模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其主要部件包括閥體、閥芯、閥蓋、閥桿、閥座、導(dǎo)流筒、閥座支撐板、導(dǎo)流筒支撐板、操作機構(gòu)和排污閥等。通過旋轉(zhuǎn)閥桿使閥芯作旋轉(zhuǎn)運動來改變閥芯開口與閥座流道之間的相對關(guān)系從而實現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。閥芯布置在閥座和導(dǎo)流筒之間，其凸面和凹面為相互偏心球面結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)凸球面與凹球面球心的相對位置以及它們的半徑，可以調(diào)節(jié)閥芯各處的厚度以調(diào)節(jié)閥門處于不同閥位時閥芯與閥座之間的密封比壓，這使得閥門在全關(guān)位可以實現(xiàn)強制密封。另外，閥芯、閥桿、閥座、導(dǎo)流筒、閥座支撐板、導(dǎo)流筒支撐板以及閥蓋可以做成一個模塊，在拆卸閥蓋與閥體連接的緊固件后，可以實現(xiàn)閥門易損件的模塊化更換。
【專利說明】模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制閥，尤其是一種方便更換閥芯的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥。

【背景技術(shù)】
[0002]控制閥是過程控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)流體流量的裝置，按閥內(nèi)閥芯運動形式區(qū)分，控制閥主要有直動式和旋轉(zhuǎn)式兩種。其中，旋轉(zhuǎn)式控制閥在結(jié)構(gòu)上類似于球閥，其工作原理是通過旋轉(zhuǎn)連接閥芯的閥桿，控制閥芯的旋轉(zhuǎn)角度，從而使閥芯上的開口與流體的流道形成了大小不同的流通截面積，以此來改變流體的流量大小。旋轉(zhuǎn)式控制閥有良好的控制能力，在造紙、石油、化工、污水處理、電力、冶金等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
[0003]但是，普通的旋轉(zhuǎn)式控制閥具有以下兩個缺點:其一，在閥芯旋轉(zhuǎn)過程中，很大一部分介質(zhì)會流經(jīng)閥腔后流向下游，在此過程中，介質(zhì)流向變化劇烈，流體速度很快，會對芯體和閥座密封面形成嚴重沖刷，閥芯和閥座均容易發(fā)生磨損；其二，閥門在全關(guān)位置的密封性能難以保證，通常需要在閥門上下游增配開關(guān)閥，這增加了用戶的成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明保留了旋轉(zhuǎn)式控制閥的優(yōu)點，克服了普通的旋轉(zhuǎn)式控制閥的上述缺點，并且相關(guān)易磨損部件實現(xiàn)了模塊化設(shè)計，目的是提供一種模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其主要部件包括閥體、閥芯、閥蓋、閥桿、閥座、導(dǎo)流筒、閥座支撐板、導(dǎo)流筒支撐板、操作機構(gòu)和排污閥等。閥桿與閥芯傳動連接，使閥芯作旋轉(zhuǎn)運動來改變閥芯開口與閥座流道之間的相對關(guān)系從而改變流通截面積，以此來調(diào)節(jié)流體的流量大小。
[0007]閥芯布置在閥座和導(dǎo)流筒之間，其凸面和凹面均為球面結(jié)構(gòu)。閥座的一側(cè)與閥芯的凸球面接觸配合，另外一側(cè)與閥體接觸配合。導(dǎo)流筒的一側(cè)與閥芯的凹球面接觸配合，另外一側(cè)與閥體接觸配合。凸球面與凹球面為偏心結(jié)構(gòu)，即它們的球心不重合。此偏心結(jié)構(gòu)使得閥芯各處的厚度并不完全相同，進而使得閥芯的不同位置與閥座和導(dǎo)流筒之間的壓力是不完全相同的。通過調(diào)節(jié)凸球面與凹球面球心的相對位置以及它們的半徑，可以調(diào)節(jié)閥芯各處的厚度以調(diào)節(jié)閥門處于不同閥位時閥芯與閥座之間的密封比壓，這使得閥門在某些閥位時可以實現(xiàn)強制密封。例如，可以將閥芯在全關(guān)位的厚度設(shè)計的較大，使得閥芯與閥座和導(dǎo)流筒在全關(guān)位狀態(tài)時相互擠壓產(chǎn)生強制密封力，強制密封力提高了閥門在全關(guān)位時的密封比壓，保證了閥門在全關(guān)位的密封性能，實現(xiàn)了全關(guān)位的強制密封，同時，其它閥位的密封比壓較小，降低了閥芯與閥座密封面在閥芯旋轉(zhuǎn)過程中的磨損。
[0008]導(dǎo)流筒安裝在閥體內(nèi)，其一側(cè)與閥體相接觸配合形成密封，另外一側(cè)與閥芯凹球面接觸配合，此結(jié)構(gòu)會在閥門閥芯旋轉(zhuǎn)過程中對介質(zhì)起到導(dǎo)流的作用，使得絕大多數(shù)介質(zhì)會直接經(jīng)導(dǎo)流筒而流向下游，在此過程中，介質(zhì)對閥芯和閥座密封面的沖刷可以忽略，閥芯和閥座不容易磨損，這避免了普通旋轉(zhuǎn)式控制閥的一個缺點。
[0009]另外，閥芯、閥桿、閥座、導(dǎo)流筒、閥座支撐板、導(dǎo)流筒支撐板以及閥蓋可以做成一個模塊，在拆卸閥蓋與閥體連接的緊固件后，可以將整個模塊從閥門中整體抽出，這使得此閥門的易損件實現(xiàn)了模塊化更換，降低了更換易損件的難度，節(jié)省了維修時間，可以大大減少用戶的停工成本。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0011]閥芯的凸球面和凹球面采用偏心設(shè)計，使得閥芯與閥座和導(dǎo)流筒在指定的閥位狀態(tài)可以擠壓產(chǎn)生強制密封力，強制密封力提高了閥門的密封比壓，保證了閥門在這些閥位的密封性能，實現(xiàn)了強制密封，同時，其它閥位的密封比壓較小，降低了閥芯與閥座密封面在閥芯旋轉(zhuǎn)過程中的磨損；閥門中設(shè)置導(dǎo)流筒，使得絕大多數(shù)介質(zhì)會直接經(jīng)導(dǎo)流筒而流向下游，在此過程中，介質(zhì)對閥芯和閥座密封面的沖刷可以忽略，閥芯和閥座不容易磨損；閥芯、閥桿、閥座、導(dǎo)流筒等部件可以做成一個模塊，這使得此閥門的易損件實現(xiàn)了模塊化更換，降低了更換易損件的難度，節(jié)省了維修時間，可以大大減少用戶的停工成本。使閥芯作旋轉(zhuǎn)運動來改變閥芯開口與閥座之間的相對關(guān)系從而改變流通截面積，以此來調(diào)節(jié)流體的流量大小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥的主要結(jié)構(gòu)；
[0013]附圖2為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥的閥芯V形開口示意圖；
[0014]附圖3為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥的閥芯的其它形狀開口示意圖；附圖4為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥全開位閥腔示意圖；
[0015]附圖5為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥全關(guān)位閥腔示意圖；
[0016]附圖6為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥的閥芯偏心結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]附圖7為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥半開位介質(zhì)對密封元件沖刷示意圖；
[0018]附圖8為普通旋轉(zhuǎn)式控制閥半開位介質(zhì)對密封元件沖刷示意圖；
[0019]附圖9為本發(fā)明涉及的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥閥芯模塊示意圖:

【具體實施方式】
[0020]一種模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其主要部件包括:閥體1、閥芯2、閥蓋3、閥桿4、閥座5、導(dǎo)流筒6、閥座支撐板7、導(dǎo)流筒支撐板8、操作機構(gòu)9、排污閥10。如圖1所
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[0021 ] 閥芯2與閥桿4相連接，通過旋轉(zhuǎn)閥桿4帶動閥芯2作旋轉(zhuǎn)運動來改變閥芯2的開口與閥座5的流道之間的相對關(guān)系達到改變流通截面積，進而調(diào)節(jié)流體的流量大小。當閥芯2的流道面積與閥座5的流道面積100%隔絕時，閥門處于全關(guān)位；當閥芯2的開口與閥座5的流道面積部分連通時，閥門處于半開位；當閥芯2的開口與閥座5的流道面積全部連通時，閥門處于全開位。閥芯2的開口可以是旋轉(zhuǎn)式控制閥中常見的V形，如圖2所示。也可以是根據(jù)實際工況需要設(shè)計的其它形狀，如圖3所示。
[0022]閥芯2布置在閥座5和導(dǎo)流筒6之間，其凸面和凹面均為球面結(jié)構(gòu)。閥體1、閥芯
2、閥蓋3、閥座5和導(dǎo)流筒6之間會形成一個腔體，稱之為閥腔。如圖4、圖5所示。
[0023]閥座5的一側(cè)與閥體I接觸配合，并且在閥座5和閥體I之間設(shè)有密封圈，使得閥座5與閥體I之間可以形成密封，介質(zhì)不會從閥座5與閥體I之間流過。閥座5的另外一側(cè)與閥芯2的凸球面接觸配合，可以在閥座5鑲嵌密封圈從而它們之間實現(xiàn)密封密封，這可以保證介質(zhì)不會從閥座5與閥芯2之間流過。
[0024]導(dǎo)流筒6的一側(cè)與閥體2接觸配合，并且在導(dǎo)流筒6與閥體I之間設(shè)有密封圈，使得導(dǎo)流筒6與閥體I之間可以形成密封，介質(zhì)不會從導(dǎo)流筒6與閥體I之間流過而進入閥腔。導(dǎo)流筒6的另外一側(cè)與閥芯2的凹球面接觸配合，可以在導(dǎo)流筒6鑲嵌密封圈從而它們之間實現(xiàn)密封，這可以保證介質(zhì)不會從導(dǎo)流筒6與閥芯2之間流過而進入閥腔。
[0025]閥芯2的凸球面與凹球面為偏心結(jié)構(gòu)，即它們的球心不重合。此偏心結(jié)構(gòu)使得閥芯各處的厚度并不完全相同，進而使得閥芯2的不同位置與閥座5和導(dǎo)流筒6之間的壓力是不完全相同的。通過調(diào)節(jié)凸球面與凹球面球心的相對位置以及它們的半徑，可以調(diào)節(jié)閥芯2各處的厚度以調(diào)節(jié)閥門處于不同閥位時閥芯2與閥座5之間的密封比壓，這使得閥門在某些閥位時可以實現(xiàn)強制密封。通常而言，閥門在全關(guān)位的密封性對于閥門而言是至關(guān)重要的，因此，可以將閥芯2在全關(guān)位的厚度設(shè)計的較大，使得閥芯2與閥座5和導(dǎo)流筒6在全關(guān)位狀態(tài)時相互擠壓產(chǎn)生強制密封力，強制密封力提高了閥門在全關(guān)位時的密封比壓，保證了閥門在全關(guān)位的密封性能，實現(xiàn)了全關(guān)位的強制密封，同時，其它閥位的密封比壓較小，降低了閥芯2與閥座5密封面在閥芯旋轉(zhuǎn)過程中的磨損。以上描述的閥芯偏心結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0026]導(dǎo)流筒6安裝在閥體I內(nèi)，其一側(cè)與閥體I相接觸配合形成密封，另外一側(cè)與閥芯2凹球面接觸配合，此結(jié)構(gòu)會在閥門閥芯旋轉(zhuǎn)過程中對介質(zhì)起到導(dǎo)流的作用，使得絕大多數(shù)介質(zhì)會直接經(jīng)導(dǎo)流筒6而流向下游，在此過程中，介質(zhì)對閥芯2和閥座5密封面的沖刷可以忽略，閥芯2和閥座5不容易磨損，如圖7所示。這種介質(zhì)流通方式避免了普通旋轉(zhuǎn)式控制閥在閥芯旋轉(zhuǎn)過程中介質(zhì)會沖刷閥芯和閥座密封面的沖刷，如圖8所示。
[0027]另外，閥芯2、閥桿4、閥座5、導(dǎo)流筒6、閥座支撐板7、導(dǎo)流筒支撐板8以及閥蓋3可以做成一個模塊15，在拆卸閥蓋3與閥體I之間連接的緊固件后，可以將整個模塊15從閥體I中整體抽出，這使得此閥門的易損件實現(xiàn)了模塊化更換。如圖9所示。
[0028]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特種和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0029]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可以被其它等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0030]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其主要部件包括閥體1、閥芯2、閥蓋3、閥桿4、閥座5、導(dǎo)流筒6、閥座支撐板7、導(dǎo)流筒支撐板8，操作機構(gòu)9、排污閥10，其特征是:閥芯2布置在閥座5和導(dǎo)流筒6之間,其凸面和凹面均為球面結(jié)構(gòu),且凸球面與凹球面為偏心結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其中的閥芯2各處的厚度可以通過其凸球面與凹球面球心的相對位置以及它們的半徑進行調(diào)節(jié)，進而達到調(diào)節(jié)閥門處于不同閥位時閥芯2與閥座5之間的密封比壓的目的，從而實現(xiàn)閥門在全關(guān)位時的強制密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其中的閥桿4帶動閥芯2旋轉(zhuǎn)，改變閥芯2開口與閥座5流道之間的相對關(guān)系從而改變流通截面積，以此來調(diào)節(jié)流體的流量大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其中的導(dǎo)流筒6安裝在閥體I內(nèi)，其一側(cè)與閥體I相接觸配合形成密封，另外一側(cè)與閥芯2凹球面接觸配合，此結(jié)構(gòu)會在閥門閥芯旋轉(zhuǎn)過程中對介質(zhì)起到導(dǎo)流的作用，使得絕大多數(shù)介質(zhì)會直接經(jīng)導(dǎo)流筒6而流向下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其中的閥芯2、閥桿4、閥座5、導(dǎo)流筒6、閥座支撐板7、導(dǎo)流筒支撐板8以及閥蓋3可以做成一個模塊15，在拆卸閥蓋3與閥體I之間連接的緊固件后，可以將整個模塊15從閥體I中整體抽出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化設(shè)計旋轉(zhuǎn)式強制密封控制閥，其中的閥芯2的開口可以是旋轉(zhuǎn)式控制閥中常見的V形，也可以是根據(jù)實際工況需要設(shè)計的其它形狀。
【文檔編號】F16K5/06GK104132158SQ201310157610
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月2日
【發(fā)明者】劉海亮, 張在曉, 王磊, 趙壽軍 申請人:劉海亮, 張在曉, 王磊, 趙壽軍