一种旁路无泄漏的自控回流阀的制作方法

本发明属于自控回流阀技术领域，具体涉及一种适合于液体介质的旁路能进行密封的自控回流阀。

背景技术：

泵出口安装保护阀，当泵运行在大流量状态时，保护阀主路止回阀芯打开，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，主路止回阀芯关闭，旁路开启，流量全部由旁通出口排出。实现主路和旁通随工艺流量的变化进行切换。

现有泵保护阀为一种t形结构三通阀，其壳体通常由上下两部分通过主路中法兰和密封垫、紧固件联接而成，壳体上半部分装有导杆螺套，壳体下半部分设有主路、旁路两个阀腔，并装有旁通套筒，在导杆螺套和旁通套筒之间安装有主路止回阀芯，在上半部分壳体和主路止回阀芯之间设有主路弹簧，主路止回阀芯下部为开有小孔的套筒，通过主路止回阀芯的运动带动开孔套筒运动从而实现主旁路切换。该类型泵保护阀存在如下缺陷：

1)主路止回阀芯套筒与旁通套筒间的配合为间隙配合，主路流体通过间隙能够进入旁路，在使用过程中旁路始终有缝隙流问题。

2)套筒按给定参数开孔完成后，旁路流量不能根据泵参数和工艺参数的变化进行在线调节。

3)壳体分为上下两部分，需要在中法兰处进行密封，并用紧固件压紧。对于高温、高压、低温等恶劣工况，存在中法兰泄漏的风险，且大口径阀门检修困难。

4)主路止回阀芯的节流形面在阀体上，造成阀体壁厚不均，加工难度较大，从而使整台阀门的制造周期延长。

鉴于现有技术中的自控回流阀技术方案中存在的上述问题，亟需研制了 一种适合于液体介质的旁路能进行密封的自控回流阀，从而解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适合于液体介质的旁路能进行密封的自控回流阀。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案如下：

一种旁路无泄漏的自控回流阀，阀体为三通式t型结构，阀体内设有连通主路进口与主路出口的主路阀腔和连接主路进口与旁路出口的旁路阀腔；阀体的上端设有支撑盘，支撑盘和阀体之间为间隙配合，支撑盘通过内六角螺钉固定在阀体主路出口并用密封垫进行密封；导杆螺套通过间隙配合安装在支撑盘上，并用以下方式中的一种固定：翻边铆接、焊接；阀体内设有主路阀座，在阀体和支撑盘之间安装有主路止回阀芯；主路止回阀芯通过与导杆螺套的间隙配合导向并悬挂在主路阀座上；导杆螺套与主路止回阀芯的上腔内装有主路弹簧；阀体内装有导向套筒，导向套筒和阀体为间隙配合，并通过紧定螺钉固定在阀体的旁路阀腔内，旁路阀座固定在导向套筒上；旁路阀座与导向套筒为过盈配合，装配时旁路阀座冷装配到导向套筒中，此配合间隙靠密封圈一进行密封；阀杆和旁通阀阀头连接以后穿过导向套筒，阀杆的上端和阀杆调节头连接；阀杆调节头的外径大于导向套筒头部的内径，阀杆通过阀杆调节头悬挂在导向套筒上；通过阀杆调节头调节阀杆的长度，使旁路全开状态下旁路阀座的节流面积发生变化，根据泵参数和工艺参数的变化对旁路最大流量在系统设定的范围内进行调整，原有结构的自控回流阀旁路在加工完成后，无法根据泵参数和工艺参数的变化在线调节旁路最大流量。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：阀体和旁路阀体之间安装多级减压孔板，旁路可通过多级孔板减压形式承受较高的旁路压差，适应于较高扬程泵的最小流量保护场合。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：主路止回 阀芯与导向套筒的间隙通过密封圈二进行密封，密封圈二通过挡圈和挡板进行固定；实现主路阀腔和旁路阀腔的完全隔离，不存在间隙泄漏问题。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：阀杆的上端和阀杆调节头之间的连接方式为以下方式中的一种：内螺纹连接、外螺纹连接、销钉连接。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：旁通阀阀头和阀杆之间的连接方式为以下方式中的一种：铆接、焊接、销钉连接；上述连接方式为铆接、销钉连接方式中的一种时，旁通阀阀头和阀杆的配合间隙用密封圈一进行密封。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：所述阀杆、旁通阀阀头之间没有机械联接驱动，完全依靠自控回流阀中的介质液动力驱动，液动力方向恒为主路开启方向，阀杆在阀门工作过程中恒具有主路开启方向的不平衡力。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：在主路止回阀上设置调节形面一和调节形面二，降低了调节形面的加工难度。

进一步的，如上所述的一种旁路无泄漏的自控回流阀，其中：所述的阀杆调节头与主路止回阀芯在旁路完全关闭之后分离，旁路关闭不影响主路止回阀芯的进一步开启，使自控回流阀主路压损控制在工艺允许的范围内。

本发明相对现有技术的有益效果在于：

1.本发明通过采用液动力驱动的旁通阀阀头、阀杆的全新结构，解决原有泵保护阀采用间隙配合难以实现密封的问题，实现了阀门工作过程中旁路无泄漏。

此外，因为解决了旁路的泄漏问题，实现了泵保护阀内部主、旁路阀腔完全分离，保证阀杆动作可靠。

2.本发明通过阀杆调节头对阀杆长度进行调节，可以对旁路阀座的节流 面积进行调节，实现加工完成后旁路最大流量一定范围内可在线调节，原有结构的自控回流阀旁路在加工完成后，无法调节旁路最大流量。

3.本发明将节流形面放在主路止回阀芯上，降低了形面加工难度。

4.本发明阀体为一体式，省去了中法兰密封件和紧固件，减少了中法兰泄漏风险，且松开支撑盘螺钉便能轻松拆阀，检修方便。

5.本发明阀杆的轴向运动完全依赖介质所提供的液动力，且液动力方向始终为主路开启方向，使阀杆能紧随主路止回阀芯的启闭进行运动，从而保证了主旁路的准确切换。

6.本发明中旁通阀阀头和旁路阀座接触后，由液动力作为密封力，从而使旁路密封可靠。

7.本发明中旁路完全关闭之后由于旁通阀阀头受到阀座的阻碍作用使阀杆无法随主路止回阀芯继续开启而上升，阀杆调节头与主路止回阀芯分离，旁路的关闭不会影响主路止回阀芯的进一步开启，从而使正常工艺流量运行时自控回流阀的主路压损能控制在工艺允许的范围以内。

8.本发明中自控回流阀旁路出口的连接形式灵活，有栽丝、法兰连接、及旁路口径可据用户要求进行设计的带有旁路中法兰的旁路无泄漏自控回流阀结构。

9.本发明中旁路可通过应用多级孔板减压形式承受较高的旁路压差，使其同时也适应于较高扬程泵的最小流量保护场合。

10.本发明中自控回流阀壳体可根据用户需求做成铸件和锻件两种形式，从而在非标设计和工期较紧的情况下突显出较大技术优势。锻件形式壳体优先采用一体式结构，如用户有特殊需求或口径很小，一体式阀体难以加工时，亦可做成两体式，结构灵活多变。

11.本发明中阀杆和旁通阀阀头的联接形式有焊接、铆接、螺纹联接等多种形式，具体可按工况需求选取。

12.本发明中旁路最大流量可以通过阀杆调节头改变阀杆长度进行调节，随着阀杆长度变化，阀座节流面积(图5中a-a截面)发生变化，从而使旁路最大流量随之变化。阀杆调节头有螺纹(内置或外置)形式和档位可调的槽销连接等形式，它们的共同特点是：当通过调节螺纹或槽销使阀杆总长变长时，阀座节流面积变大，旁路最大流量变大，反之减小。

13.本发明中旁路止回阀可内置，且不受旁路结构的限制。

附图说明

图1栽丝形式旁路无泄漏自控回流阀结构示意图；

图2旁路全开状态旁路无泄漏自控回流阀示意图；

图3切换状态时的旁路无泄漏自控回流阀示意图；

图4主路全开状态的旁路无泄漏自控回流阀示意图；

图5旁路最大流量调节示意图；

图6旁路法兰连接结构的旁路无泄漏自控回流阀结构示意图；

图7带旁路中法兰的旁路无泄漏自控回流阀结构示意图；

图8带多级减压结构的旁路无泄漏自控回流阀结构示意图；

图9一体式锻件壳体的旁路无泄漏自控回流阀结构示意图；

图10两体式锻件壳体的旁路无泄漏自控回流阀结构示意图；

图11铆接形式阀杆旁通阀阀头结构示意图；

图12焊接形式阀杆旁通阀阀头结构示意图；

图13销钉连接形式阀杆旁通阀阀头结构示意图；

图14内螺纹阀杆调节头形式示意图；

图15外螺纹阀杆调节头形式示意图；

图16槽销阀杆调节头形式示意图；

图17带旁路中法兰的无泄漏自控回流阀内置旁路止回结构示意图；

图18旁路法兰连接结构的无泄漏自控回流阀内置旁路止回结构示意图。

图中：1阀体，2主路止回阀芯，3导杆螺套，4支撑盘，5主路弹簧，6导向套筒，7旁路阀座，8旁通阀阀头，9阀杆，10密封圈一，11紧定螺钉，12内六角螺钉，13密封垫，14密封圈二，15挡板，16阀杆调节头，17挡圈，18带旁路出口法兰阀体，19密封圈三，20旁路阀体，21螺母，22螺柱，23减压孔板，24一体式锻造阀体，25控制套管，26上阀体，27下阀体，28内置控制套管，29旁路止回阀座，30节流孔板，31旁路弹簧，32旁路衬套，33调节形面一、34调节形面二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提出的一种旁路无泄漏的自控回流阀进行进一步介绍：

如图1所示，一种旁路无泄漏的自控回流阀，阀体1为三通式t型结构，阀体内设有连通主路进口与主路出口的主路阀腔和连接主路进口与旁路出口的旁路阀腔。支撑盘4和阀体1之间为间隙配合，并用内六角螺钉12固定在阀体1主路出口并用密封垫13进行密封。导杆螺套3通过间隙配合安装在支撑盘4上，并用翻边铆接或焊接的方式固定。阀体1内设有主路阀座，主路止回阀芯2通过与导杆螺套3的间隙配合导向并悬挂在主路阀座上。导杆螺套3与主路止回阀芯2的上腔内装有主路弹簧5。导向套筒6和阀体1为间隙配合，并通过紧定螺钉11固定在阀体1的旁路阀腔内。主路止回阀芯2下腔与导向套筒6的间隙通过密封圈二14进行密封(见图11～13)，密封圈二14通过挡圈17和挡板15进行固定。旁路阀座7与导向套筒6为过盈配合，装配时旁路阀座7冷装配到导向套筒6中，此配合间隙靠密封圈一10进行密封。阀杆9和旁通阀阀头8联接好以后穿过导向套筒6，和阀杆调节头16通 过内螺纹(图11)、外螺纹(图12)或销联接(图13)，由于阀杆调节头16外径大于导向套筒6头部内径，因此阀杆可通过阀杆调节头16悬挂在导向套筒6上。旁通阀阀头8和阀杆9可采用铆接连接(图14)，也可采用焊接(图15)及销钉连接(图16)等形式，对于铆接和销钉连接形式，旁通阀阀头8和阀杆9的配合间隙需用密封圈一10进行密封。

如上所述的一种自控回流阀，其中：所述的壳体可根据用户需求做成铸件和锻件形式。锻件形式壳体优先采用一体式结构，如用户有特殊需求，亦可做成两体式，其结构灵活多变。

如图14所示，主路止回阀芯2与导向套筒6之间的缝隙采用密封圈二14密封，密封圈二14通过挡板15和挡圈17固定。

所述阀杆9、旁通阀阀头8之间没有机械联接驱动，完全依靠自控回流阀中的介质液动力驱动，液动力方向恒为主路开启方向，阀杆9在阀门工作过程中恒具有主路开启方向的不平衡力。泵启动前，作用在旁通阀阀头8阀杆9上的液动力为零，阀杆调节头16与主路止回阀芯2分离，阀杆调节头16与主路止回阀芯2在旁路完全关闭之后分离，落在导向套筒6上，可见阀杆调节头16不仅起到调节旁路最大流量的作用，还起到防止停泵时阀杆9掉落出阀腔的作用，旁路关闭不影响主路止回阀芯2的进一步开启，使自控回流阀主路压损控制在工艺允许的范围内。

如图2所示，泵启动后，自控回流阀主路出口下游调节阀关闭时，流经主路止回阀芯2调节形面一33和调节形面二34的流量为零，作用于主路止回阀芯2上的液动力也为零，主路止回阀芯2靠主路弹簧力(阀门垂直安装时还有主路止回阀芯2重力的作用)压紧于主路阀座上，主路止回阀芯开度(图3、图4中h)为零，阀门主路通道关闭，保证阀门主路的密封，旁通阀阀头8在不平衡力的作用下向旁路关闭方向运动，直到阀杆调节头16上端顶住主路止回阀芯2下腔，此时旁通阀阀头8不再向旁路关闭方向运动，旁 路流量达到最大，阀门状态为旁路完全开启主路完全关闭。此时阀门主路流量也即工艺所需流量为零，泵流量全部通过旁路阀座经由旁路阀腔回流，此时对应泵的再循环工况。

当现场泵参数和工艺参数有变化时，旁路最大流量可以通过阀杆调节头16在一定范围内调节阀杆9长度从而实现对旁路阀座7节流面积(即图5中截面a-a面积)的调节，对于内外螺纹调节头形式其旁路最大流量调节原理为：通过向外旋转阀杆调节头16，使阀杆9的长度变长，从而使旁路阀座7节流面积(即图5中截面a-a面积)变大，从而使旁路最大流量变大，反之变小；对于槽销调节头形式其旁路最大流量调节原理为：阀杆9上端开有多级沟槽，多级沟槽间设有轴向连接通道，而阀杆调节头16上有凸起的销，当阀杆调节头16向外级沟槽移动并到适当级沟槽时沿阀杆径向旋转自锁，阀杆9长度变长，和螺纹形式阀杆调节头16一样，使旁路阀座7节流面积(即图5中截面a-a面积)变大，从而使旁路最大流量变大，反之变小，实现自控回流阀旁路最大流量一定范围内在线调节。

如图3所示，自控回流阀主路止回阀芯2受液动力和弹簧力的作用而平衡，且液动力大小与流量成正比，与节流面积成反比。节流形面分为节流面积不同的上下两段，上段节流面积较小，下段节流面积较大。主路出口下游调节阀开启之初，随着主路流量突然增大，由于此时主路止回阀芯2节流面积很小，液动力非常大，主路止回阀芯2所受弹簧力不变，主路止回阀芯2难以维持平衡，因此只能沿液动力方向即介质流动方向运动，主路止回阀芯2上升，节流截面a-a落在调节形面一33上，节流面积较小，保证在主路流量较小的情况下，主路止回阀芯2能顺利开启，主路止回阀芯2对应开度h如图3中所示，旁通阀阀头8和阀杆9在不平衡力作用下随着主路止回阀芯2开启向旁路关闭方向运动，这个过程中阀杆调节头16与主路止回阀芯2始终保持紧贴状态。主路流量进一步增大，主路止回阀芯2继续开启，旁通阀 阀头8的上沿与旁路阀座7的锥面接触时(图4)，旁路开度为零，旁通阀阀头8和阀杆9不再运动，作用在旁通阀阀头8上的不平衡力作为液动力，保证旁路阀座7的密封。调节头16与主路止回阀芯2即将分离。此时工艺流量大于等于泵的最小需求流量，泵流量全部通过自控回流阀主路供给工艺管线，旁路回流流量为零，此时对应自控回流阀的主旁路切换的临界工况。

如图4所示，工艺所需流量进一步增大，主路出口下游调节阀开度继续增大，与图3中描述的情况一样，在主路止回阀芯2节流面积不变的情况下，液动力增大，止回阀所受弹簧力不变，主路止回阀芯2难以维持平衡，因此只能沿液动力方向即介质流动方向继续运动，主路止回阀芯2继续上升，节流截面a-a转移到调节形面二34上，节流面积较大，从而使主路弹簧在不压并的前提下压缩产生足够的弹簧力与主路液动力平衡，同时保证在主路止回阀芯全开情况下，主路流阻小，从而使自控回流阀主路压力损失控制在工艺允许的范围内。而旁通阀阀头8和阀杆9由于旁路阀座7的阻碍无法随主路止回阀芯2一起上升，旁路开度仍为零，主路止回阀芯2与阀杆调节头16分离，随着工艺管线流量达到设定点(一般位于泵的额定流量点附近)，主路止回阀芯的开度h也达到最大。此时对应自控回流阀主路全开工况。

如图6所示，旁路法兰连接结构的旁路无泄漏自控回流阀结构中，自控回流阀壳体即带旁路出口法兰阀体18旁路为法兰连接形式，一体铸造而成，以适应与旁路管道的连接要求。

如图7所示，带旁路中法兰的旁路无泄漏自控回流阀结构中，阀体1通过螺母21和螺柱22连接旁路阀体20，并用密封圈三19进行端面密封，以适应旁路管道口径的多样化的连接需求。

旁路可通过多级孔板减压形式承受较高的旁路压差，使其也适应于较高扬程泵的最小流量保护场合。如图8所示，阀体1和旁路阀体20之间安装多级减压孔板23，将泵出口压力减至背压，保证管线设备安全，以适应较高扬 程泵的最小流量保护。

本发明一种旁路无泄漏的自控回流阀，其壳体可根据用户需求做成铸件和锻件形式，从而在非标设计和工期较紧的情况下突显出较大技术优势。锻件形式壳体优先采用一体式结构，如有特殊需求，亦可做成两体式，其结构灵活多变。

如图9所示，一体式锻造阀体24上开旁路孔，由旁路开孔穿入控制套管25，控制套管25与一体式锻造阀体24焊接固定，固定时需保证导向套筒6装入后的同轴度，控制套管25上开有旁路阀腔，保证自控回流阀旁路具有回流功能。此种自控回流阀结构的优势在于壳体全部锻造或采用现成棒料，生产周期短，成本低，尤其在工期较紧和非标设计时凸显出较强的技术优势。

如图10所示，两体式锻件壳体的旁路无泄漏自控回流阀中，自控回流阀壳体由上阀体26、下阀体27、旁路阀体20三部分组成，上阀体26和下阀体27通过主路中法兰和紧固件联接而成，并靠密封圈三19进行密封，内置控制套管28靠旁路阀体20固定于下阀体27上，并靠密封圈三19进行密封。尤其适用于小口径锻件壳体或用户要求为分体式锻件壳体的场合。

旁路主路止回阀可内置，且对应于不同的旁路结构形式，旁路弹簧21可采用不同方式进行限位。旁路出口的连接形式灵活，有栽丝、法兰连接、及旁路口径可适应用户要求而变的带有旁路中法兰结构的旁路无泄漏自控回流阀。

如图17所示，对于具有旁路中法兰结构的旁路无泄漏自控回流阀，其内置旁路止回阀由旁路止回阀座29，节流孔板30，旁路弹簧31共三个零件组成，安装时需先装入旁路止回零件再装配旁路阀体20并紧定旁路中法兰紧固件，旁路弹簧31右端靠旁路阀体限位，起到防止介质由旁路管道倒灌回泵的止回作用。

如图18所示，对于无旁路中法兰的旁路无泄漏自控回流阀，其内置旁路 止回阀零件全部从旁路出口装入，其阀体上开有径向和轴向沟槽，其内置旁路止回阀由旁路止回阀座29，节流孔板30，旁路弹簧31和旁路衬套32共四个零件组成，旁路弹簧31右端靠旁路衬套32限位，旁路衬套32经由阀体上的轴向沟槽装入并在径向沟槽内旋转自锁，在起到旁路止回作用的同时防止旁路止回阀掉落。

本发明适用于工业离心泵的最小流量保护场合，能够根据主路工艺流量需求自动进行主、旁路切换，并在工艺流量超过泵的最小需求流量后彻底关闭旁路，以避免不必要的再循环流量泵功率的浪费，解决了现有自控回流阀不能进行旁路密封的问题。