本发明涉及固液两相介质的阀门结构,具体说是一种阀腔自清洁v形浆体球阀。
背景技术:
1、浆体阀是一种用于控制浆体流动的阀门装置,由传统结构硬密封固定球阀通过提高密封面硬度改进而来,其主要用于管道系统中,根据需要开启或关闭浆体的流动。目前,中高压浆体输送管网控制主要采用固定球硬密封球阀,但往往存在以下问题:首先,由于浆体具有沉降特性,当球阀由开启转至关闭过程中,流道与阀腔连通,浆体中坚硬的固体颗粒会在阀腔底部沉积,且无法自行排出。随着阀门启闭次数的增加,沉积物逐渐越多,最终造成阀腔淤堵,导致阀球转动困难,阀门启闭扭矩增大。
2、其次,浆体阀的上、下阀杆轴承均与介质直接接触,浆体中固体颗粒在介质压力作用下,会进入到阀杆与滑动轴承的配合间隙中,造成轴承或阀杆磨损,启闭扭矩增加,甚至阀杆被“抱死”,无法转动,导致阀门失效。
3、此外,阀球表面也会附着大量固体沉积物,在启闭过程中极易造成密封面磨损而内漏,密封面磨损后会增大摩擦系数,从而导致启闭扭矩再次增大。还可能对阀门造成不可逆的损伤,最终导致阀门内漏失效。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种阀腔自清洁v形浆体球阀,从根本上解决了上述问题,其具有使用寿命长、密封性良好、维护成本低等优点。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:该阀腔自清洁v形浆体球阀,包括侧体、可滑动限位在侧体上的阀座、可转动设置在中体上的阀杆组件、配合阀杆组件旋转的阀瓣,其技术要点是:
3、阀瓣为类球楔形,包括球面外壁、与阀杆组件配合的铰接部、设置在阀瓣内侧的与转轴相交的流道。
4、进一步的,阀瓣通过向上翻转的方式开启。
5、进一步的,流道在阀瓣的内侧面沿引流部内凹设有v形导流部,由v形导流部旋转形成的柱状曲面以阀瓣的转轴为中轴。
6、进一步的,v形导流部与引流部之间设有第一弧形过渡端,v形导流部之间设有第二弧形过渡端。
7、进一步的,v形导流部的夹角为90°~120°。
8、进一步的,v形导流部截面形状也可设置成为弧形或梯形。
9、进一步的,阀瓣以横向或竖向镜像面对称设置。
10、进一步的,阀杆组件包括通过密封套组件同轴设置的主动阀杆和被动阀杆;密封套组件外侧通过螺合在中体上固定,连接法兰通过螺合并穿过密封套组件固定在中体上;密封套组件包括密封套主体、配合在密封套主体内主动阀杆或被动阀杆之间的阀杆轴承、设置在密封套主体与中体及阀杆之间密封圈、设置在连接法兰与密封套主体之间的侧密封圈、设置在密封套主体与铰接部之间的平面密封垫。
11、进一步的,阀座背侧与侧体之间形成环形封闭腔,腔内均布设有若干相同的压缩弹簧提供密封力。
12、进一步的,阀座背侧与侧体之间形成环形封闭腔,也可或通过环形封闭腔外接液压系统提供密封力。
13、本发明的有益效果:整体技术方案上,阀门安装时保证阀杆横置,且阀门开启状态是阀瓣处于阀腔上部,由于阀辬的v形结构,改变了流体的方向,使得整个流道内无死点;再利用浆体的流速特点(浆体输送对流速有要求必须大于浆体不淤流速),实现阀腔自清洁功能。
14、具体结构上,利用特殊的v形阀瓣结构(通过其v形尺寸设计,保证阀门开启时,整个流道截面面积基本相同,流速基本不变,充分利用浆体管道输送中不淤流速特性),当v形阀打开后,阀腔与流道连通,通过v形阀瓣改变浆体流向,浆体流向呈“v”形,再利用浆体自身流速特性将下沉固体颗粒冲走,利用介质流动速度,避免了浆体中固体颗粒在阀腔内的沉积,实现阀腔自清洁。
15、进一步的,还可将阀腔的v形导流部处设置成缩径结构,阀瓣开启时,根据连续性方程(流量 = 流速×截面积),在流量不变的条件下,当浆体通过该“缩径处”时截面积减小流速增大。根据伯努利方程,“缩径处”流体的压力降低,浆体在v形导流部的上下游形成流速差。在v形导流部处形成局部低压区,在易沉积固体颗粒的阀腔内形成气泡,不断冲击阀腔内壁,避免阀腔内固体颗粒的沉积。在不改变阀瓣结构的前提下,如果将阀瓣改为向下翻转开启,则浆体中的固体颗粒会在阀瓣表面沉积形成淤积层,影响阀门的性能。
16、密封套组件的结构特点与密封形式,实现了阀杆防吹出功能,保证了阀门整体的密封性能,并将阀杆轴承与浆体介质完全隔离,避免阀杆轴承被浆体污染,阀瓣在启闭过程畅通无阻,大幅提高其使用寿命。密封结构中设置储油槽,可实现v形阀的全生命周期免维护,从而延长整个阀门的使用寿命。
1.一种阀腔自清洁v形浆体球阀,包括侧体(5)、可滑动限位在侧体(5)上的阀座(4)、可转动设置在中体(6)上的阀杆组件(2)、配合阀杆组件(2)旋转的阀瓣(1),其特征在于:
2.根据权利要求1所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:阀瓣(1)通过向上翻转的方式开启。
3.根据权利要求1所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:流道(15)在阀瓣(1)的内侧面沿引流部(14)内凹设有v形导流部(12),由v形导流部(12)旋转形成的柱状曲面以阀瓣(1)的转轴为中轴。
4.根据权利要求3所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:v形导流部(12)与引流部(14)之间设有第一弧形过渡端(121),v形导流部(12)之间设有第二弧形过渡端(122)。
5.根据权利要求3所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:v形导流部(12)的夹角为90°~120°。
6.根据权利要求3所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:v形导流部(12)截面形状为弧形或梯形。
7.根据权利要求1至6任一项所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:阀瓣(1)以横向或竖向镜像面(f1或f2)对称设置。
8. 根据权利要求1所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:阀杆组件(2)包括通过密封套组件(3)同轴设置的主动阀杆(24)和被动阀杆(25);密封套组件(3)外侧通过螺合在中体(6)上固定,连接法兰(21) 通过螺合并穿过密封套组件(3) 固定在中体(6)上;密封套组件(3)包括密封套主体(35)、配合在密封套主体(35)内主动阀杆(24)或被动阀杆(25)之间的阀杆轴承(34)、设置在密封套主体(35)与中体(6)及阀杆之间密封圈(31)、设置在连接法兰(21)与密封套主体(35)之间的侧密封圈(32)、设置在密封套主体(35)与铰接部(11)之间的平面密封垫(33)。
9.根据权利要求1所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:阀座(4)背侧与侧体(5)之间形成环形封闭腔,腔内均布设有若干相同的压缩弹簧(51)提供密封力。
10.根据权利要求9所述的阀腔自清洁v形浆体球阀,其特征在于:阀座(4)背侧与侧体(5)之间形成环形封闭腔,或通过环形封闭腔外接液压系统提供密封力。