密封配合，将阀芯所在阀腔与阀后流道切断。本实用新型专利技术在阀门关闭时，上、下位的两道密封结构能实现稳定、可靠地同步坐封，不易发生失效、泄漏故障，能可靠、稳定地长效服役，且应用工况环境的范围广。且应用工况环境的范围广。且应用工况环境的范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种压差自平衡单座调节阀


[0001]本技术涉及单座调节阀，具体是一种能够工作在全压差（即0～公称压力PN）工况环境之下的压差自平衡式单座调节阀。

技术介绍

[0002]调节阀为过程控制工业中最常用、重要的终端控制元件
‑
即执行器，其接受控制系统输出的信号来调节阀门的通/断状态及开度，以达到对压力、温度、流量、液位等控制参数的自动化调节。
[0003]常见的调节阀按密封结构形式的不同，有单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀等之分。其中，单座调节阀具有结构紧凑、体积小、易于成型、泄漏小、调节性能好等技术特点。
[0004]传统的单座调节阀参见图1所示，其主要由阀体1的阀腔内所排布的阀座2和阀芯3
′
组成。阀座2以螺纹结构固定在阀体1阀腔内的节流口上，处在阀前流道11与阀后流道12之间。阀芯3
′
的底部为节流曲面结构；阀芯3
′
通过阀杆4排布在阀座2上方的阀腔内，在阀杆4的驱动之下，阀芯3
′
能够在阀座2上方的阀腔内进行升/降动作。当阀芯3
′
在阀体1的阀腔内下降至最低位时，阀芯3
′
上的密封面坐落于阀座2上的密封面上，将阀体1内的阀前流道11与阀后流道12切断，实现不泄漏或少泄漏；当阀芯3
′
在阀座2上方上升，阀芯3
′
通过底部节流曲面与阀座2之间的配合，实现流量曲线的调节。
[0005]由单座调节阀的成型结构可知，其有利的技术效果是：<br/>[0006]‑
阀体内只有一个阀座结构，其密封面与阀芯的密封面之间能够达到良好的接触密封效果，从而能够轻松地实现阀门的切断功能，泄漏小；
[0007]‑
阀腔内的阀芯与阀座之间只有一道密封结构，阀芯与阀腔内其它结构无需密封考虑，有利于高精度、高效率、低成本的制造成型，亦有利于结构紧凑、小巧成型；
[0008]‑
阀芯底部的节流曲面结构，更容易实现精准的流量特性，调节性能好且稳定。
[0009]由单座调节阀的成型结构可知，其存在的技术问题是：
[0010]‑
阀芯在节流时，节流口前端压力（通常称为阀前压力，用P1表示）与节流口后端压力（通常称为阀后压力，用P2表示）之间的差值
‑
工作压差（即节流的压力能损失，用ΔP表示）为ΔP=P1‑
P2；
[0011]‑
在关闭切断时，工作压差基本上全部作用于阀芯的节流曲面及密封结构上，节流口前端压力远大于节流口后端压力，这种受力结构通常称之为不平衡式结构，阀前压力容易把阀芯顶开；为了保证密封效果，常规技术措施是对单座调节阀的工作压差大小进行限制（通常称之为允许工作压差，用[ΔP]表示），允许工作压差随着节流口径的增大而急剧下降。
[0012]总结上述单座调节阀的使用特征，其具有泄漏小、调节性能好（有益方面）及允许工作压差小（不足方面）的技术特点。
[0013]解决单座调节阀允许工作压差小的技术问题，最有效的技术措施是：
[0014]‑
在阀座上方的阀腔内设置能够围罩阀芯的套筒；
[0015]‑
在阀芯上部处外周处或套筒上部内周处，开设环向成型的密封槽，在密封槽内填装软密封圈；
[0016]‑
当阀芯在阀座上坐封时，阀芯上部的外周与套筒上部的内周之间通过密封圈实现密封；
[0017]‑
在阀芯上设置能够将阀前流道内的流体介质引流至阀芯顶部阀腔内，实现阀前和阀后压差基本平衡的平衡孔；
[0018]例如中国专利文献公开的名称为“一种单座调节阀”（公开号CN 211649074 U，公开日2020年10月09日）、“平衡单座调节阀”（公开号CN 214743419 U，公开日2021年11月16日）、“单座压力平衡阀芯式调节阀”（公开号CN 201496568 U，公开日2010年06月02日）等技术。
[0019]此类能够实现压差平衡的单座调节阀，均以软密封圈实现阀芯与套筒之间的密封，即阀腔内的第二道密封结构是以内嵌于密封槽内的软密封圈实现，其不仅在阀芯的往复升/降过程中易磨损（在有杂质的流体介质中易被划伤），从而导致故障、失效；而且，基于软密封圈的耐温局限性，不宜在流体介质温度超过250℃的工况环境（以下将超过250℃的工况环境称为高温工况环境）中应用，在高温工况环境中，软密封圈受高温的影响而变软，在阀芯的升/降过程中及工况压力影响之下易产生流变失效。
[0020]因此，现有压差平衡式单座调节阀具有服役可靠性较差、应用工况环境范围相对有限等技术问题。

技术实现思路

[0021]本技术的技术目的在于：针对上述单座调节阀的特殊性，以及现有技术的不足，提供一种既能实现压差自平衡，又能够可靠、稳定地长效服役，还能适用于各类不同温度及流体介质含杂质等工况环境的全压差单座调节阀。
[0022]本技术实现其技术目的所采用的技术方案是：一种压差自平衡单座调节阀，包括排布于阀体阀腔内的阀座和阀芯；
[0023]所述阀座固定在所述阀腔内的节流口上，所述阀座具有配合所述阀芯的座侧密封面；
[0024]所述阀芯通过阀杆能够在所述阀座上方的阀腔内进行升/降动作，所述阀芯的底部具有配合所述阀座的节流曲面，且所述节流曲面上具有配合所述座侧密封面的芯侧下密封面，所述阀芯在所述阀腔内下降至最低位时，所述芯侧下密封面坐落于所述座侧密封面上、实现硬接触密封配合关系，将所述阀体内的阀前流道与阀后流道切断；
[0025]所述阀芯的顶面与节流曲面之间，开设有能够将所述阀前流道内的流体介质引流至所述阀腔内的平衡孔；
[0026]所述阀芯的上部处具有环周外凸成型的凸肩结构，所述凸肩结构的底沿处具有芯侧上密封面；
[0027]所述阀腔处在阀后流道的上方区域，具有环周内凹成型的台阶结构，所述台阶结构的台阶过渡处具有配合所述芯侧上密封面的腔侧密封面；
[0028]所述阀芯在所述阀腔内下降至最低位时，所述芯侧上密封面坐落于所述腔侧密封面上、实现硬接触密封配合关系，将所述阀芯所在的阀腔与所述阀后流道切断。
[0029]上述技术措施针对于单座调节阀的特殊性，在阀芯的顶面与节流曲面之间具有平衡孔的基础之上，在阀芯的上部处外周以凸肩结构形成芯侧上密封面，在阀后流道上方区域的阀腔内周以台阶结构形成腔侧密封面，当阀芯在阀座上坐封时，阀芯上部外周的芯侧上密封面在腔侧密封面上同步实现坐封。如此，在阀体的阀腔内形成了上、下两道硬接触密封配合结构，第一道硬接触密封配合结构处在阀芯的节流曲面与阀座之间，第二道硬接触密封配合结构处在阀芯的上部与阀后流道上方区域的阀腔之间。
[0030]上述技术措施相较于传统单座调节阀结构而言，阀门在关闭，第一道硬接触密封配合结构和第二道硬接触密封配合结构分别坐封，从而将阀体内的阀前流道与阀后流道切断，阀前流道内的流体介质经阀芯上的平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压差自平衡单座调节阀，包括排布于阀体（1）阀腔内的阀座（2）和阀芯（3）；所述阀座（2）固定在所述阀腔内的节流口上，所述阀座（2）具有配合所述阀芯（3）的座侧密封面（21）；所述阀芯（3）通过阀杆（4）能够在所述阀座（2）上方的阀腔内进行升/降动作，所述阀芯（3）的底部具有配合所述阀座（2）的节流曲面，且所述节流曲面上具有配合所述座侧密封面（21）的芯侧下密封面（33），所述阀芯（3）在所述阀腔内下降至最低位时，所述芯侧下密封面（33）坐落于所述座侧密封面（21）上、实现硬接触密封配合关系，将所述阀体（1）内的阀前流道（11）与阀后流道（12）切断；所述阀芯（3）的顶面与节流曲面之间，开设有能够将所述阀前流道（11）内的流体介质引流至所述阀腔内的平衡孔（31）；其特征在于：所述阀芯（3）的上部处具有环周外凸成型的凸肩结构，所述凸肩结构的底沿处具有芯侧上密封面（32）；所述阀腔处在阀后流道（12）的上方区域，具有环周内凹成型的台阶结构，所述台阶结构的台阶过渡处具有配合所述芯侧上密封面（32）的腔侧密封面；所述阀芯（3）在所述阀腔内下降至最低位时，所述芯侧上密封面（32）坐落于所述腔侧密封面上、实现硬接触密封配合关系，将所述阀芯（3）所在的阀腔与所述阀后流道（12）切断。2.根据权利要求1所述压差自平衡单座调节阀，其特征在于：所述凸肩结构在所述阀芯（3）上部处的外凸高度≤8mm；所述凸肩结构底沿处的芯侧上密封面（32），为所述凸肩结构的外缘处与所述阀芯（3）本体之间坡面过渡的斜面结构/曲面结构。3.根据权利要求1所述压差自平衡单座调节阀，其特征在于：所述阀体（1）的阀腔内还排布有压笼（6），所述压笼（6）的底部抵接在所述阀座（2）的顶部处、顶部抵接在所述阀体（1）所连接的阀盖（5）底部处；所述压笼（6）的环周开设有多个能够连通所述阀芯（3）所在阀腔与所述阀后流道（12）的流量通道（64），且所述流量通道（64）的总流通面积至少等于所述阀芯（3）在全开状态之下所述阀座（2）处的流通面积；所述腔侧密封面以环周内凹的台阶结构，成型于所述流量通道（64）上方处的所述压笼（6）内壁上。4.根据权利要求3所述压差自平衡单座调节阀，其特征在于：所述压笼（6）主要由环形底梁（61）、环形上梁（62）以及环周间距排布于所述底梁（61）与所述上梁（62）之间的至少两根立柱（63）组成，所述底梁（61）与所述上梁（62）之间的相邻立柱（63）之间构成流量通道（64）；所述底梁（61）的底沿用作抵接所述阀座（2）；所述上梁（62）的顶沿用作抵接所述阀盖（5）。5.根据权利要求4所述压差自平衡单座调节阀，其特征在于：所述压笼（6）的立柱（63）竖向棱角为倒圆角结构。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：明赐东，陆昊，欧珊珊，
申请(专利权)人：明珉，
类型：新型
国别省市：