用于极端控制应用的控制阀的制作方法

文档序号:5529840
专利名称:用于极端控制应用的控制阀的制作方法
技术领域
本发明涉及控制阀,特别是角型控制阀和双控阀(即一个单座阀和一个Y型控制阀),在温度超过500°c,并且压降超过100巴的磨蚀和腐蚀性介质情况下的极端控制应用,更适合用于高压、中压热分解器和真空蒸馏塔的排放和压调节,特别是用于加氢和煤液化,阀门本体的进出流道均有碳化钨材质的衬里,阀座在进出流道之间,阀塞的前端带有控制特性的阀头,阀座和阀头材质均为整体碳化钨结构。
背景技术
在典型加氢“或称为品质升级”装置中,重烃与氢充分接触,以便产生适合于运输机械特别是飞机和机动车辆的轻烃。氢和烃之间的反应在高压和高温下发生,并产生种混合物,其中的组份然后可通过高压热分离器、中压热分离器、以及常压和真空蒸馏塔被分 离。为此,控制阀在具有极端条件的临界介质中使用,例如往高压热分解器中排放,SP减压调节。在此过程中,不同液位间的压力被消除,介质流量得以控制。当某台阀门内的压力低于蒸汽压力下后,在控制阀中不可避免发生闪蒸发,还有些会出现临界状态。这导致在阀门中出现气蚀、腐蚀以及振动,并可能殃及管道,并由于颗粒的存在例如残余催化剂颗粒而加剧。最严酷的应用在于煤液化中,其中煤提供重烃。粉灰不与氢发生反应,并使固体含量大大升高。它也非常具有腐蚀性。介质借助高压流动并且从近200巴降到近40巴。在该过程中,介质汽化并会损坏阀座、阀头、阀阀塞。因为介质包含有固体颗粒,对阀门的流道内壁产生冲击而导致磨损。另夕卜,管内振动非常大,并会导致阀部件严重损坏。另外锥形阀头也常会冲击阀座。控制阀的外壳部件一般由钢或不锈钢构成。在大多数情况下,介质温度非常高,例如500°C。另外,控制阀包含固体碳化钨阀座和阀头,而不仅仅是涂层。阀塞由不锈钢构成。然而,碳化钨椎体制作的阀头不能容易地焊接到钢制的阀塞上。因此,就需要采用一种造价很高的由不锈钢制成的双环结构连接两部分并焊接。一个由INC0NEL金属构成的阻热即抗高温阀头弹簧,在不锈钢部件遇高温膨胀后,会将阀塞顶向阀头。在该高温下,钢会有显著的膨胀,但碳化钨却因具有非常小的热膨胀系数而不膨胀。当控制阀打开时,产生强大的流体冲击力,使阀塞承受振动。同时,部分阀塞和阀头会在阀座里晃动。为减小这些振动影响,在出口漏斗使用石墨制成的阻尼环,不过该阻尼环没有期望效果,很快会溶解。此外,由于使用的碳化钨内部件位于钢制外壳部件中,不同的热膨胀系数使两者间的缝隙变大,碳化钨内件也被迫跟随振动。然后介质在形成的缝隙之间聚集。冷却后部件粘附。因此,拆卸控制阀从而更换粘附在一起的部件非常困难。再有,其它碳化钨部件,如阀头与钢部件如阀塞紧密联结,由于上述原因,这是非常复杂的。碳化钨非常昂贵,且交货时间长。人们所熟知的所谓压力调节阀一般是介质在一个阀体中调节。然而,双调节阀也就是一个阀体包含两个控制阀的情况却不为人们知道。

发明内容
因此本发明的目的是,创造在开头提到的该类型控制阀,即能解决上述问题,又更好地保护控制阀的内部件免于侵蚀介质影响,并以更可靠方式控制介质的流动。根据本发明,该目的可以实现,因为-阀头和阀塞为碳化钨材质的一体式结构,-阀头优选具有例如缩短的、近半圆形的球控制轮廓,或-阀头具有杯形,该杯形具有一条或几个狭槽,介质直接通过流道槽空隙流向下游,-在需要的时候,在从入口流道到阀座过渡的中间,在阀体内伸出一个保护壁用以保护阀塞。介质会呈半圆形绕过保护壁和阀塞。-阀体,阀座和填料支撑的轮廓也可以按照由入口到阀座的横截面连续收缩的方式设计,这样可以避免阀座上游出现气化。-如需要,阀座及/或出口流道可以设计成一级或多级降压结构。-出口流道的衬里和/或阀座被至少一个特殊设计的碟形簧支撑,甚至可以采用皮革包裹的方法以减少振动的影响。-如果需要,在阀座的后面和/或出口流道中,可以选择安装一个碳化钨球组成的底座作为降压原件。本发明目的是尽可能的减少腐蚀介质对阀头和阀座的冲刷,避免钢质部件和碳化钨内件之间形成过多的间隙,尤其是控制阀的阀座和出口流道之间。另外,尽可能的消除介质在阀座之前的气化,让大量介质通过阀座后在下游减压,这样气蚀,腐蚀和振动基本不会在阀座上游的内腔中发生,而是发生在更坚固的下游减压部件内。根据本发明生产的控制阀,阀塞(亦为“valve stem”)和阀头为一件整体式碳化钨部件。碳化钨是很坚硬的材料,特别适用于作为应用于高温和高压介质的阀部件。因此可以避免阀塞和阀头的复杂和昂贵连接,以及拆卸(如果必需的)。但是碳化钨缺乏弹性,并因此必须保护阀塞免于承受侧面负载。缩短的近乎半圆外形的阀头很好的保证了控制阀性能和使用寿命的平衡。在此过程中,确实控制特性或者控制曲线有稍许损失但是阀头对于阀座的振动确实得到了衰减。 同时,也使碳化钨阀头避免受到过渡振动的可能。粗短外形的阀头易于减少阀门振动,阀头和阀塞得连接可以设置在支架区域,这样避开了临界区域,结构也更牢固,也易于检查和维护。抛物状阀头具有完全线性的控制轮廓以便良好控制,但长度缩短,因此阀头不会因介质流侧向冲击而过多承受侧向作用力。另一个方案是,采用以阀座为导向的整体式碳化钨材质的杯状阀头。与典型的锥形阀头相反,这种阀头不是等百分比控制外形,而是代之以杯状结构,杯中空部分直接朝向下游。介质通过阀座后经由一个或多个槽口流向下游或者流向出口流道。如果杯状阀头是随着阀塞打开的,就可以设置几种控制特性。杯状的阀头外形呈V字型扩展,可以使它作为阀座的延伸。
下面进一步阐述据此发明的控制阀的具体方案和优点。相应于设计,这些槽口分布在杯状阀头的外部上,与阀塞运动的方向一致,这种布置使介质可以从两个或多个槽口流出,从几个方向汇聚,形成环绕流。这个过程借助了能量,相应的破坏程度可以认为得到降低。阀塞和周围钢质的连接不在这一区域。此外,空心杯形阀头内部呈锥形,与阀座扩展部分的角度相吻合。通常,阀塞有一段相对较长的行程需要暴露在介质和振动中无法得到保护。为了提高防护能力,阀体内侧阀座周围部分进行了改进。从流体流向的正对面看过去,一个金属壁凸出于流道正中心,最大限度的保护了阀塞免收介质流动的影响。这个过程中阀体内的介质被确保在横向端面上呈现出近似半圆形的流路轮廓。另一个设计具体体现是,几个降压段在顺着介质进入阀座和/或者流出的流道中交替变宽或变窄,介质压力得以降低。 为了转移降压,在阀座中或者后面设计有两级或多级的固定减压段。这一结构的优点在于50%多的压力得以释放,且50%多的气化发生在第二级减压段。阀头现在只需要承受第一级减压段的压力释放和汽化。在这一过程中,在入口端压力Pl和末端压力P2间会出现一个中间压力值Pi,阀塞上端的阀头不会再承受全部的压降,即P1-P2,而是只要承受Pl-Pi。由于汽化必须发生在介质压力小于Pi时,因此这样就极大了保护了阀头免收气蚀的破坏。与此发明关联的另一个设计是一个碳化钨材质球体构成的床,类似于轴承中的滚珠,构成一个迷宫做为第二个减压段,并具有良好的抗侵蚀特性,这得益于每一个球均具有理想的耐腐蚀能。也因此介质能含有一部分固体颗粒,他们可以穿过球体组成的迷宫,因为迷宫中的球自身亦可以移动。,这个碳化钨球体床被分别安置在流道的出口和入口的筛板固定住,筛板上的孔呈现为二次矩阵排列,碳化钨球可以在孔上定位而又让介质流过。此外,在流动出口侧提供至少两块相邻而置的筛板,第一筛板由整体碳化钨构成以便抵抗腐蚀。因碳化钨弹性不大,所以不锈钢制作的第二筛板支撑碳化钨制作的第一筛板。第二块板的筛孔是和第一块板上的孔对齐的。此外,第一块板上的筛孔应略小于第二块板上的孔,为防止第二块钢质板损坏,孔的边缘加工成一定的锥度。由于外型做了优化设计,碳化钨球体适合于抗侵蚀。介质在此流速降低,压力被碳化钨球体床消减。结果出现了中间压力值Pi。另一个设计亮点是在阀座下游的流出通道的减压段中出现迅速扩展,从阀座很小的半径一下跳到出口流道的半径。这个突变从流道中心算起大于40度角,一般而言40度角是保证层流防止介质在离开流道后出现湍流的最小可接受角度。个计算流体动力学模型显示临界状态和高差压下湍流不可避免,无法形成层流。然而大于40度的快速变径会可以使介质流速大幅下降,比采用小于40度的逐级渐进扩管要带来更多好处。控制阀的出口流道也需要避免受到侵蚀。流道内壁有一个整体碳化钨流道作为衬里。由于金属材质流道比碳化钨流道的膨胀率更大,衬里会松动。为了避免这种情况的出现,需要采用一个抗高温斜径向弹簧,配有一个锥形外壳,类似插入一个蝶簧片起发挥弹性支撑作用。
蝶簧或者径向弹簧,其圈围大概是300度,在出口流道里使用。弹簧在使用前被压缩使用后弹开,例如,放在出口流道的环形槽中时。鉴于此,弹簧的圈围无疑必须小于360度,和卡环类似。蝶簧在钢质材料展开时会释放弹力,因此和类似袖筒的碳化钨覆盖层由于弹簧材质的展开而紧紧固定住了。此外,弹簧材质含有耐腐蚀和抗高温的镍基和金Inconel成份。此外,阀座支架和包装支架在流动方向上有意稍微锥形渐细形成,以便压入同样稍微锥形渐细的阀外壳。此外,保持内外阀座在钢制插入构件中。插入构件在稍微锥形渐细的介质流方向上引入,并压入同样稍微锥形渐细的阀外壳。因此当插入构件作为高温的结果膨胀时,可以滑入内部外壳。同时避免缝隙形成。迄今为止,碳化钨材料被便利地使用,其含有粘合剂,即钴或镍。碳化钨的颗粒尺寸是精细的。为得到适合制造阀活塞的最优材料,颗粒尺寸应加大到中等,并且为提高弹性至少应含有10%的粘合剂。粘合剂需要采用特殊涂层以便不会在使用中被冲刷。
此外,阀部件特别是阀内件,也可以由陶瓷,例如SiN或SiC,或碳化钨与现有陶瓷的混合物构成,以替代碳化钨。陶瓷可用石墨纤维增强。另外在碳化钨或陶瓷件之间以及钢制件和阀座支撑件之间配有支撑件或者阻尼件,用于防止振动引起的损坏,这些振动可能使由于热膨胀系数不同而导致的碳化钨或陶瓷部件与金属钢制阀体及阀座支撑件之间的缝隙加大以往的工艺采用较长的包裹型支架,因为阀塞尽可能得是在轴向上作导向。但靠近产品侧的高温包裹支架只能通过拧入螺纹固定,因此很难牢固拉紧,由此出现泄漏。因此,介质会进入连接阀门和驱动的连接件上,使阀门部件的安装和更换发生困难。较短的包裹型支架就简单好用,更有利于阀座密封。阀腔、阀座、和包裹型支架的被设计的与阀门入口至阀座之间的流道形状一致,形成连续的渐进变窄,避免阀座处蒸发时形成倒流。由此而产生高速流体会有巨大的侧向力会作用于阀塞,但是可以通过改变包裹型支架设计来进行补偿,阀头和阀塞获得最佳导向,流体获得最佳转移。当控制阀安装在装置上后,由填料,密封压盖,阀塞,阀头和阀座构成的组合能够很容易的替换。阀门和执行机构的连接部件是开放式的,可以经过它拆卸和安放部件,以及替换这些组合部件。必须保证连接部件足够长和宽以便在其周围安装内件,阀塞和执行机构推杆之间的连接部件。根据该控制阀的另一个设计特点,内外阀座,阀塞,阀头和填料支撑等在无需拆卸支架和液动执行机构的连接部件的情况下可以取出。而且,连接部件或者支架为了维护和维修也做了扩展和延长,以便内件可以经过支架和连接件的拆卸和安装更换,在此也可以借助液动工具从阀腔内取出内件。该发明除可用于角型控制阀外,也适用于直通控制阀和Y型控制阀。当一个控制阀全关闭时,没有应力。处于完全打开的位置也是可接受的,因为介质的压降和流速最低。当处于控制状态时,例如20%开度时,磨损就会很大,因为此时压降和流速都很高。阀塞应尽可能少的出于中间位置,因为该位置振动最大。最好的情况是,阀门有时全开有时全关。因此如果控制阀打开50 %,就可以在工作状态下50 %时间全开50 %时间全关。这种情况下在50%的运行时间是完全无流量的,另外50%的运行时间内为双倍的流量,平均看来则是最佳流量。对控制阀来讲有一种情况会是灾难性的,即当阀门完全关闭的时候,容器内阀门入口处介质压力剧增,而出口处压力减小。此时流体的液位和压力会出现严重波动,设备将无法平稳理想的运行,而平稳运行正是我们原本想要的。因此开关阀无法替代控制阀。这个发明也还与一种取代单阀体结构的双阀体结构有关,进一步通过增加一到两个阀门的还可以变成三阀体以及多阀体结构。当使用双联、三联或四联阀时,会由一个大尺寸阀和I到3个小尺寸阀构成,大尺寸阀为柱塞型开关阀,而小尺寸阀为控制阀。这样可以得到所需的流量特性,并补偿压力波动。大尺寸阀与介质流量关联较大,所以设计为满足基本流通要求。通常情况下,大尺 寸阀一直保持在全开状态下,由入口漏斗进入的介质流经由柱塞侧通过。柱塞和阀座均被设计的满足基本流量完全经过阀座流过。柱塞侧要保证流过不低于90%的介质流,可以通过轻微调整柱塞位置稍微调节流量。但是大尺寸阀侧不能完全关闭,因为小尺寸阀侧无法满足基本流量要求。当一个单阀能流过100%流量时,换成双联阀结构,必须满足大尺寸阀侧能满足至少80%流量,小尺寸阀侧满足约30%流量要求。作为控制阀使用的的小尺寸阀部件允许精细控制。因此双联阀门运行时是处在柱塞阀常开和小尺寸阀调节这样一个混合状态。当大尺寸阀在有波动的90 %的流量常开状态下运行时,小阀则对剩余部分的流量进行调节。因为小阀可以通过最大20%的流量,所以可以是阀门在没有较大调整的情况下,在90% +/-20%流量的情况下自如调节。用户(通过使用双联阀)得到最理想的效果。大尺寸阀侧以完全开放的方式流过90%的流量,不会受到损伤,主要的磨损则由小尺寸阀侧承担。大尺寸阀侧的磨损可优化到最小,但是却不能进行调节,它不适合用作调节阀。小尺寸阀侧则是作为调节流速和流量而设计的。小尺寸阀侧的部件虽然会很快磨损,但是磨损的部件容易更换,费用也低。根据设计,两侧阀可以分开维护。通常只需要更换小尺寸阀侧中较小的磨损部件。虽然也可以在管路中分别安装一个大的单阀和一个相对便宜的小型单阀,但两个单阀的费用不会比一个双阀的费用少太多,并且要改动管路。当介质压强降低到饱和蒸汽压之下时,介质开始蒸发,介质流速急剧升高。如果介质流中含有固粒,则会被加速并与管壁碰撞而造成损坏。如果生产过程中需要以直角形式安装两个阀门,则此种损害最易在管道的T型部分发生。为避免对管壁以及对双联阀的损害,根据双联阀的进一步发展,整体阀纵轴与大尺寸阀纵轴适宜大致成20度角。这样两阀纵轴几乎重合,不会产生过度的磨损。双联阀入料口的介质流不会对出料口产生大太的冲击力。如果两阀轴向夹角太大,出口处含有固粒的介质流则会以很大的能量冲击阀壁和管壁,从而造成损害甚至是损毁。小尺寸阀也可以设计成脉冲触发式和/或通断式。基于前面已经提到过的原因,整个阀门不能用开关操作方式减小损害。由于大尺寸阀流过了 90%的流量,一般小尺寸阀可以在损害风险最小化的通断状态下运行,此时小尺寸阀承受的磨损最小。以上的双阀调节过程适于比较小的压力和速度波动。介质流的波动不是在O到200%之间变动,而是在90%和110%之间。通过对大尺寸阀活塞的微小调节,以上可变动的波动范围还可减小。可进一步将“开关”操作变为脉冲式调节。在脉冲调节模式下,不是以简单的“开-关”操作,而是以“开-关”和控制混合的方式操作。行程在30%左右时磨损最大需要避免,而代之以全关(0%行程)或者更大的例如70%行程的开度状态。双联阀的优势还在于,大尺寸阀不用再为了液压速度而使用复杂、昂贵、难于操控的液压控制驱动部分。大尺寸阀只需安装简易可靠、缓动的标准液压控制驱动即可。小尺寸阀一般不需要液压驱动,使用气动足够了。液压速度控制运行起来更困难也更昂贵。此外,进料口分为两个,这样就不必在阀座前面再扩径了,从而避免了气蚀和闪蒸。另外,小尺寸阀可以方便的安装一个气动执行机构用于控制。在流道下游闪蒸不可避免,并会冲击阀座及出口流道,导致流道某些特定区域损坏,一般在阀的出口部位而不是所有部位。因此在大尺寸阀一侧气蚀和闪蒸引起的磨损大 部分避免了,只是在小尺寸阀一侧有些发生。双联阀的另一个设计特点是,大尺寸阀侧可以至少流过最大流量的80%,而无需调节。但是可以在20%的范围内调整。此外,小尺寸阀侧可以最大流过20%的最大流量,并可以控制。可以理解的是,上述描述和下面图示阐释的特点,不仅可以用于特定组合,也可以用于其他组合或者单独使用,而这一切均没有超出本发明的范围。


基于本发明的更多的理念借助下面图示得以更详细的得以体现,在下图中图I为第一阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的侧视2为第二阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的侧视3为第一阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的阀座区域放大4为第二阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的阀座区域放大5为第三阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的阀座区域放大6为作为单阀的完整角型控制阀的出口流道区域放大7为第一阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的阀座外部区域放大8为第二阶段阐述的作为单阀的完整角型控制阀的阀座外部区域放大9为双联阀的透视10为图9的双联阀的A-A段局部剖面11为基于图10双联阀的另一局部剖面图
具体实施例方式图I和2所显示的带有阀腔100的控制阀被设计成一个单阀,它与在图中没有显示的输送磨蚀和腐蚀介质的系统例如分离机的送料口 2的主要部件构成一体。阀腔100中的一个入口流道3紧接着送料口 2后面,并以卡套或法兰与进料口 2连接。进口流道3下游布置了阀座组合,包含有阀座支撑5,内阀座6和外阀座7,后者处于阀座6的下游。阀座7后紧接着有出口流道8,通过卡套9与阀腔100和阀座7连接。出口流道8则经过卡套或法兰与下游管道连接。
阀塞12被设计进入内阀座6中,在末端指向内阀座6部分形成一个阀头。阀塞12经由填料支撑单元或者说轴套14导向,阀塞12的与流向相反的另一端与连接件或者连接轴15连接,连接轴15申进连接支架16中,该连接支架设计的象一个灯笼架。连接支架16进而与驱动控制阀的液动执行机构17连接。内阀座6包括一个由碳化钨材料制成的短小的嵌入体,并顺介质流方向略呈渐细的锥形,并叠压以相同形式渐细的阀座支撑5上,见图3。除了阀座6和7以及阀塞12和阀头13之外,控制阀I的外部件基本由钢或不锈钢构成。在图3中所示控制阀I之阀座部分剖面图6中,阀塞12和阀头13为一体式整体碳化钨材料结构。阀头13具有较短的半圆形的球状轮廓,当阀门关闭时,伸入具有按照嵌入体形状设计的渐细的锥度的内阀座6中。在进料口 3到阀座5的中间的内阀座6中有围绕阀塞12的隔墙19,这个区间的介 质流将受到半圆形球状轮廓20的影响。因在侧视图中看不到该部分,故为虚线。在图4中,控制阀I结构下的按照第二种具体阀座6的设计,阀头13呈杯状,并有多条开槽21,阀头13中空的内部是根据流线的方向设计的。开槽均是对称相向分布的,所以在图4中只能看到一条21。开槽21是沿阀塞12运动的方向并朝杯状阀头13的外壁分布的。图5是基于控制阀I的阀座区域6的第三种具体设计,在内阀座6之中的嵌入体18的结构是一个多级减压段22,也就是说控制阀I在打开状态下,介质依次流过扩展段23,收缩段24,扩展段25后,压力逐步降低。图6所示为在介质流向扩展出口流道结构8,整体碳化钨的内衬部件26,由因科镍合金材料的径向弹簧27支撑在流道壁上。图7所示为控制阀I的在第一种具体结构下的外阀座7,显示在介质流向上的阀座6下游减压段28迅速扩展膨胀,从阀座6到出口流道8的过渡段为小半径的杯形结构。图8所示为嵌入外阀座7中的一个由碳化钨球体31构成的床体30,这个由碳化钨球体31构成的床体30,通过入口侧和出口侧的筛板32,33,34限制流体。筛板32和34上的孔35是方形的,一方面碳化钨球体可以摞在筛孔35上,而介质仍然可以流经孔35。当然,球体31的粒径要大于筛孔35。在出口一侧是两个叠加的筛板33和34。第一块筛板34由整体碳化钨构成,第二块筛板33由耐热钢构成。第二块筛板33上的筛孔与第一块筛板34的筛孔重合,以保证介质的流道。图9至11所示的双联控制阀I包含阀腔100,它也是大尺寸阀部36的主要部件,而小尺寸阀部37也在用一个阀腔100里面。大尺寸阀部36设计为柱塞结构,作为开关调节阀,而从属的小尺寸阀部37作为调节阀。前述单个阀体参考号与大尺寸阀部36的相当,而小尺寸阀部37组件如果相同,则标注“a”。双联控制阀的相同的单个部件不再描述,可以参考前面对于单个阀门的讨论。在阀腔100上,布置有进口流道3,这是阀36和37的共用部分。小尺寸阀部37的纵轴38与大尺寸阀部36的纵轴39之间,成一约20度的倾斜角
α ο
附图标号说明
1控制阀31 碳化钨球体
100阀腔32 筛板
2。输料口33 筛板
3。进口流道34 筛板
4。卡套35 筛孔
5。阀座支撑36 大尺寸阀部 6。内阀座37 小尺寸阀部
7。夕卜阀座38 纵轴
8。出口流道39 纵轴
9。卡套α 角
10。卡套
Ho连接法兰
12阀塞 13阔头
14插入式包裹型支架,
15阀塞连接件16笼式连接部件17液压驱动
18嵌入部件
19阀壁
20流路轮廓21开槽22减压段23扩展段24收缩段25扩展段26内衬部件27碟状弹簧28减压段29扩展段
30球体床
权利要求
1.控制阀(I),特别是角型控制阀和双联控制阀,还有直通阀和Y型控制阀,在温度高于500摄氏度,压差高于IOOBar的磨蚀和腐蚀性介质中的控制应用,更适合于排放或高压热分离器,中压热分离器和真空蒸馏塔的降压调节,尤其是加氢和煤液化的特殊需要,基本结构是包括入口流道(3),还有带碳化钨衬里的出口流道(8),布置在他们两者之间的阀座(6,7),带有控制特性阀头的阀塞,有可能阀座(6,7)和阀头(13)也是碳化钨的,其特征如下 -阀塞(12)和阀头(13)为一体式整体碳化钨结构, -阀头(13)最好为缩短的近似半圆球控制轮廓或者, -阀头(13)具有杯状外形,有一条或多条开槽,中空部分朝向下游, -如果需要,在入口流道⑶至内阀座(6)的中心围绕阀塞(12)的一个近似半球形的流量特性的保护阀壁伸入阀腔内,使流体绕过阀壁和阀塞, -如有需要,阀腔,阀座(6)和包裹型支撑(14)可以按照从阀门入口到阀座(6)的连续缩径的结构,以保护阀座(6)不受到蒸发回流的影响, -如有需要,在阀座(6,7)间和/或者出口流道⑶中布置减压段, -在适当的位置,在出口流道(18)和/或者阀座出,7)间至少安装一个新式碟型弹簧支撑在流道壁和阀座之间,和/或者采用皮革包裹以对抗震动, -在阀座(7)和/或者出口流道(8)末端,如果需要,安装一个碳化钨球体床作为一个压力分解的选择。
2.如权利要求I的控制阀,其特征是杯状阀头(13)的外壁上有和阀塞(12)运动方向一致的开槽(21),分布在杯状阀头(13)外壁周围。
3.如权利要求I的控制阀,其特征是杯状阀头(13)的内部空间与阀座(6)—样呈现出按照相同角度的扩展。
4.如权利要求I的控制阀,其特征是在阀座(6,7)间和或者出口流道(8)中,减压段(22,28)在介质流向上交替出现扩展和收缩。
5.如权利要求I的控制阀,其特征是在介质流道方向上,从属与阀座出,7)的减压段(28)在出口流道⑶中有一个迅速的膨胀,在此处,阀座(6,7)向出口流道⑶的过渡呈现为具有小半径的杯状结构。
6.如权利要求I的控制阀,其特征是设计为倾斜的径向弹簧的蝶型弹簧(27)由因科镍合金构成。
7.如权利要求I的控制阀,其特征是由碳化钨球体(31)构成的床体(30),通过入口侧和出口侧的筛板(32,33,34)限制流体,筛板32和34上的筛孔(35)是方形的。
8.如权利要求7的控制阀,其特征是在出口一侧至少布置有两个叠加的筛板(33,34),第一块筛板(34)由整体碳化钨构成,第二块筛板(33)由耐热钢构成,第二块筛板(33)上的筛孔(35)与第一块筛板(34)的筛孔(35)重合,第一块筛板(34)的筛孔(35)比第二块筛板(33)上的筛孔(35)略小,同时第二块筛板(33)上的筛孔(35)成圆锥状扩展。
9.如权利要求7的控制阀,其特征是阀座(5)和填料支撑(14)在六路方向上呈现出略微锥形渐细,他们相互挤压,同时阀腔(100)也有略微锥形渐细的设计。
10.如权利要求I的控制阀,其特征是阀门部件,尤其是内件,不是采用碳化钨,而是采用例如SiN(氮化硅),SiC (碳化硅),或者碳化物与陶瓷的的混合物。
11.如权利要求I的控制阀,其特征是在碳化钨或陶瓷部件与钢制阀体及阀座支撑部件之间有短包裹型支架或类似的阻尼装置。
12.如权利要求I的控制阀,其特征是内件部分(5,6,7,12,13和14)能够在不拆卸连接件,支架和液压驱动的前提下被取出。
13.如权利要求12的控制阀,其特征是连接件或支架(16)为了维护和修理做了延长和扩展。
14.如权利要求13的控制阀,其特征是液压驱动(17)可以用来从阀腔(100)内拉出内件(5,6,7,12,13)。
15.如权利要求I的控制阀,其特征是所涉及碳化钨至少含有10%成分为钴或镍的粘合剂,大小均匀,粘合剂受到一种特殊固化涂层的保护。
16.如权利要求I的控制阀,其特征是由一个大尺寸阀部(36)和一个或多个小尺寸阀部(37)构成的双联控制阀,在此,大尺寸阀部(36)为可调节的柱塞阀,小尺寸阀部(37)为一个控制阀。
17.如权利要求16的控制阀,其特征是小尺寸阀部的纵轴(37)向大尺寸阀部的纵轴(36)倾斜,夹角(α)以20°为宜。
18.如权利要求16的控制阀,其特征是小尺寸阀部(37)可以作为脉动控制或开关控制阀门。
19.如权利要求16的控制阀,其特征是入口流道(3)被分成两部分,在阀座^,6a)之前不会出现截面积加大。
20.如权利要求16的控制阀,其特征是大尺寸阀部(36)被设计成可以在不进行调节的情况下至少承受最大流量的80%,而最大流量的20%可调。
21.如权利要求16的控制阀,其特征是小尺寸阀部(37)被设计成可以在控制状态下满足最大流量的20%流通能力。
全文摘要
本发明涉及一种控制阀1,特别是角型控制阀和双联控制阀,用于对热分离器和真空蒸馏塔进行降压调节的极端控制应用。阀塞12和阀头13为一体式整体碳化钨结构。另外,该控制阀在整个控制阀领域中包含有不同的结构。例如,可以将阀腔100、阀座6和轴套14选择性地设计成这样,使得从阀门入口到阀座6的内腔空间形成连续的渐进变窄,从而避免阀座处蒸发时形成倒流。进一步地,双联控制阀1包含有一个大尺寸阀部36和至少一个小尺寸阀部37,其中大尺寸阀部36设计为开关调节阀,而小尺寸阀部37设计为调节阀。
文档编号F16K25/00GK102713383SQ201180004600
公开日2012年10月3日 申请日期2011年6月6日 优先权日2010年8月20日
发明者马丁·弗兰克 申请人:术富仪表设备制造有限公司
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