CN110332337B - 一种先导式旁路无泄漏自控回流阀 - Google Patents

Abstract

一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，涉及保护阀技术领域；包括阀体、阀盖、止回阀、导杆螺套、主路弹簧、阀座、阀杆、导向套筒、导向阀体、导阀和导阀弹簧；阀盖同轴固定安装在阀体的顶端开口上；阀座固定安装在阀体的轴线位置；阀座的侧壁设置有开口；阀杆设置在阀座的轴线处；导向阀体套装在阀杆的顶端外壁；止回阀套装在导向阀体的顶端；导向套筒套装在阀杆和导向阀体连接处的外壁；导阀固定安装在导向阀体顶端下表面；导阀弹簧的顶端与导阀接触；导阀弹簧的底端与阀杆接触；导杆螺套套装在止回阀顶端外壁；主路弹簧设置在导杆螺套与止回阀之间；本发明集过流，导向，密封，调节等功能为一体，解决了原结构由于旁路压差过大导致的阀门振动问题。

Description

一种先导式旁路无泄漏自控回流阀

技术领域

本发明涉及一种保护阀技术领域，特别是一种先导式旁路无泄漏自控回流阀。

背景技术

自控回流阀也叫泵保护阀、自动再循环阀或最小流量阀，用于小流量工况下对离心泵进行自动回流保护，防止泵内因流量过低产生汽蚀、振动和噪声，保证泵的安全稳定运行，延长泵的使用寿命。自控回流阀通常安装在离心泵的出口处，当泵运行在大流量状态时，保护阀主路止回阀打开，旁路关闭，流量全部由主路出口排出；当泵运行在小流量状态时，主路止回阀关闭，旁路开启，流量全部由旁通出口排出；从而实现主路和旁通随工艺流量的变化进行切换。

申请人在发明专利CN 107304845 A中公开了一种旁路无泄漏的自控回流阀，其阀体为一体式三通的T形结构，设有主路、旁路两个阀腔；阀体上端设有支撑盘，在阀体和支撑盘之间安装有主路止回阀；主路止回阀通过导杆螺套定位；阀体内装有导向套筒，旁路阀座固定在导向套筒上，阀头与阀杆相联，阀杆上端设有阀杆调节头，通过阀杆调节头实现旁路最大流量的调节。该发明的自控回流阀能够根据工艺流量需求自动进行主、旁路切换，且旁路最大流量能够随工艺参数的变化进行在线调节，以避免不必要的再循环流量对泵功率的浪费。

上述的自控回流阀属于自力式阀门，旁路过流量控制是通过旁通阀阀头的开关来实现的，而旁通阀阀头的开关是通过阀杆上、下面压差来控制的。当主路止回阀逐渐开启式，阀杆由于压力的作用跟随主路止回阀上升，直至旁路关闭位置；当主路止回阀继续上升时，阀杆由于压差停留在旁路关闭的位置，主路止回阀和阀杆分离。

但上述的回流阀申请人在使用的过程中发现，当主路开启旁路完全关闭时，阀杆与主路止回阀分离后，主路止回阀下表面的阀腔是低压腔，上表面是高压腔，这时主路止回阀产生由压力导致的不平衡力，该力的方向为主路止回阀关闭的方向，不平衡力随着压力的增加而增大。由于该不平衡力的存在，阻止了主路止回阀继续上升，主路止回阀与阀杆再次结合，阀杆给主路止回阀与不平衡力方向相反大小相同的力，主路止回阀上升直至与阀杆分离。

影响止回阀往复运动的主要因素是旁路压差，旁路压差越大，止回阀往复运动的流量区间越大，在此流量区间内止回阀往复运动引起振动等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，集过流，导向，密封，调节等功能为一体，解决了原结构由于旁路压差过大导致的阀门振动问题。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，包括阀体、阀盖、止回阀、导杆螺套、主路弹簧、阀座、阀杆、导向套筒、导向阀体、导阀和导阀弹簧；其中，阀体为中空三通柱体结构；阀体的下端开口与主路入口连通；阀体水平侧面开口与旁路连通；阀盖为中空柱体结构；阀盖同轴固定安装在阀体的顶端开口上；阀盖顶端与主路出口连通；阀座固定安装在阀体的轴线位置；阀座的侧壁设置有开口，开口与阀体水平侧面开口同轴连通；阀杆设置在阀座的轴线处；阀杆的顶端伸出阀座；导向阀体套装在阀杆的顶端外壁；止回阀套装在导向阀体的顶端；导向套筒套装在阀杆和导向阀体连接处的外壁；导阀固定安装在导向阀体顶端下表面；导阀弹簧轴向竖直设置在导向阀体内部；导阀弹簧的顶端与导阀接触；导阀弹簧的底端与阀杆接触；导杆螺套套装在止回阀顶端外壁；主路弹簧设置在导杆螺套与止回阀之间。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述的阀杆外壁与阀座内壁接触处套装有第一O型圈。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述导向阀体内壁与阀杆的接触处套装有第二O型圈；导向套筒的顶端侧壁处套装有第一密封件；第一密封件的竖直顶部套装有第一挡板，实现对第一密封件的压紧。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述止回阀顶端外壁与导杆螺套内壁接触处设置有第二密封件；第二密封件顶部套装有第二挡板；实现对第二密封件的压紧。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述导阀包括底座、导向结构和4个导流槽；其中，底座为轴向竖直中空主体结构；底座内部设置有腔体；导向结构为柱状结构；导向结构同轴固定安装在底座的顶部；4个导流槽呈X型均匀分布在导向结构的侧壁；4个导流槽与底座内部腔体连通。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述阀杆为倒置T字型结构；阀杆的底端设置有倒角；当阀杆竖直向上运动时，与阀座底端内壁实现密封；阀杆内部沿轴向设置有平衡孔；平衡孔沿阀杆的竖直顶部和水平两端外壁上均设有开口。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述第一密封件和第二密封件为相同结构；第一密封件包括套筒和环形弹簧；其中，套筒为环状结构；套筒的内部沿环形设置有凹槽；环形弹簧固定安装在套筒的环形凹槽内。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，所述止回阀内壁与导向阀体外壁之间围成止回阀阀腔；止回阀底端侧壁设置有过流孔；导向阀体内壁与阀杆顶部之间围成导阀阀腔。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，自控回流阀旁路关闭的工作过程为：

初始状态，止回阀与阀体内壁接触，主路呈全关闭状态；阀杆底端的倒角不与阀座底部接触；旁路呈全打开状态；止回阀逐渐上升，阀杆受压差驱动跟随止回阀往上运动；此时导阀弹簧受到压缩，导阀开启；阀杆上升至底端的倒角与阀座底部接触时，旁路完全关闭；此时导阀保持开启状态，同时过流孔向止回阀阀腔内充压，止回阀阀腔压力升高，止回阀上升速度变快，导阀逐渐关闭，旁路零流量。

在上述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，自控回流阀旁路开启的工作过程为：

止回阀竖直向下运动，直至止回阀阀腔上表面接触导阀，压缩导阀弹簧使导阀开启，此时止回阀阀腔是高压腔，该腔的高压介质经导阀流至旁路，止回阀阀腔从高压腔逐渐变为低压腔；导阀完全开启后，止回阀继续竖直向下运动，阀杆的倒角离开阀座，此时旁路开启。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明自控回流阀具有先导功能的组件，该组件由止回阀、导阀阀体、导阀，阀杆、阀座及密封件构成，集过流，导向，密封，调节等功能为一体；

(2)本发明采用全新的导阀结构，巧妙的在止回阀阀腔内进行高、低压的切换，解决了原结构由于旁路压差过大导致的阀门振动问题；

(3)本发明采用的阀杆内部具有平衡孔，维持低压腔内的压力；

(4)本发明采用的止回阀具有过流孔，在止回阀运动时止回阀阀腔内可进行高、低压的变换，保证止回阀的正常动作；

(5)本发明的阀座与阀体采用热装和硬密封的方式进行装配，双重保证了旁路的密封性能；

(6)本发明的先导式旁路无泄漏自控回流阀中，导阀阀体和阀头面积在一定的比例下，所述先导功能的组件内部平衡，在止回阀运动全行程下，止回阀动作不受外界压力的影响，只与弹簧力有关；

(7)本发明在导阀阀体内安装有导阀，导阀的底端与阀杆之间装配有导阀弹簧，导阀和止回阀的密封件配合，确保止回阀腔的高低压切换。

附图说明

图1为本发明阀体旁路全开示意图；

图2为本发明I处放大结构示意图；

图3为本发明II处放大结构示意图；

图4为本发明III处放大结构示意图；

图5为本发明导阀的结构示意图；

图6为本发明阀杆的结构示意图；

图7为本发明第一密封件结构示意图；

图8为本发明阀体旁路全关示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明提供一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，集过流，导向，密封，调节等功能为一体；采用全新的导阀结构，巧妙的在止回阀阀腔内进行高、低压的切换，解决了原结构由于旁路压差过大导致的阀门振动问题。

如图1所示为阀体旁路全开示意图，由图可知，一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，包括阀体1、阀盖2、止回阀3、导杆螺套4、主路弹簧5、阀座6、阀杆7、导向套筒8、导向阀体9、导阀10和导阀弹簧11；其中，阀体1为中空三通柱体结构；阀体1的下端开口与主路入口连通；阀体1水平侧面开口与旁路连通；阀盖2为中空柱体结构；阀盖2同轴固定安装在阀体1的顶端开口上；阀盖2顶端与主路出口连通；阀座6固定安装在阀体1的轴线位置；阀座6的侧壁设置有开口，开口与阀体1水平侧面开口同轴连通；阀杆7设置在阀座6的轴线处；阀杆7的顶端伸出阀座6；导向阀体9套装在阀杆7的顶端外壁；止回阀3套装在导向阀体9的顶端；导向套筒8套装在阀杆7和导向阀体9连接处的外壁；导阀10固定安装在导向阀体9顶端下表面；导阀弹簧11轴向竖直设置在导向阀体9内部；导阀弹簧11的顶端与导阀10接触；导阀弹簧11的底端与阀杆7接触；导杆螺套4套装在止回阀3顶端外壁；主路弹簧5设置在导杆螺套4与止回阀3之间。止回阀3阀筒上设有一定形状的开口，其开口面积与导阀过流面积比为0.1～50。阀盖2与止回阀3和密封件组成阻尼结构；所述阀盖2上设有小孔，小孔的直径为0.001～0.01D，D为阀门公称通径；所述阀盖2内安装有导杆螺套4；所述止回阀3端部装有密封件；所述止回阀3安装于导杆螺套4内。

如图2所示为图1中I处放大结构示意图，由图可知，阀杆7外壁与阀座6内壁接触处套装有第一O型圈14。

如图3所示为图1中II处放大结构示意图，由图可知，导向阀体9内壁与阀杆7的接触处套装有第二O型圈15；导向套筒8的顶端侧壁处套装有第一密封件16；第一密封件16的竖直顶部套装有第一挡板13，实现对第一密封件16的压紧。

如图4所示为图1中III处放大结构示意图，由图可知，止回阀3顶端外壁与导杆螺套4内壁接触处设置有第二密封件17；第二密封件17顶部套装有第二挡板12；实现对第二密封件17的压紧。

如图5所示为导阀的结构示意图，由图可知，导阀10包括底座101、导向结构102和4个导流槽103；其中，底座101为轴向竖直中空主体结构；底座101内部设置有腔体；导向结构102为柱状结构；导向结构102同轴固定安装在底座101的顶部；4个导流槽103呈X型均匀分布在导向结构102的侧壁；4个导流槽103与底座101内部腔体连通。

如图6所示为阀杆的结构示意图，由图可知，阀杆7为倒置T字型结构；阀杆7的底端设置有倒角71；当阀杆7竖直向上运动时，与阀座6底端内壁实现密封；阀杆7内部沿轴向设置有平衡孔72；平衡孔72沿阀杆7的竖直顶部和水平两端外壁上均设有开口。

如图7所示为第一密封件结构示意图，由图可知，第一密封件16和第二密封件17为相同结构；第一密封件16包括套筒161和环形弹簧162；其中，套筒161为环状结构；套筒161的内部沿环形设置有凹槽；环形弹簧162固定安装在套筒161的环形凹槽内。环形凹槽161的一侧朝下即开口朝向高压方向，朝阀体入口方向，为是单向密封，可防止高压流体向低压处流动，该组密封使止回阀3“慢开快关”，有效的降低水锤对阀门及后续设备和管路的影响。

如图1和图8所示，止回阀3内壁与导向阀体9外壁之间围成止回阀阀腔26；止回阀3底端侧壁设置有过流孔24；导向阀体9内壁与阀杆7顶部之间围成导阀阀腔25。

自控回流阀旁路关闭的工作过程为：

初始状态，止回阀3与阀体1内壁接触，主路呈全关闭状态；阀杆7底端的倒角71不与阀座6底部接触；旁路呈全打开状态；止回阀3逐渐上升，阀杆7受压差驱动跟随止回阀3往上运动；此时导阀弹簧11受到压缩，导阀10开启；阀杆7上升至底端的倒角71与阀座6底部接触时，旁路完全关闭；此时导阀10保持开启状态，同时过流孔24向止回阀阀腔26内充压，止回阀阀腔26压力升高，止回阀3上升速度变快，导阀10逐渐关闭，旁路零流量。

自控回流阀旁路开启的工作过程为：

止回阀3竖直向下运动，直至止回阀阀腔26上表面接触导阀10，压缩导阀弹簧11使导阀10开启，此时止回阀阀腔26是高压腔，该腔的高压介质经导阀10流至旁路，止回阀阀腔26从高压腔逐渐变为低压腔；导阀10完全开启后，止回阀3继续竖直向下运动，阀杆7的倒角71离开阀座6，此时旁路开启。

本发明的运行原理：相较于现有技术，随着主路止回阀从全关状态逐渐打开，阀杆7受压差驱动跟随主路止回阀往上运动，此过程中主路止回阀阀腔26和导阀阀腔25内均是低压腔，当阀杆7与阀座6接触旁路彻底关闭以后，阀杆7与主路止回阀脱离，主路止回阀的过流孔24越过密封件23，主路的高压介质进入止回阀阀腔26内，使它变成高压区域，这样主路止回阀才能有足够的能力继续往上运动，从而解决之前的一系列问题。与之相反，当主路止回阀从全开位置回落的时候，又需要把那个已经变成高压腔的区域的压力释放掉，让它重新变成低压，这样它才有足够的力量把阀杆7给压下来，然后双方一直往下回落，直至主路止回阀关掉。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：包括阀体(1)、阀盖(2)、止回阀(3)、导杆螺套(4)、主路弹簧(5)、阀座(6)、阀杆(7)、导向套筒(8)、导向阀体(9)、导阀(10)和导阀弹簧(11)；其中，阀体(1)为中空三通柱体结构；阀体(1)的下端开口与主路入口连通；阀体(1)水平侧面开口与旁路连通；阀盖(2)为中空柱体结构；阀盖(2)同轴固定安装在阀体(1)的顶端开口上；阀盖(2)顶端与主路出口连通；阀座(6)固定安装在阀体(1)的轴线位置；阀座(6)的侧壁设置有开口，开口与阀体(1)水平侧面开口同轴连通；阀杆(7)设置在阀座(6)的轴线处；阀杆(7)的顶端伸出阀座(6)；导向阀体(9)套装在阀杆(7)的顶端外壁；止回阀(3)套装在导向阀体(9)的顶端；导向套筒(8)套装在阀杆(7)和导向阀体(9)连接处的外壁；导阀(10)固定安装在导向阀体(9)顶端下表面；导阀弹簧(11)轴向竖直设置在导向阀体(9)内部；导阀弹簧(11)的顶端与导阀(10)接触；导阀弹簧(11)的底端与阀杆(7)接触；导杆螺套(4)套装在止回阀(3)顶端外壁；主路弹簧(5)设置在导杆螺套(4)与止回阀(3)之间；阀杆(7)内部沿轴向设置有平衡孔(72)；平衡孔(72)沿阀杆(7)的竖直顶部和水平两端外壁上均设有开口；所述止回阀(3)内壁与导向阀体(9)外壁之间围成止回阀阀腔(26)；止回阀(3)底端侧壁设置有过流孔(24)；导向阀体(9)内壁与阀杆(7)顶部之间围成导阀阀腔(25)。

2.根据权利要求1所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：所述的阀杆(7)外壁与阀座(6)内壁接触处套装有第一O型圈(14)。

3.根据权利要求2所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：所述导向阀体(9)内壁与阀杆(7)的接触处套装有第二O型圈(15)；导向套筒(8)的顶端侧壁处套装有第一密封件(16)；第一密封件(16)的竖直顶部套装有第一挡板(13)，实现对第一密封件(16)的压紧。

4.根据权利要求3所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：所述止回阀(3)顶端外壁与导杆螺套(4)内壁接触处设置有第二密封件(17)；第二密封件(17)顶部套装有第二挡板(12)；实现对第二密封件(17)的压紧。

5.根据权利要求4所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：所述导阀(10)包括底座(101)、导向结构(102)和4个导流槽(103)；其中，底座(101)为轴向竖直中空主体结构；底座(101)内部设置有腔体；导向结构(102)为柱状结构；导向结构(102)同轴固定安装在底座(101)的顶部；4个导流槽(103)呈X型均匀分布在导向结构(102)的侧壁；4个导流槽(103)与底座(101)内部腔体连通。

6.根据权利要求5所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：所述阀杆(7)为倒置T字型结构；阀杆(7)的底端设置有倒角(71)；当阀杆(7)竖直向上运动时，与阀座(6)底端内壁实现密封。

7.根据权利要求6所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：所述第一密封件(16)和第二密封件(17)为相同结构；第一密封件(16)包括套筒(161)和环形弹簧(162)；其中，套筒(161)为环状结构；套筒(161)的内部沿环形设置有凹槽；环形弹簧(162)固定安装在套筒(161)的环形凹槽内。

8.根据权利要求7所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：自控回流阀旁路关闭的工作过程为：

初始状态，止回阀(3)与阀体(1)内壁接触，主路呈全关闭状态；阀杆(7)底端的倒角(71)不与阀座(6)底部接触；旁路呈全打开状态；止回阀(3)逐渐上升，阀杆(7)受压差驱动跟随止回阀(3)往上运动；此时导阀弹簧(11)受到压缩，导阀(10)开启；阀杆(7)上升至底端的倒角(71)与阀座(6)底部接触时，旁路完全关闭；此时导阀(10)保持开启状态，同时过流孔(24)向止回阀阀腔(26)内充压，止回阀阀腔(26)压力升高，止回阀(3)上升速度变快，导阀(10)逐渐关闭，旁路零流量。

9.根据权利要求8所述的一种先导式旁路无泄漏自控回流阀，其特征在于：自控回流阀旁路开启的工作过程为：

止回阀(3)竖直向下运动，直至止回阀阀腔(26)上表面接触导阀(10)，压缩导阀弹簧(11)使导阀(10)开启，此时止回阀阀腔(26)是高压腔，该腔的高压介质经导阀(10)流至旁路，止回阀阀腔(26)从高压腔逐渐变为低压腔；导阀(10)完全开启后，止回阀(3)继续竖直向下运动，阀杆(7)的倒角(71)离开阀座(6)，此时旁路开启。