CN110307364A - 一种轴流式止回阀及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种轴流式止回阀及其控制方法，包括阀体、阀座、阀瓣、阀杆、导向套和弹簧，阀座为旋入式,阀体沿周向设置有若干凹槽，使用防松螺钉固定。阀瓣上设置有若干背压敏感泄流阀，简称副阀，由副阀座、O型圈、副阀芯、副弹簧和弹簧座组成，通过设置适宜的初始安装力和刚度控制副阀动作，当阀门下游压力波动程度不足以克服副弹簧力时，副阀维持关闭状态，保证阀瓣止回效果。当下游压力出现大幅波动时，副阀开启以缓解压力波动避免水锤的发生。一体式阀体后部开孔，可用在有一定含固量的介质中，方便粒径较大、浓度较高的介质杂质从尾部排出，避免杂质卡入阀杆与导向套的导向中影响阀门动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴流式止回阀及其控制方法，属于应用于止回阀制造技术领域。
背景技术
为了保护压缩机或泵安全运行，一般在压缩机或泵出口设置防止介质倒流的止回阀。然而对于普通的旋启式、双板止回阀，阀门阀板往往存在不能完全打开，造成介质流动不稳定、压损大、噪声大等问题，从而影响大型压缩机或泵的正常运转。这时就需要采用轴流式止回阀，以保证上述设备管道系统安全有效运行。轴流式止回阀除具有一般止回阀的功能外，还具有开启压力低、压损低、动作平稳、严密关断，外形尺寸小等优点，是石油天然气长输管道系统、大型乙烯装置中的压缩机和大型泵等工况较苛刻的管道系统的优选阀门。
轴流式止回阀虽有上述优点，但仍有改进的空间，传统轴流式止回阀阀座或为不可拆，或为螺纹旋入、多开环等其他连接方式，拆装复杂，当介质粘度较高常温结焦时几乎无法拆卸。导向结构不合理会导致阀瓣与导向座相对运动时出现偏磨，不能正常运动，引起介质倒流。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种轴流式止回阀及其控制方法，是一种阀座为凸块结构便于旋入防松的，阀瓣上带有反向副阀的，阀体尾部设置有排污孔的轴流式止回阀，扩展阀门的使用工况，延长阀门的使用寿命，并方便现场拆装。解决了现有轴流式止回阀在特殊工况下拆装困难和阀芯运动偏磨卡涩等问题。
本发明解决的技术方案为：一种轴流式止回阀，包括：阀体(1)、阀座(2)、阀瓣(3)、阀杆(4)、导向套(5)和主弹簧(6)；
阀体(1)，包括外层壳体、中层壳体、内层壳体；中层壳体与外层壳体围合成外部流道；中层壳体为中空的锥台形状；锥台的锥壁上周向设有多个通孔；锥台的小端面也设有通孔；锥台的大端面开放；导向套(5)通过螺栓与内层壳体固连；阀杆(4)穿过导向套(5)；阀杆(4)的一端与阀瓣3通过螺纹连接；主弹簧(6)套在导向套(5)上；
阀座(2)为旋入式，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有凸块，阀体(1)与阀体(2)配合的表面同样设置有凸块，阀座(2)凸块与阀体(1)的凸块交错配合，阀体(1)上与阀体(2)配合的表面沿周向设置有若干凹槽，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有与凹槽位置对应的螺纹孔，防松螺钉(21)沿径向穿过阀座(2)上与阀体(1)配合表面的螺纹孔后拧入阀体(1)上与阀体(2)配合的表面内设置的凹槽中(完成防松安装)。
阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有径向密封槽，径向密封槽内设有o形密封圈，实现阀体(1)与阀座(2)的径向密封。
阀瓣(3)上设置有若干背压敏感泄流阀(30)。
优选的，阀瓣(3)上设置的若干背压敏感泄流阀(30)，简称副阀，包括：副阀座(31)、o型圈(32)、副阀芯(33)、副弹簧(34)和弹簧座(35)；
副阀座(31)与阀瓣(3)连接；o型圈(32)设置在副阀座(31)与阀瓣(3)之间，实现副阀座(31)与阀瓣(3)的轴向密封；副阀芯(33)安装在副阀座(31)内，副阀芯(33)的一端与弹簧座(35)连接；副弹簧(34)安装在弹簧座(35)与副阀座(31)之间。
优选的，当流体正常流经轴流式止回阀时，流体从阀体(1)的一侧进入，流体推动阀瓣(3)向中层壳体运动，主弹簧(6)压缩，经过外部流道和中部流道流出阀体(1)；流体内若有固体杂质，能够通过中层壳体上的通孔流出。
优选的，阀瓣(3)向中层壳体运动时，副阀的副阀芯(33)被压在副阀座(31)上，通过副阀芯(33)与副阀座(31)之间的接触面实现面密封。
优选的，当有反向流时，即流体从阀体(1)的另一侧进入；主弹簧(6)压缩的力释放，同时受到反向流的推动，阀瓣(3)与阀座(2)贴合接触，实现线密封，使反向流阻断；
优选的，副阀(30)的副阀芯(33)受到反向流的压力，当反向流的压力小于弹簧的安装力时，副阀芯(33)不打开；当反向流的压力大于等于副弹簧(34)的安装力时，副阀芯(33)被反向流推动，克服副弹簧(34)的安装力，使副阀芯(33)打开，反向流通过副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔流出。
优选的，副阀座(31)包括外中空圆柱和内中空圆柱；外中空圆柱和内中空圆柱通过径向的筋连接，外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成通孔；外中空圆柱的外壁上靠近阀体(1)的中心一侧设置有沿径向向外突出的凸台，该凸台上设有安装密封圈的周向槽道，(o型圈32一部分嵌在周向槽道内)，通过o型圈(32)实现副阀座(31)与阀瓣(3)的密封，阀瓣(3)上设置有安装副阀座(31)的缺口，副阀座(31)的凸台与阀瓣(3)上设置的安装副阀座(31)的缺口配合，且副阀座(31)的外中空圆柱的外壁通过螺纹与阀瓣(3)连接，实现副阀座(3)1与阀瓣(3)的连接。
优选的，副阀座(31)的内中空圆柱靠近阀体(1)中心一侧设置有弹簧座(35)，弹簧座(35)为中空结构，弹簧座(35)内的中空结构与副阀座(31)的内中空圆柱连通形成副阀芯(33)和副弹簧(34)的安装腔，副弹簧(34)安装在弹簧座(35)内，副阀芯(33)的一端与弹簧座(35)螺纹连接；副弹簧(34)套在副阀芯(33)上，一端顶住弹簧座(35)，另一端顶住内副阀座(31)的中空圆柱。
优选的，o型圈(32)一部分嵌在周向槽道内，该周向槽道为外中空圆柱的外壁上靠近阀体(1)中心一侧设置的沿径向向外突出的凸台上设有的安装密封圈的周向槽道。
优选的，外层壳体与中层壳体通过径向的筋连接。
优选的，中层壳体与内层壳体通过径向的筋连接。
优选的，阀杆4的另一端设有弧形导流头。导流头的最外轮廓的直径大于阀杆(4)的直径。
优选的，阀瓣(3)与阀杆(4)共同运动，初始状态下，阀瓣(3)与阀座(2)贴合。
优选的，阀瓣(3)与阀座(2)贴合时，阀瓣(3)与阀座(2)形成线密封。
优选的，阀座(2)凸块与阀体(1)的凸块交错配合，是指：阀体(1)上与阀座(2)的配合面设置的每两个凸块之间均形成缺口，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置的凸块插入阀体(1)上形成的缺口，形成交错状，然后旋转阀座(2)，带动阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置的凸块与阀体(1)上与阀座(2)的配合面设置的凸块完全贴合，实现阀体(1)与阀座(2)卡住。
优选的，还包括固定销，阀杆(4)的一端与阀瓣(3)通过螺纹连接；阀杆(4)的一端完全伸入阀瓣(3)内后，通过固定销固定；
优选的，主弹簧(6)套在导向套(5)上，导向套(5)为中空圆柱体，该中空圆柱体外壁设有凸起的安装座，用于与内层壳体连接；该中空圆柱体外壁上靠近安装座的位置还设有轴向的条状凸台；主弹簧(6)一端顶住导向套(5)上的安装座；主弹簧(6)的内径与轴向的条状凸台配合，主弹簧(6)在轴向的条状凸台上滑动；
优选的，阀瓣(3)为球缺形，球缺的地面开放，球缺的内弧中间设有中空柱形凸起，中空柱形凸起内壁设有内螺纹，该中空柱形凸起内壁与阀杆(4)一端螺纹连接，中空柱形凸起的外壁作为主弹簧座，主弹簧(6)的另一端，套在该中空柱形凸起的外壁上，顶住阀瓣(3)。
本发明的一种轴流式止回阀的控制方法，步骤如下：
(1)流体正常流经轴流式止回阀，流体从阀体(1)的一侧进入，流体推动阀瓣(3)向中层壳体(12)运动，主弹簧(6)压缩，经过外部流道和中部流道流出阀体(1)；流体内若有固体杂质，能够通过中层壳体(12)上的通孔(14)流出；
(2)在步骤(1)的同时，阀瓣(3)向中层壳体运动时，副阀(30)的副阀芯(33)被压在副阀座(31)上，通过副阀芯(33)与副阀座(31)之间的接触密封面实现面密封；
(3)当有反向流时，即流体从阀体(1)的另一侧进入；主弹簧(6)压缩的力释放，同时受到反向流的推动，阀瓣(3)与阀座(2)贴合接触，实现线密封，使反向流阻断；
(4)步骤(3)的同时，副阀(30)的副阀芯(33)受到反向流的压力，比较反向流的压力与副弹簧的安装力，当反向流的压力小于副弹簧的安装力时，副阀芯(33)不打开；当反向流的压力大于等于副弹簧(34)的安装力时，副阀芯(33)被反向流推动，克服副弹簧(34)的安装力，使副阀芯(33)打开，反向流通过副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔流出。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的阀座(2)为旋入式，如图1-图3所示，且与阀体(1)通过防松螺钉(21)固定防松，方便拆装。通过在阀瓣(3)上设置副阀(30)，并选用具有合适安装力和刚度的弹簧(34)，实现当反向压力平稳时副阀密封，反向压力波动较大时副阀开启的功能。阀体(1)后部开孔，方便粒径较大浓度较高的介质从尾部排出，避免介质卡在导向里影响阀杆和阀瓣运动。有利于方便现场装配维护，同时有利于避免水锤发生，并将产品的使用工况扩展至热备系统和具有一定含固量的流体中。
(2)本发明的阀座(2)为旋入式，如图2和图3所示，拆卸时将阀座(2)从阀体(1)内旋出。当介质内含有一定固体颗粒，常温结焦后附着在阀座(2)与阀体(1)的接触面上时，由于阀座(2)从阀体(1)旋出过程中接触面积小，行程短，因而较传统螺纹、多开环或其他结构更易拆卸。
(3)本发明通过在阀瓣(3)上设置副阀(30)，并选用具有合适安装力和刚度的弹簧(34)，实现当反向压力平稳时副阀密封，反向压力波动较大时副阀开启的功能，使阀瓣(3)动作柔缓，有效防止水锤发生，如图4所示。
(4)本发明通过在阀瓣(3)上设置副阀(30)，并选用具有合适安装力和刚度的弹簧(34)，在一开一备或一开多备系统中，当备用管路系统需要热备机时，少量回流流体可通过备用路的副阀(30)流回上游，起到热备效果，如图4所示。
(5)本发明阀体(1)内中层壳体(12)后部开有通孔(14)，方便粒径较大浓度较高的介质从孔内排出，避免介质堆积在中层壳体(12)中，避免阀杆(4)和导向套(5)相对运动时，固体颗粒卡入配合面中，造成运动卡滞，如图1所示。
(6)本发明当阀门下游压力波动大时，传统结构的轴流式止回阀与双板式和旋启式止回阀相比虽有阀瓣行程短，有助于平稳压力的优点，但当弹簧刚度大时，阀瓣仍然关闭迅速，有造成水锤的风险。同时，当遇到一用一备或多备的热备系统工况时，备用路的传统止回阀完全关闭，液体无法少量回流，因而在换路时流体和管路温差过大，造成备用泵与备用管路局部应力过高。同时，传统结构阀体尾部闭合，若遇到介质中固体颗粒粒径较大、浓度较高工况时，杂质易卡入导向间隙，影响阀门正常动作。
附图说明
图1为轴流式止回阀结构图；
图2为阀座外形图；
图3为阀体外形图；
图4为背压敏感泄流阀结构图；
图5为背压敏感泄流阀外型图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明一种轴流式止回阀及其控制方法，包括阀体、阀座、阀瓣、阀杆、导向套和弹簧，阀座为旋入式,阀体沿周向设置有若干凹槽，使用防松螺钉固定。阀瓣上设置有若干背压敏感泄流阀，简称副阀，由副阀座、O型圈、副阀芯、副弹簧和弹簧座组成，通过设置适宜的初始安装力和刚度控制副阀动作，当阀门下游压力波动程度不足以克服副弹簧力时，副阀维持关闭状态，保证阀瓣止回效果。当下游压力出现大幅波动时，副阀开启以缓解压力波动避免水锤的发生。一体式阀体后部开孔，可用在有一定含固量的介质中，方便粒径较大、浓度较高的介质杂质从尾部排出，避免杂质卡入阀杆与导向套的导向中影响阀门动作。
本发明所述阀门应用于石油天然气长输管线、空分设备、大型乙烯装置、核电站主给水系统、航天炉加压气化装置等压缩机和泵的管道系统中。放置于压缩机和大型泵的下游管道，防止介质倒流，保障压缩机和泵的正常运转。本发明所述阀门实现了介质内有一定含固量，常温结焦工况轴流式止回阀的现场装配维护，将该类型阀门的应用工况扩展至具有一定含固量的流体中。副阀的设置解决了介质流动不稳定，阀门上下游压力波动带来的水锤问题，同时将该类型阀门的使用工况扩展至热备系统中。
如图1所示为轴流式止回阀结构，图1中：阀体1、阀座2、阀瓣3、阀杆4、导向套5、防松螺钉21和背压敏感泄流阀30；
如图1所示，一种轴流式止回阀，其特征在于包括：阀体(1)、阀座(2)、阀瓣(3)、阀杆(4)、导向套(5)和主弹簧(6)；
阀体(1)，包括外层壳体(11)、中层壳体(12)、内层壳体(13)；中层壳体(12)与外层壳体(11)围合成外部流道；中层壳体(12)为中空的锥台形状；锥台的锥壁上周向设有多个通孔(14)；锥台的小端面也设有通孔(14)；锥台的大端面开放；导向套(5)通过螺栓与内层壳体(13)固连；阀杆(4)穿过导向套(5)；阀杆(4)的一端与阀瓣(3)通过螺纹连接；主弹簧(6)套在导向套(5)上；
如图2和图3所示，阀座(2)为旋入式，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有凸块，阀体(1)与阀座(2)配合的表面同样设置有凸块，交错插入后旋转至两凸块完全贴合，阀体(1)上与阀座(2)配合的表面沿周向设置有若干凹槽，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有与凹槽位置对应的螺纹孔，防松螺钉(21)沿径向穿过阀座(2)上与阀体(1)配合表面的螺纹孔后拧入阀体(1)上与阀座(2)配合的表面内设置的凹槽中，完成防松安装)。拆卸时，松开防松螺钉(21)，将阀体(1)与阀座(2)的两凸块由完全贴合变为互相交错，将阀体(1)沿轴向拉出。阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有径向密封槽，径向密封槽内设有o形密封圈，实现阀体(1)与阀座(2)的径向密封。
如图4所示，所述阀瓣(3)上设置的若干背压敏感泄流阀(30)，简称副阀，包括：副阀座(31)、o型圈(32)、副阀芯(33)、副弹簧(34)和弹簧座(35)；副阀座(31)与阀瓣(3)连接；o型圈(32)设置在副阀座(31)与阀瓣(3)之间，实现副阀座(31)与阀瓣(3)的轴向密封；副阀芯(33)安装在副阀座(31)内，副阀芯(33)的一端与弹簧座(35)连接；副弹簧(34)安装在弹簧座(35)与副阀座(31)之间。阀瓣(3)向中层壳体运动时，副阀的副阀芯(33)被压在副阀座(31)上，通过副阀芯(33)与副阀座(31)之间的接触面实现面密封。
如图1所示，当有反向流时，即流体从阀体(1)的另一侧进入；主弹簧(6)压缩的力释放，同时受到反向流的推动，阀瓣(3)与阀座(2)贴合接触，实现线密封，使反向流阻断；
如图4和图5所示，副阀(30)的副阀芯(33)受到反向流的压力，当反向流的压力小于弹簧的安装力时，副阀芯(33)不打开；当反向流的压力大于等于副弹簧(34)的安装力时，副阀芯(33)被反向流推动，克服副弹簧(34)的安装力，使副阀芯(33)打开，反向流通过副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔流出。副阀座(31)包括外中空圆柱和内中空圆柱；外中空圆柱和内中空圆柱通过径向的筋连接，外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成通孔；外中空圆柱的外壁上靠近阀体(1)的中心一侧设置有沿径向向外突出的凸台，该凸台上设有安装密封圈的周向槽道，o型圈至于槽道内，通过o型圈(32)实现副阀座(31)与阀瓣(3)的密封，阀瓣(3)上设置有安装副阀座(31)的缺口，副阀座(31)的凸台与阀瓣(3)上设置的安装副阀座(31)的缺口配合，且副阀座(31)的外中空圆柱的外壁通过螺纹与阀瓣(3)连接，实现副阀座(31)与阀瓣(3)的连接。副阀座(31)的内中空圆柱靠近阀体(1)中心一侧设置有弹簧座(35)，弹簧座(35)为中空结构，弹簧座(35)内的中空结构与副阀座(31)的内中空圆柱连通形成副阀芯(33)和副弹簧(34)的安装腔，副弹簧(34)安装在弹簧座(35)内，副阀芯(33)的一端与弹簧座(35)螺纹连接；副弹簧(34)套在副阀芯(33)上，一端顶住弹簧座(35)，另一端顶住内副阀座(31)的中空圆柱。
当流体正常流经轴流式止回阀时，流体从阀体(1)的一侧进入，流体推动阀瓣(3)向中层壳体运动，主弹簧(6)压缩，经过外部流道和中部流道流出阀体(1)；流体内若有固体杂质，能够通过中层壳体上的通孔流出，避免堆积，卡滞阀杆(4)动作。所述外层壳体(11)与中层壳体(12)通过径向的筋连接，中层壳体(12)与内层壳体(13)通过径向的筋连接。阀瓣(3)与阀杆(4)共同运动，初始状态下，阀瓣(3)与阀座(2)贴合，此时，阀瓣(3)与阀座(2)形成线密封。阀杆(4)的一端与阀瓣(3)通过螺纹连接。阀杆(4)的一端完全伸入阀瓣(3)内后，通过固定销固定。交错插入后旋转至两凸块完全贴合，是指：阀体(1)上与阀座(2)的配合面设置的每两个凸块之间均形成缺口，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置的凸块插入阀体(1)上形成的缺口，形成交错状，然后旋转阀座(2)，带动阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置的凸块与阀体(1)上与阀座(2)的配合面设置的凸块完全贴合，实现阀体(1)与阀座(2)卡住。
如图1所示，主弹簧(6)套在导向套(5)上，导向套(5)为中空圆柱体，该中空圆柱体外壁设有凸起的安装座，用于与内层壳体连接；该中空圆柱体外壁上靠近安装座的位置还设有轴向的条状凸台；主弹簧(6)一端顶住导向套(5)上的安装座；主弹簧(6)的内径与轴向的条状凸台配合，主弹簧(6)在轴向的条状凸台上滑动。阀瓣(3)为球缺形，球缺的地面开放，球缺的内弧中间设有中空柱形凸起，中空柱形凸起内壁设有内螺纹，该中空柱形凸起内壁与阀杆(4)一端螺纹连接，中空柱形凸起的外壁作为主弹簧座，主弹簧(6)的另一端，套在该中空柱形凸起的外壁上，顶住阀瓣(3)。
本发明的一种轴流式止回阀的控制方法，步骤如下：
(1)流体正常流经轴流式止回阀，流体从阀体(1)的一侧进入，流体推动阀瓣(3)向中层壳体运动，主弹簧(6)压缩，经过外部流道和中部流道流出阀体(1)；流体内若有固体杂质，能够通过中层壳体上的通孔流出；
(2)在步骤(1)的同时，阀瓣(3)向中层壳体运动时，副阀的副阀芯(33)被压在副阀座(31)上，通过副阀芯(33)与副阀座(31)之间的接触面实现面密封；
(3)当有反向流时，即流体从阀体(1)的另一侧进入；主弹簧(6)压缩的力释放，同时受到反向流的推动，阀瓣(3)与阀座(2)贴合接触，实现线密封，使反向流阻断；
(4)步骤(3)的同时，副阀(30)的副阀芯(33)受到反向流的压力，比较反向流的压力与副弹簧的安装力，当反向流的压力小于副弹簧的安装力时，副阀芯(33)不打开；当反向流的压力大于等于副弹簧(34)的安装力时，副阀芯(33)被反向流推动，克服副弹簧(34)的安装力，使副阀芯(33)打开，反向流通过副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔流出。
通过设置适宜的初始安装力和刚度控制副阀(30)动作，当阀门下游压力波动程度不足以克服副弹簧力时，副阀(30)维持关闭状态，保证阀瓣(3)止回效果。当下游压力出现大幅波动时，副阀(30)开启以缓解压力波动避免水锤的发生。通过设置适宜的初始安装力和刚度来控制副阀(30)动作，当阀门下游压力波动程度不足以克服副弹簧力时，副阀(30)维持关闭状态，保证阀瓣(3)止回效果。当下游压力出现大幅波动时，副阀(30)开启以缓解压力波动避免水锤的发生。副阀座(31)与副阀芯(33)的密封面均为一凸台，通过安装前的研磨实现硬密封。弹簧的初始安装力应足够大，以对抗阀瓣(3)下游的平稳背压。同时初始安装力和刚度不应设置的过大，否则当阀瓣(3)下游的背压过大时副阀(30)无法打开，起不到缓解压力避免水锤的作用。当弹簧座(35)与副阀座(31)端面接触时，副阀芯(33)达到最大开启高度，此时开启高度与副阀芯圆盘直径围成的面积应大于流体通过副阀座(31)的面积以避免二次截流。
副阀(30)的另一个使用场景是一用一备或多备的热备系统，系统中有两台或多台止回阀。当一路阀瓣(3)开启时，备用路阀瓣(3)止回同时副阀(30)打开，从而实现备用路在关闭时也有一定量的流体回流，避免换路时流体和管路温差过大，造成备用泵与备用管路局部应力过高。
阀体(1)为一体式阀体，外部壳体、中部流道壁面和内部连接端通过加强筋连接成一个整体，尾部流道内壁面设置有多处通孔，传统轴流式止回阀尾部流道不设开孔，经过长期使用后，流体介质中的杂质会在锥型内部堆积，甚至影响到阀杆导向运动。本阀体尾部流道内壁面开孔，避免杂质颗粒物堆积，可用在粒径较大、浓度较高的介质中。一体式阀体(1)后部开孔，可用在有一定含固量的介质中，方便粒径较大、浓度较高的介质杂质从尾部排出，避免杂质卡入阀杆(4)与导向套(5)的导向中影响阀门动作。
1)提高阀体与阀座刚度的进一步方案
阀体(1)与阀座(2)上的凸台数量为N，满足N≥3，满足该优选约束条件，可以实现阀体与阀座刚度的进一步提高。
2)降低阀内流体压力波动的进一步方案
副阀上游压力设为P1，副阀下游压力设为P2，弹簧初始安装力设为F0，副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔的面积为S。当P2＞P1时副阀关闭。当P2≤P1时设置正确的弹簧力，使之满足如下优选条件：当F0＞(P1-P2)S时副阀关闭，当F0≤(P1-P2)S时副阀开启，即可实现阀内流体压力波动的进一步降低。当阀内流体压力波动大时，传统结构的轴流式止回阀与双板式和旋启式止回阀相比虽有阀瓣行程短，有助于平稳压力的优点，但当弹簧刚度大时，阀瓣仍然关闭迅速，有造成水锤的风险，本方案避免了此水锤风险的发生。
3)实现热备管路系统的进一步方案
当遇到一用一备或多备的热备系统工况时，备用路的传统止回阀完全关闭，液体无法少量回流，因而在换路时流体和管路温差过大，造成备用泵与备用管路局部应力过高。本发明的副阀设置在泵或风机承受的范围内，允许液体少量回流，保持备用管路热备状态。
5、阀门部件具体指标
中层壳体(12)的锥壁与尾部上的通孔(14)与介质中固体颗粒直径的比值＞50。传统结构阀体尾部闭合，若遇到介质中固体颗粒粒径较大、浓度较高工况时，杂质易卡入导向间隙，影响阀门正常动作，本方案避免了这种异常动作的风险。
阀体(1)与阀座(2)的凸台宽度设为b1，凹陷宽度设为b2，凸台数量设为N，凸台处直径设为D3。当b2>b1，同时(b1+b2)N＝πD3时满足装配要求。
阀座拆装工装旋转角度设为θ，凸台数量N应满足N＞180/θ以满足拆装空间。
如图1-图3所示，本发明的阀座(2)为旋入式，且与阀体(1)通过防松螺钉(21)固定防松，方便拆装。通过在阀瓣(3)上设置副阀(30)，并选用具有合适安装力和刚度的弹簧(34)，实现当反向压力平稳时副阀密封，反向压力波动较大时副阀开启的功能。阀体(1)后部开孔，方便粒径较大浓度较高的介质从尾部排出，避免介质卡在导向里影响阀杆和阀瓣运动。有利于方便现场装配维护，同时有利于避免水锤发生，并将产品的使用工况扩展至热备系统和具有一定含固量的流体中。
如图2和图3所示，本发明的阀座(2)为旋入式，拆卸时将阀座(2)从阀体(1)内旋出。当介质内含有一定固体颗粒，常温结焦后附着在阀座(2)与阀体(1)的接触面上时，由于阀座(2)从阀体(1)旋出过程中接触面积小，行程短，因而较传统螺纹、多开环或其他结构更易拆卸。
如图4所示，图4中：阀瓣3、副阀座31、O型圈32、副阀芯33、副弹簧34和弹簧座35，本发明通过在阀瓣(3)上设置副阀(30)，并选用具有合适安装力和刚度的弹簧(34)，实现当反向压力平稳时副阀密封，反向压力波动较大时副阀开启的功能，使阀瓣(3)动作柔缓，有效防止水锤发生。
如图4所示，本发明通过在阀瓣(3)上设置副阀(30)，并选用具有合适安装力和刚度的弹簧(34)，在一开一备或一开多备系统中，当备用管路系统需要热备机时，少量回流流体可通过备用路的副阀(30)流回上游，起到热备效果。
Claims (10)
1.一种轴流式止回阀，其特征在于包括：阀体(1)、阀座(2)、阀瓣(3)、阀杆(4)、导向套(5)和主弹簧(6)；
阀体(1)，包括外层壳体(11)、中层壳体(12)、内层壳体(13)；中层壳体(12)与外层壳体(11)围合成外部流道；中层壳体(12)为中空的锥台形状；锥台的锥壁上周向设有多个通孔(14)；锥台的小端面也设有通孔(14)；锥台的大端面开放；导向套(5)通过螺栓与内层壳体(13)固连；阀杆(4)穿过导向套(5)；阀杆(4)的一端与阀瓣(3)通过螺纹连接；主弹簧(6)套在导向套(5)上；
阀座(2)为旋入式，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有凸块，阀体(1)与阀座(2)配合的表面同样设置有凸块，交错插入后旋转至两凸块完全贴合，阀体(1)上与阀座(2)配合的表面沿周向设置有若干凹槽，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有与凹槽位置对应的螺纹孔，防松螺钉(21)沿径向穿过阀座(2)上与阀体(1)配合表面的螺纹孔后拧入阀体(1)上与阀座(2)配合的表面内设置的凹槽中，完成防松安装；拆卸时，松开防松螺钉(21)，将阀体(1)与阀座(2)的两凸块由完全贴合变为互相交错，将阀体(1)沿轴向拉出；
阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置有径向密封槽，径向密封槽内设有o形密封圈，实现阀体(1)与阀座(2)的径向密封；
阀瓣(3)上设置有若干背压敏感泄流阀(30)。
2.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：阀瓣(3)向中层壳体(12)运动时，副阀的副阀芯(33)被压在副阀座(31)上，通过副阀芯(33)与副阀座(31)之间的密封面实现密封。
3.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：当副阀(30)的副阀芯(33)受到反向流的压力时，有两种运动情况；当反向流的压力小于弹簧的安装力时，副阀芯(33)不打开；当反向流的压力大于等于副弹簧(34)的安装力时，副阀芯(33)被反向流推动，克服副弹簧(34)的安装力，使副阀芯(33)打开，反向流通过副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔流出。
4.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：副阀座(31)包括外中空圆柱和内中空圆柱；外中空圆柱和内中空圆柱通过径向的筋连接，外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成通孔；外中空圆柱的外壁上靠近阀体(1)的中心一侧设置有沿径向向外突出的凸台，该凸台上设有安装密封圈的周向槽道，o型圈32放置于周向槽道内，通过o型圈(32)实现副阀座(31)与阀瓣(3)的密封，阀瓣(3)上设置有安装副阀座(31)的缺口，副阀座(31)的凸台与阀瓣(3)上设置的安装副阀座(31)的缺口配合，且副阀座(31)的外中空圆柱的外壁通过螺纹与阀瓣(3)连接，实现副阀座(31)与阀瓣(3)的连接。
5.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：副阀座(31)的内中空圆柱靠近阀体(1)中心一侧设置有弹簧座(35)，弹簧座(35)为中空结构，弹簧座(35)内的中空结构与副阀座(31)的内中空圆柱连通形成副阀芯(33)和副弹簧(34)的安装腔，副弹簧(34)安装在弹簧座(35)内，副阀芯(33)的一端与弹簧座(35)螺纹连接；副弹簧(34)套在副阀芯(33)上，一端顶住弹簧座(35)，另一端顶住副阀座(31)的中空圆柱。
6.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：阀杆4的另一端设有弧形导流头；导流头的最外轮廓的直径大于阀杆(4)的直径。
7.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：交错插入后旋转至两凸块完全贴合，是指：阀体(1)上与阀座(2)的配合面设置的每两个凸块之间均形成缺口，阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置的凸块插入阀体(1)上形成的缺口，形成交错状，然后旋转阀座(2)，带动阀座(2)上与阀体(1)配合的表面设置的凸块与阀体(1)上与阀座(2)的配合面设置的凸块完全贴合，实现阀体(1)与阀座(2)卡住。
8.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：主弹簧(6)套在导向套(5)上，导向套(5)为中空圆柱体，该中空圆柱体外壁设有凸起的安装座，用于与内层壳体连接；该中空圆柱体外壁上靠近安装座的位置还设有轴向的条状凸台；主弹簧(6)一端顶住导向套(5)上的安装座；主弹簧(6)的内径与轴向的条状凸台配合。
9.根据权利要求1所述的一种轴流式止回阀，其特征在于：阀瓣(3)为球缺形，球缺的底面开放，球缺的内弧中间设有中空柱形凸起，中空柱形凸起内壁设有内螺纹，该中空柱形凸起内壁与阀杆(4)一端螺纹连接，中空柱形凸起的外壁作为主弹簧座，主弹簧(6)的另一端，套在该中空柱形凸起的外壁上，顶住阀瓣(3)。
10.一种轴流式止回阀的控制方法，其特征在于步骤如下：
(1)流体正常流经轴流式止回阀，流体从阀体(1)的一侧进入，流体推动阀瓣(3)向中层壳体(12)运动，主弹簧(6)压缩，经过外部流道和中部流道流出阀体(1)；流体内若有固体杂质，能够通过中层壳体(12)上的通孔(14)流出；
(2)在步骤(1)的同时，阀瓣(3)向中层壳体运动时，副阀(30)的副阀芯(33)被压在副阀座(31)上，通过副阀芯(33)与副阀座(31)之间的接触密封面实现面密封；
(3)当有反向流时，即流体从阀体(1)的另一侧进入；主弹簧(6)压缩的力释放，同时受到反向流的推动，阀瓣(3)与阀座(2)贴合接触，实现线密封，使反向流阻断；
(4)步骤(3)的同时，副阀(30)的副阀芯(33)受到反向流的压力，比较反向流的压力与副弹簧的安装力，当反向流的压力小于副弹簧的安装力时，副阀芯(33)不打开；当反向流的压力大于等于副弹簧(34)的安装力时，副阀芯(33)被反向流推动，克服副弹簧(34)的安装力，使副阀芯(33)打开，反向流通过副阀座(31)的外中空圆柱和内中空圆中间的筋之间形成的通孔流出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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