专利名称：宽域半浮球蒸汽疏水阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有用浮子控制的凝汽阀，特别是用倒置敞开钟型的浮子控制的凝汽阀。
蒸汽系统因散热或热交换产生的大量凝结水必须及时排放，否则由于凝结水的存在使热交换效率降低，影响蒸汽潜热充分利用，甚至酿成水击事故。为能自动排放凝结水和防止蒸汽泄漏，所有的用汽设备的出口端及蒸汽管道上都必须配置疏水阀。
常用的机械型疏水阀由阀座、浮子和阀瓣组成，浮子与阀座通道之间的接触面为闭合面，该闭合面处的阀座通道口径为圆形，阀瓣与浮子联动，浮子致动使疏水阀启闭。对于要求排水量大的疏水阀，其阀座通道截面、浮子尺寸相应增大，致使阀的体积、重量同时增大。为缩小阀的体积，可增设杠杆增幅或差压式阀瓣，但阀的结构趋于复杂。
日本专利JP－017724提供一种半浮球蒸汽疏水阀，80年代中期日本TLV公司按照该专利技术生产出命名为UFO疏水阀系列产品，该阀的结构如
图1所示，由阀体1、阀盖2、阀座3、阀座通道4、滤网5、滤网托6、发射台7、导管8、浮子9以及螺栓10构成，其中带有阀座通道4的阀座3与阀盖2用螺纹连接，导管8竖向布置在阀体1上，其上端部周面上开有若干个通孔，浮子9为半球状壳体，兼作阀瓣，顶部开有一个小气孔，罩在导管8的上方，用于搁置浮子9的发射台7倾斜地布置在导管8的外侧，滤除杂质用的滤网5与滤网托6连为一体，旋入阀体1的下部，阀盖2用螺栓10固定在阀体1上，浮子9与阀座3之间的接触面为闭合面。当浮子9内侧有足够蒸汽时，浮子9上浮，阀座通道4闭合，阻止蒸汽泄漏；当凝结水进入浮子9内时，由于部份蒸汽凝结成水，部份蒸汽和不凝气体一起从顶部逸出，浮子9浮力减小而下沉，凝结水从阀座通道4排出。
UFO疏水阀由于浮子半径远大于阀座通道孔径，具有杠杆增幅作用，结构也较为紧凑，是疏水阀技术的一大突破，是市场上的畅销产品。日本专利产品UFO疏水阀的缺陷在于(1)系列产品随公称排水量增大，阀的体积快速增大；(2)由于阀压力复盖范围较窄，抗压力波能力差，导致系列产品所需的规格增多。
产生上述缺陷的主要原因是阀座通道采用圆形截面，其临界开阀条件近似表达式为( (π)/4 d2·△P) (d)/2 ＝(W－F)( (D)/2 cosα) ………(1)式中 d－闭合面处阀座通道孔径；△P－工作压差，即蒸汽压力与出口背压之差；W－半球浮子重量；D－半球浮子直径；F－设计给定临界开阀时浮子所受浮力；α－阀座轴线与铅垂方向夹角，45°。
理论分析和试验结果表明UFO疏水阀，采用的半浮球直径必须随排水量增大而大幅度增大，即阀的体积和重量大幅度增大；压力复盖范围小，抗压力波能力差。
本发明的目的在于设计一种体积小、压力复盖范围宽、抗压力波能力强的宽域半浮球蒸汽疏水阀。
本发明的宽域半浮球蒸汽疏水阀，其总体结构和材料与UFO疏水阀相同，示于图2，包括阀体1，阀盖2，阀座3，阀座通道4，滤网5，滤网托6，发射台7，导管8，浮子9以及螺栓10。其中带有阀座通道4的阀座3底部垫有密封片，采用若干个螺钉将阀座3紧固在阀盖2上。其特征是在闭合面处阀座通道4口径采用扁平形；阀座通道4所复盖的闭合面为局部球面，这里的扁平形是指闭合面处通道口径的纬向最大弧长大于经向最大弧长，为增强阀座3的机械强度，延长阀的使用寿命，在阀座通道4内可设置若干个加强筋。
对于截面为长方形的阀座通道4，其临界开阀条体近似表达式为(bH·△P) (H)/2 ＝(W－F)( (D)/2 cosα)……… (2)式中b－阀座通道闭合面处纬向弧长；H－阀座通道闭合面处经向弧长；其余符号与(1)式相同。
对于方程式(1)和(2)，设定b＝H＝d，两方程式左方近于相等。此时，UFO疏水阀和本设计的疏水阀的排水量、半浮球直径D、半浮球自重W等参数近于相等，以此作为比较基准。若△P和W值一定，要增大排水量，即扩大阀座通道的截面积，前者增大通道直径d，后者H值不变，增大b值，要满足临界开阀条件，前者半浮球直径D随d三次方增大，后者半浮球直径D随b一次方增大，虽然两者的半浮球直径都必须增大，但UFO疏水阀的半浮球直径增大的幅度比本发明的疏水阀大得多，且阀要求的排水量越大，两者差越大，本发明的优点越加突出。两者比较数据列于表1。
理想的W－△P特性线应为水平直线，斜率为零。这样，采用同一个半浮球，在任意压差下都能满足开阀条件，即压力复盖范围趋于无穷大，实际上这是不可能达到的。斜率越小，阀的工作特性越好，采用同一个半浮球，压力复盖范围越宽，抗压力波能力越强，即不易出现半浮球自重W偏重或偏轻的情况，偏重则阀关闭不好，偏轻则阀难以打开。在维持半浮球直径D不变，要增大排水量倍数时，以增加半浮球自重W满足临界开阀条件。在半浮球直径D不变，同等增大排水量倍数和满足开阀条件下，本发明的W－△P特性线明显优于现有技术。
图3为半浮球蒸汽疏水阀的W－△P特性线。图中A1、A2为本发明的W－△P特性线，B1、B2为现有阀的W－△P特性线。按半浮球中蒸汽占半高度时的浮力计算。
A1、B1的条件是阀座通道截面面积S0皆为12.6mm2，半浮球直径D皆为100mm。对于A1，通道截面为矩形，b＝6.14mm，H＝2.07mm；对于B1，通道截面为圆形，d＝4mm。
A2、B2的条件是阀座通道截面面积皆为4S0，半浮球直径D皆为100mm。对于A2，通道截面为矩形，b＝12.6mm，H＝4mm；对于B2，通道截面为圆形，d＝8mm。
图3可见，对于A1线，蒸汽压力每波动0.1MPa，半浮球自重W只修正3.6g，同等情况下，B2线半浮球自重W应修正7.5g。实际产品中，半浮球自重W是一定的，因此A1的抗压力波能力比B1强。
图3可见，A2可以在压力1.0MPa以下工作，而B2只能在压力0.5MPa以下工作，不仅A2的抗压力波动能力比B2强，更重要的是A2的工作范围比B2宽。
同现有技术比较，本发明具有以下突出优点1.阀排水量增大，半浮球的尺寸，本方案以一次方的线性方式增大，而现有技术则以三次方指数方式增大，对于要求排水量相当大的阀，本方案显示出极大的优越性。
2.W－△P工作特性显著优于现有技术，特性线斜率小，压力复盖范围宽。抗压力波能力强，可以用规格较少的系列产品替代规格甚多的原系列产品。
3.体积小、规格少，制造成本大幅度降低。
表1
表权利要求1.一种宽域半浮球蒸汽疏水阀，包括阀体1，阀盖2，阀座3，阀座通道4，滤网5，滤网托6，发射台7，导管8，浮子9以及螺栓10，其中带有阀座通道4的阀座3固定在阀盖2上，导管8竖向布置在阀体1上，其上端部周面上开有若干个通孔，浮子9为半球状壳体，兼作阀瓣，顶部开有一个小气孔，罩在导管8的上方，用于搁置浮子9的发射台7倾斜地布置在导管8的外侧，滤除杂质用的滤网5与滤网托6连为一体，旋入阀体1的下部，阀盖2用螺栓10固定在阀体1上，浮子9与阀座3之间的接触面为闭合面；当浮子9内侧有足够蒸汽时，浮子9上浮，阀座通道4闭合，阻止蒸汽泄漏；当凝结水进入浮子9内时，由于部份蒸汽凝结成水，部份蒸汽和其他不凝气体一起从顶部小孔逸出，浮子9浮力减小而下沉，凝结水从阀座通道4排出，其特征在于在闭合面处阀座通道4口径采用扁平形。
2.根据权利要求1的疏水阀，其特征在于所述的闭合面处通道口径的纬向最大弧长大于经向最大弧长。
3.根据权利要求1或2的疏水阀，其特征在于所述的阀座通道4内可设有若干个加强筋。
专利摘要本方案提供一种宽域半浮球蒸汽疏水阀，其特征是阀座通道载面采用扁平型，具有体积小，压力覆盖范围宽，抗压力波能力强，造价低等优点，易用较少规格的系列产品替换原规格甚多的系列产品，从而改善产品结构，提高市场竞争能力，广泛适用于各种用汽设备和蒸汽系统的场合。
文档编号F16T1/00GK2129369SQ9221508
公开日1993年4月7日 申请日期1992年1月20日 优先权日1992年1月20日
发明者冷光尧, 李嘉贵, 金博文, 冷文军 申请人:冷光尧, 冷文军