專利名稱：壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型所稱的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，涉及一種流體傳輸與管網(wǎng)控制系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)元件，特別適用于大流量輸送管網(wǎng)系統(tǒng)。
目前在石油、化工等輸液管網(wǎng)系統(tǒng)中所使用的流量調(diào)節(jié)閥，常因密封件損壞，或因傳輸介質(zhì)的腐蝕作用，而使閥座、閥芯錐面銹蝕損壞，造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)，壽命縮短。由于這類閥是壓力非平衡式，所以在開啟和關(guān)閉時，操作力大，特別是在壓力較高，流量大的管網(wǎng)系統(tǒng)中，使用這類閥門的缺點(diǎn)就更為明顯。
為克服目前節(jié)流閥的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提出一種壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，在閥芯中裝設(shè)防轉(zhuǎn)芯，且閥座、閥芯接觸面上噴涂防腐蝕保護(hù)層，以提高閥的防蝕能力，增加壽命，在閥的下端增設(shè)平衡活塞，以減小操作力，提高操作可靠性。
壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥是由閥體、閥座、閥芯組件、平衡活塞組件、閥蓋、軸承、手柄等組成的。閥芯組件是由襯套、閥芯、防轉(zhuǎn)芯、閥桿、壓蓋、導(dǎo)向銷軸和防轉(zhuǎn)銷組成。閥芯是由碳鋼或合金鋼制成，其上部為圓柱體，下部為雙錐體，半錐角α＝8°～20°，β＝20°～40°，閥芯體的中心線上有一大圓孔和一直徑為φ2～φ8mm的小孔a，閥芯上的大圓孔的內(nèi)圓柱面上開有兩條軸向?qū)ΨQ的防轉(zhuǎn)銷槽，閥芯的大端面為平面，在該面上均布四個螺孔，和一直徑為φ5～φ10mm的導(dǎo)向銷軸孔。
防轉(zhuǎn)芯是由碳鋼或低合金鋼制成的，其外圓柱面與閥芯上的大圓孔相配合，外圓柱面上有兩條對稱的軸向溝槽，防轉(zhuǎn)芯的頂部有一條與軸向溝槽相通的淺槽，防轉(zhuǎn)芯上有一徑向銷孔。
壓蓋是由青銅或不易銹蝕的材料制成的法蘭體，大端直徑較閥芯外徑小1～2mm，大端面上有四個螺釘沉孔、一個導(dǎo)向銷軸孔，各孔的位置與閥芯上端面的孔相對應(yīng)，小端直徑與閥芯上的大圓孔相配合。
閥桿是用合金鋼制成的一端帶有梯形螺紋的螺桿，其余為光滑桿件，光桿的尾部有一徑向銷孔。
襯套是合金鋼制成的管狀件，其外徑與閥體上的孔相配合，其內(nèi)徑與閥芯外徑相配合。
導(dǎo)向銷軸是用碳鋼制成的一端帶有螺紋，另一端為光滑桿件。
閥座是用碳鋼或合金鋼制成的管狀件，口部有一10°－20°的錐角，閥座的外徑與閥體相配合，錐口部與閥芯錐面相配合。閥座與閥芯錐面相接觸部分，都噴涂厚度為0.2－3mm的陶瓷、鎳，或鍍有鎳磷合金的保護(hù)層。
平衡活塞組件是由平衡活塞、活塞套構(gòu)成，平衡活塞是由合金鋼或碳鋼制成的，其中心線上有一通孔c，桿部有一徑向孔d，兩孔相通，活塞表面鍍有厚度為0.05～0.5mm的鎳磷合金保護(hù)層，活塞端圓柱面上有1～3條密封的溝槽，活塞與下蓋上的孔相配合，活塞桿與活塞套相配合，活塞套是由合金鋼或碳鋼制成，內(nèi)孔鍍有厚度為0.1－0.4mm的鎳磷保護(hù)層，活塞套的外圓柱面上有2～4個安裝密封的溝槽。
閥體為一鑄鋼件，上面有與閥蓋、閥套、閥座和壓力平衡活塞套相配合的同心圓孔。上端面為平面與閥上蓋相配合連接，下端面為平面與下蓋相配合連接，閥體上有一個一端與平衡活塞的有桿腔相通、一端與流體出口相通的小孔b，孔徑φ2～6mm。
下蓋為碳鋼件，端面為平面與閥體相連接，有一圓孔與平衡活塞相配合。
用防轉(zhuǎn)銷將防轉(zhuǎn)芯和閥桿聯(lián)接，防轉(zhuǎn)銷的兩端插入閥芯內(nèi)兩條對稱的防轉(zhuǎn)槽中，防止防轉(zhuǎn)芯轉(zhuǎn)動。閥桿的螺紋部分通過螺母、平鍵與手柄聯(lián)接。為使手柄轉(zhuǎn)動靈活，閥蓋與螺母之間裝有推力軸承。
導(dǎo)向銷軸的螺紋端擰入閥蓋的螺孔，光滑桿部分通過壓蓋的過孔插入閥芯的銷軸孔，閥芯可沿導(dǎo)向銷軸移動，同時也防止防轉(zhuǎn)芯轉(zhuǎn)動。
壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥工作原理如下(見附


圖1)在閥關(guān)閉時，閥芯上、下端通過孔a相通，壓力為閥進(jìn)口壓力。平衡活塞無桿腔通過孔c、d也為閥進(jìn)口壓力。閥芯上端、下端和平衡活塞上三者總的流體壓力是平衡的，閥芯與閥座在閥桿螺紋關(guān)閉力作用下密封閉合，切斷液流。閥芯與閥套之間平衡活塞組件與下蓋之間均有密封圈密封。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄，閥桿帶著防轉(zhuǎn)芯向上移動，閥芯在防轉(zhuǎn)芯作用下亦向上移動。此時平衡活塞在無桿腔閥進(jìn)口壓力作用下也推著閥芯跟著上移，故開啟閥門的力很小。當(dāng)閥口開口量大于2～12mm時，平衡活塞與閥芯脫開。閥口打開一定開口量，則對應(yīng)一定的調(diào)節(jié)流量。當(dāng)使閥芯關(guān)閉時，向下旋轉(zhuǎn)手柄，防轉(zhuǎn)芯帶著閥芯下移使閥口關(guān)小，從而調(diào)小流量。當(dāng)閥芯下移距閥座2～12mm時，閥芯與平衡活塞接觸，閥芯推著平衡活塞一起下移，直至將閥口關(guān)閉切斷液流。此時閥芯與平衡活塞上總的液壓力是平衡的。
說明書附圖
圖1－壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖圖中1－下蓋；2－平衡活塞；3－活塞套；4－閥體；5－閥座；6－閥芯；7－防轉(zhuǎn)芯；8－閥桿；9－防轉(zhuǎn)銷；10－襯套；11－壓蓋；12－導(dǎo)向銷軸；13－螺母；14－軸承；15－上閥蓋；16－鎖母；17－手柄；a、b、c、d－孔。
圖2－閥芯結(jié)構(gòu)圖(主視)圖中18－噴涂保護(hù)層；α、β－閥芯半錐角圖3－閥芯A向視圖圖4－防轉(zhuǎn)芯結(jié)構(gòu)圖圖5－平衡活塞結(jié)構(gòu)圖本實(shí)用新型實(shí)施例本實(shí)施例為公稱通徑為φ50mm的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，壓力可達(dá)50MPa，閥口最大開啟量為30mm。閥體材料為ZG35，調(diào)質(zhì)處理HB200，并經(jīng)75MPa的水壓試驗(yàn)，15分鐘無滲漏，進(jìn)出口為螺紋連接。閥蓋為45＃鋼，閥座、閥芯、先導(dǎo)閥芯、襯套采用2Cr13材料制成，調(diào)質(zhì)處理HB200。閥座的錐口部、閥芯的錐面有三種形式(1)靜電噴涂Ni102粉末，涂層為0.8mm，磨削至0.4～0.5mm。(2)噴涂陶瓷粉末，涂層3～5mm，磨削至2～2.5mm。(3)化學(xué)鍍鎳磷合金，鍍層0.5～1.0mm，磨削至0.4～0.7mm。密封口錐表面粗糙度為 。閥芯外徑φ55mm，內(nèi)孔直徑φ28mm，表面粗糙度 ，錐底直徑φ46mm，密封面半錐角12°，半錐頂角30°，孔a直徑φ5mm，導(dǎo)向銷軸孔為φ7mm，深30mm，周向密封溝槽為3條，槽深2.5mm，寬7.2mm，密封圈采用FN8435，護(hù)環(huán)用尼龍6。防轉(zhuǎn)銷槽寬6.5mm，深36mm，長42mm，四均布螺孔為M6，深18mm。防轉(zhuǎn)芯的外徑為φ28mm，內(nèi)孔為φ17mm，徑向銷孔φ6.5mm，上端面和外圓柱面上兩條對稱的溝槽深度為1.5mm，寬度為2.0mm。平衡活塞外徑φ24mm，有兩條密封槽，槽深2mm，寬3.2mm，采用橡膠密封圈，活塞桿直徑φ16mm，孔c、d為φ4mm，平衡活塞表面為0.02～0.03mm厚的鎳磷合金鍍層。平衡活塞套內(nèi)徑φ16mm，有二條密封溝槽，槽深1.9mm寬3.2mm。壓蓋為Q235－A制成，大端直徑為φ53mm，小端直徑為φ28mm，中心孔直徑為φ20mm，壓蓋總長為70mm。閥桿為35CrM。制成，螺紋為T20×3，光滑桿部直徑φ16mm，全長190mm，銷孔直徑φ6mm。導(dǎo)向銷軸為35＃鋼，直徑φ6mm，螺紋為M6，螺紋長15mm，桿全長55mm。防轉(zhuǎn)銷直徑φ6mm，全長36mm，用35CrM。制成。
在裝配時，襯套壓入閥體，閥芯與襯套選配，保證其配合間隙為0.01～0.02mm。閥芯與閥座錐面配合要嚴(yán)密。
本閥中密封件、螺釘、螺栓、軸承、平鍵等均采用標(biāo)準(zhǔn)件。
該壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥的公稱通徑φ32～φ100，工作壓力40MPa。
采用本實(shí)用新型所述的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，可有效的實(shí)現(xiàn)流體流量的調(diào)節(jié)，且由于閥座、閥芯錐部都噴涂有陶瓷或鎳或鎳合金的保護(hù)層，免除了流體對閥芯、閥座的腐蝕和氣蝕作用，提高了閥的壽命。閥口采用錐面密封，閥芯與閥套之間、下蓋與平衡活塞組件間有密封圈密封，密封可靠。采用壓力平衡式結(jié)構(gòu)，并配置相應(yīng)的推力軸承，減小了操作力。閥芯采用雙錐面結(jié)構(gòu)，低速流量特性和高速流量特性都較好。本壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，除用于低壓外，更適用于高壓、大流量的管網(wǎng)系統(tǒng)中。
權(quán)利要求1.壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，它是由閥體、閥座、閥芯組件、平衡活塞組件、閥蓋、密封裝置、軸承、手柄等組成。其特征在于閥芯組件是由襯套、閥芯、防轉(zhuǎn)芯、閥桿、壓蓋、導(dǎo)向銷軸和防轉(zhuǎn)銷構(gòu)成，平衡活塞組件是由平衡活塞和活塞套構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥芯組件的閥芯，是由碳鋼或合金鋼制成的，其上部為圓柱體，其下部為雙錐體，半錐角α＝8°～20°，β＝20°～40°。錐面上噴涂厚度為0.2～3mm的陶瓷、鎳，或鍍以鎳磷合金的保護(hù)層。其外圓柱面上閥芯體的中心線上有一大圓孔和一個直徑為φ2～φ8mm小孔，閥芯的大孔的內(nèi)圓柱面上開有兩條軸向?qū)ΨQ的防轉(zhuǎn)銷槽，閥芯的大端面為平面，在該面上，均布有四個螺孔和一個直徑為φ5～φ10mm的導(dǎo)向銷軸孔。
3.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥芯組件的防轉(zhuǎn)芯，是由碳鋼或低合金鋼制成，防轉(zhuǎn)芯的外圓柱面與閥芯上的大圓孔相配合，外圓柱面上有兩條對稱的軸向溝槽，防轉(zhuǎn)芯的頂部有一條與軸向溝槽相通的淺槽，防轉(zhuǎn)芯上有一徑向銷孔。
4.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥芯組件的壓蓋，是由青銅或不易銹蝕的材料制成的法蘭體，其大端直徑較閥芯外徑小1～2mm，大端面上有四個螺釘沉孔，一個導(dǎo)向銷軸孔，各孔的位置與閥芯上端面上的孔相對應(yīng)，小端直徑與閥芯上的大圓孔相配合。
5.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥。其特征在于所說的閥芯組件的閥桿，是由合金鋼制成的，其一端為帶梯形螺紋的螺桿，其余為光滑桿件。光桿尾部有一徑向銷孔。
6.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥芯組件的襯套，是由合金鋼制成的管狀件，其外徑與閥體相配合，其內(nèi)徑與閥芯的外徑相配合。
7.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥芯組件的導(dǎo)向銷軸，是由碳鋼制成的一端帶有螺紋，另一端光滑的桿件。
8.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的平衡活塞組件中的平衡活塞，是由合金鋼或碳鋼制成，其中心線有一通孔，其桿上有一個徑向孔，兩孔相通，活塞表面鍍有0.05～0.5mm厚的鎳磷保護(hù)層，活塞圓柱面上有1～3條密封溝槽，活塞與下蓋上的孔相配合，活塞桿與活塞套相配合。
9.按權(quán)利要求1所說的壓力平衡式流量調(diào)節(jié)閥，其特征在于所說的閥體是由鑄鋼制成的，閥體上下兩端面為平面，閥體上有不同直徑的孔與閥套、閥座、活塞襯套、上端蓋相配合。在閥體的下端有一將平衡活塞有桿腔與閥出口連通的孔，孔徑為φ2～6mm。
專利摘要本實(shí)用新型屬流體傳輸與管網(wǎng)控制系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)元件。它是由閥體、閥座、手柄、閥芯組件，平衡活塞組件等組成。平衡活塞上有壓力平衡孔。閥芯組件中含有閥芯、襯套、防轉(zhuǎn)芯、防轉(zhuǎn)銷、壓蓋和閥桿。閥芯上有通液孔和防轉(zhuǎn)槽，閥座、閥芯平衡活塞等密封面和運(yùn)動件表面噴涂或化學(xué)鍍有保護(hù)層，該閥操作靈活，壽命長，密封可靠，壓力高，可應(yīng)用于在石油、化工等行業(yè)。
文檔編號F16K1/32GK2193470SQ94213000
公開日1995年3月29日 申請日期1994年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月20日
發(fā)明者鄭煒, 閻祥安, 曹玉平, 馮洪江, 劉繼元, 魯寶香 申請人:天津大學(xué)