喷嘴止回阀的制作方法

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喷嘴止回阀的制作方法

本发明涉及喷嘴止回阀。用于气体和液体介质的止回阀使用于例如气体和液体管道,以尽可能快地自动停止反向流动,而无需任何致动,从而防止包括水锤、诸如泵之类的设备的损坏以及管线液体和气体的混合在内的问题。喷嘴止回阀,有时也称为轴向止回阀,比其他类型的止回阀诸如双板止回阀和回转止回阀更快地起作用。反向流动开始时阀能够闭合的速度越快,则在开始向回流动的流体突然停止时冲击将会越少。



背景技术:

喷嘴止回阀的一般原理是使用这样的阀瓣:阀瓣响应于在正常流动方向上对抗通常是弹簧的关闭力的流体流动而轴向移动。当流动被关闭时,阀瓣轴向移动以进行密封并防止反向流动。喷嘴止回阀最常见的设计使用伞形活塞来密封流路。申请人及其关联公司Noreva GmbH使用伞形设计的密封阀瓣,用于公称直径至多为12英寸(30cm)的较小的阀门尺寸。对于较大的尺寸,申请人和Noreva GmbH使用喷嘴止回阀设计,喷嘴止回阀设计包括在主体的上游侧轴向定位在阀体中的喷嘴,喷嘴止回阀设计提供可由环形封闭件封闭的环形流动通道。环形阀瓣通常通过将阀瓣推向关闭位置的板簧来保持就位。德国实用新型DE 20214781U1中给出了这种布置的一个例子。其他制造商使用用于所有阀门尺寸的伞形活塞管阀瓣。

有许多有时气体流量很低的管道应用。在低气体流量期间,伞形阀瓣因其重量而不能打开,或者可能花费很长时间在半闭合位置,并且因此流动系数和压力损失与阀被指定和设计的正常流动条件非常不同。使用伞形阀瓣的一些制造商在孔径较大的阀上具有连接到伞形阀瓣的防旋转销,以在长时间内使阀瓣停止旋转,在该时间段内,阀瓣既不完全打开也不完全关闭。

相比于具有伞形阀瓣的等效阀而言,具有支承在板簧上的环形阀瓣的Noreva阀具有轻得多的阀瓣。阀瓣的轻度在允许快速关闭方面是重要的,这减轻了当已经开始向回流动的流体突然停止时发生的冲击。板簧支承件是一种更复杂的布置,即使在经受流体紊流和脉动流动时阀在指定流动条件以外运行的情况下,也要求确保平稳运动并尽量使阀瓣的振动最小化,以便限制这种振动可能造成的自身损伤的风险。

Noreva GmbH的德国实用新型DE 202010010935和Cameron国际公司的EP 2405163A1公开了在喷嘴止回阀中安装环形阀瓣的替代方式。在这种布置中,环形阀瓣形成有连接到中心筒的三个径向臂,该中心筒布置成在从喷嘴沿下游方向轴向突出的延伸部上轴向移动。环形阀瓣组件可以对抗弹簧的阻力从环形流动通道被密封的闭合位置移动到完全打开位置,在完全打开位置中,环形阀瓣抵靠位于喷嘴下游的扩散器的上游端。这种阀瓣布置比支承在板簧上的环形阀瓣重,但仍比尺寸相当的阀的伞形阀瓣明显较轻。

对于阀要被使用的给定范围的流量和压力条件,阀瓣的行程、阀关闭位置和阀完全打开位置之间的移动以及弹簧强度由制造商调节。对于伞形盘阀和具有支承在板簧上的环形阀瓣的阀,这种调节只能在制造商的工厂进行。

上文引用的Cameron国际公司的EP 2405163A1公开了一种喷嘴止回阀,其包括阀体、用于提供环形流动通道的布置在阀体的上游端中的喷嘴、以及从喷嘴下游侧突出的轴向轴。具有连接到中心筒的三个径向臂的轴向阀瓣安装在轴上。弹簧和间隔件还有扩散器在轴向阀瓣下游也安装在轴向轴上,间隔件包括用于接收环形阀瓣的径向臂的槽,间隔件的外壁限定第一流动通道的内圆周,扩散器的内壁限定第一流动通道的外圆周。第二环形流动通道由扩散器的外壁和阀体的内壁限定。EP 2405163A1建议对于不同类型的流动条件可以使用不同的间隔件设计。据认为间隔件中较短或较长的槽允许容易地重新配置环形阀瓣的行程。扩散器相对于环形流动通道的位置由轴向轴的长度确定。通过减小间隔件中的槽长度来减小密封阀瓣的移动范围将导致密封阀瓣在扩散器主体不远处停止,这将破坏通过第二流动通道进行的平滑流动。



技术实现要素:

本发明使得能够在喷嘴下游定位扩散器,从而限定相对于喷嘴移动的环形通道,以增加或减少阀关闭位置和阀打开位置之间的密封阀瓣的行程,其中在阀打开位置中,密封阀瓣以简单可靠的方式与扩散器接触。

根据本发明,提供一种喷嘴止回阀,包括:

阀体;

喷嘴,所述喷嘴布置在阀体内并限定环形流体通道;

环形阀瓣,所述环形阀瓣布置在阀体内并且构造成相对于阀体沿轴向方向移动以打开和关闭流体通道;和

间隔件,所述间隔件布置成使得环形阀瓣相对于阀体沿轴向方向可移动的最大距离由间隔件的轴向长度决定。

本发明允许用户通过用不同长度的间隔件来更换间隔件从而改变阀瓣的行程。此更换可以在用户现场轻松进行,不需要将阀返回至制造商。如果用户需要改变安装阀的设备的操作条件,则这样可节省用户的时间和成本。

附图说明

现在将仅通过参考附图的非限制性示例来描述本发明,其中:

图1是根据本发明的喷嘴止回阀的剖面分解图。

图2是根据本发明的喷嘴止回阀的分解立体图。

图3是根据本发明的喷嘴止回阀的剖面侧视图。

具体实施方式

在图中,下列数字用于表示以下内容:

10 阀体

11 阀体阀座

12 法兰端,上游

13 法兰端,下游

20 喷嘴

21 喷嘴本体

22 喷嘴腹板

23 喷嘴上游面

24 喷嘴下游面

25 喷嘴阀座

26 喷嘴下游轴向延伸部

27 喷嘴螺栓孔

28 喷嘴导套和阀瓣筒槽

30 阀瓣

31 阀瓣密封环

32 阀瓣安装筒

33 阀瓣弹簧接收筒

34 阀瓣腹板

40 扩散器

41 扩散器弹簧座

42 扩散器间隔件座

50 弹簧

60 导套

70 系紧螺栓

71 系紧螺栓舌片垫圈

80 间隔件

90 环形流动通道

91 第一流动通道

92 第二流动通道

在描述中,上游或上游端用于通过参考从上游到下游端通过阀的正常流来识别位置。

在图3中,图的下半部分描绘了处于关闭位置的阀,上半部分描绘了处于打开位置的阀。

参考图1-3,根据本发明的示例性喷嘴止回阀包括阀体10,阀体10装配有喷嘴20,喷嘴20包括喷嘴本体21和多个径向喷嘴腹板22,多个径向喷嘴腹板22将喷嘴本体21与阀体10的内部连接。有利地,阀体10和喷嘴20可以形成为单个铸件。图中显示阀体具有上游法兰端12和下游法兰端13,以用于阀体与相邻管道的连接。可以使用其他连接端(焊接端,对接端)。喷嘴本体21具有沿下游方向从中心点发散的喷嘴上游面23和沿下游方向会聚的喷嘴下游面24。喷嘴20还包括下游轴向延伸部26。喷嘴轴向延伸部26可以方便地与喷嘴本体20一体地形成,并且更期望喷嘴轴向延伸部26形成为具有阀体10和喷嘴本体20的单个铸件的一部分。或者,喷嘴下游轴向延伸部26可以单独设置并适当地附接到喷嘴本体20。

密封阀瓣30包括阀瓣密封环31和阀瓣筒32、33,阀瓣筒32、33包括阀瓣安装筒32和阀瓣弹簧接收筒33,筒32、33和阀瓣密封环31通过多个阀瓣腹板34连接。密封阀瓣30在喷嘴下游轴向延伸部26上安装为允许密封阀瓣30的轴向运动。有利地,如图所示,导套60可以布置在喷嘴下游轴向延伸部26和阀瓣安装筒32之间。导套60的材料可以选择为提供减小的摩擦,以便于密封阀瓣30的轴向移动。阀瓣弹簧接收筒部分33在阀瓣安装筒部分32的下游并且具有比阀瓣安装筒部分32更宽的内径,以容纳螺旋弹簧50并且避免与导套60接触,使得只有阀瓣安装筒部分32与导套60滑动接触。

具有与导套60的外径基本相同的外径的中空的基本呈圆柱形的间隔件80位于导套60的下游,并且用于确立扩散器40的轴向位置。扩散器40的轴向位置又决定密封阀瓣30相对于阀关闭位置的最大轴向移动,在阀关闭位置中密封阀瓣30的上游面接触阀座,阀座由阀体10的阀座部分11和喷嘴20的喷嘴下游面24上的喷嘴阀座部分25形成。弹簧50的下游端位于扩散器弹簧座41中。间隔件80的下游端位于扩散器间隔件座42中。整个组件使用系紧螺栓70、系紧螺栓舌片垫圈71和形成在喷嘴20中的喷嘴螺栓孔27来保持。

如图3最清楚示出的,喷嘴20的外部和阀体10的内部一起形成环形流动通道90。在图3的上半部分所示的打开位置,该环形流动通道在下游变为第一流动通道91和第二流动通道92。第一流动通道91限定在阀体10的内表面和扩散器40与阀瓣30的外表面之间。第二流动通道92由喷嘴下游面24的外表面和扩散器40和阀瓣30的内表面以及阀瓣筒32/33的外表面限定。当正常流被中断时,密封阀瓣30将被沿上游方向轴向推动而脱离扩散器40,并与阀体阀座11和喷嘴阀座25接触,从而防止反向流动。

阀的行程--即阀关闭位置和阀打开位置之间的移动--可以通过使用具有不同长度的间隔件80而容易地改变,较短的间隔件用于较短行程,其中在阀关闭位置中密封阀瓣30位于其最接近阀的上游端的位置处并且与阀体阀座11和喷嘴阀座25密封接触,在阀打开位置中密封阀瓣30的下游面与扩散器40的上游面接触。还可以期望用较短或较长的弹簧50替换弹簧50以用于较短或较长的间隔件80,以实现最佳的打开和关闭特性。通过提供适当深度的喷嘴螺栓孔27,相同的系紧螺栓70可以与不同长度的间隔件80一同使用。或者,较短或较长的系紧螺栓70可以与较短或较长的间隔件80一同使用。在未示出的备选实施方式中,当使用较短的第一间隔件80时,可以在扩散器40的下游设置第二圆柱形间隔件,以便使长度相同的系紧螺栓70的使用与较短和较长的第一间隔件80适应。

密封阀瓣30在图1中最清楚地示出。阀瓣密封环31可以如图所示具有上游面大致平坦的形状,上游面在外周边缘和内边缘上具有返回倒角。或者,环可以基本呈环面形状(toroidal)或半环面形状(semi-toroidal)。可以选择阀瓣密封环的下游面的角度来优化流动和密封特性。

为了优化密封阀瓣30的稳定性和轴向运动的自由度,密封阀瓣30的质心布置成居中地位于阀瓣安装筒32与导套60之间的接触区域范围内的轴向点处。最优选地,质心位于沿着阀瓣安装筒32位于大约中间轴向位置处,例如在与阀瓣安装筒32的中点相距阀瓣安装筒32的25%长度的范围内,更优选地在与阀瓣安装筒32的中点相距阀瓣安装筒32的10%长度的范围内。

为了允许安装导套60并且允许阀瓣安装筒32朝向阀关闭位置的轴向移动,也就是说密封阀瓣30朝向阀体的上游端的轴向移动,可以在能够容纳导套60和阀瓣安装筒32的尺寸的喷嘴20的下游端形成圆柱形槽28。通过将阀瓣腹板34安装在阀瓣弹簧接收筒部分33上,其中阀瓣弹簧接收筒部分33位于阀瓣安装筒部分32的下游并且具有比阀瓣安装筒部分32的内径和导套60的外径更宽的内径,阀瓣腹板34不会妨碍密封阀瓣30朝向阀关闭位置的轴向移动,并且阀瓣腹板34允许密封阀瓣30的质心布置在与导套60滑动接触的阀瓣安装筒部分32的长度范围内。

使用安装用于在喷嘴下游轴向延伸部26上轴向移动的密封阀瓣30避免了伞形密封阀瓣(太重而不能打开,缓慢打开,旋转)和板簧支承的阀瓣(颤动)的低流动性或间歇流动的缺点,特别是当密封阀瓣30以平衡方式安装时,阀瓣30的重心是轴向的并且在筒32的使筒32与导套60接触的范围内。环31的密封阀瓣30组件、筒32、33和腹板34不必比没有桶和腹板的环形阀瓣明显较重,并且比相同尺寸的伞形密封阀瓣要轻得多。24英寸(60cm)的简单环形设计的密封阀瓣(没有用于安装在板簧上的筒或腹板的环形阀瓣)、如本文所述的具有中心筒和腹板的环形阀瓣和伞形阀瓣的比较示于表1中。关于图1至3所述的阀瓣和Noreva传统环形阀瓣之间的重量差异只增加20%,这与重量增加200%的伞形阀瓣形成对比。

表1

除了比具有筒和腹板的阀瓣明显较重和响应较慢之外,伞形阀瓣不以本发明预期的方式平衡。伞形阀的活塞端通常可滑动地容纳在圆柱形衬套中。轴向移动由衬套引导,但是是以不平衡的方式进行的,因为伞形阀瓣的质心不在衬套范围内。这种不平衡的引导可能最终导致部件磨损和阀门粘着的危险,并且不会自由地在阀打开和阀关闭位置之间移动。

虽然具有筒/腹板的环形阀瓣不像没有筒/腹板的环形阀瓣那样轻,但是其优点是提供轴向范围上的平衡引导,这一点是通过将质心布置在正确的位置来实现的。

因此,可以通过提供一种喷嘴止回阀来实现平衡引导,该喷嘴止回阀包括:

阀体10;

喷嘴20,喷嘴20居中布置在阀体10的上游端内并通过多个腹板22连接到所述阀体10,所述喷嘴具有沿下游方向从中心位置发散的上游面23和沿下游方向会聚的下游面24,并且喷嘴还包括下游轴向延伸部26;

流体通道90,流体通道90由喷嘴的外表面和阀体的内表面限定;

导套60,导套60安装在所述喷嘴轴向延伸部26上;

环形阀瓣30,环形阀瓣30包括通过多个腹板33连接到中心筒32的阀瓣密封环31,所述筒安装在所述导套上,以用于环形阀瓣30相对于阀体的轴向移动,从而打开和关闭流体通道90;

扩散器40,扩散器40布置在阀体80的下游侧内;

弹簧50,弹簧50布置在环形阀瓣30和扩散器40之间;

其中,环形阀瓣30的质心沿着阀瓣30的中心轴线位于筒32与导套60滑动接触的轴向位置处。

优选地,环形阀瓣30的质心沿着阀瓣30的中心轴线位于和筒32的与导套60滑动接触的部分的中点相距筒32的与导套60滑动接触的部分的20%长度的范围以内的轴向位置。更优选地,环形阀瓣30的质心沿着阀瓣30的中心轴线位于与导套60滑动接触的筒32的部分的中点处的轴向位置。

使用具有筒和腹板的环形阀瓣进一步提供了用于容易调节阀的行程的布置。通过在需要时随着弹簧50和系紧螺栓70的长度改变圆柱形间隔件80的长度的简单方法,可以延长或缩短扩散器40的上游面和阀座区域之间的距离。这具有延长或缩短阀的行程的结果,从而适应不同的流量要求。这种变更可以很容易地在现场进行,并且不需要将阀返回工厂。

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