圆半径的一半，在切出第一级阀芯的一侧切口后，在圆柱对侧180°的等高位置切去相同的一片，如此就形成了最上部的第一级阀芯；沿第一级阀芯下切面向下留出第二个不切断的过渡段；按切出第一级阀芯的方法切出第二级阀芯，只是第二级阀芯的矩形切面与第一级的矩形切面是垂直的；按上述方法留出第三个过渡段后依次加工出第三级阀芯，第三级阀芯矩形切面又与第二级阀芯的矩形切面垂直；第三级阀芯之后不再有过渡段，而是将其余未加工部分按图3阀芯CAD图加工成末级对数特性阀芯；该柱状对切结构的阀芯，使得结垢层附着在其表面时已经是被分割成小块的了，小块的结垢层更易被剪切清理；而为了提高剪切效果，上面三级阀座的剪切面均设计成锐利面，且采用高性能硬质合金材料制备，从而达到良好的清除污垢的效果。
[0021]其中，所述带有多级阀座的阀笼4对柱状对切的多级阀芯5进行全行程导向并在全行程范围内形成单增的流量特性曲线。当执行机构带动阀芯5产生位置变化时，阀门流阻及流量发生变化，多级阀座对多级阀芯5表面结垢层进行剪切清理；当阀门向关阀方向运动，多级阀芯先到达关位置并形成“间隙流”，此“间隙流”在末级阀座3与末级阀芯之间的压力已经很低，处在小开度的对数特性的最末级阀芯对流经的“间隙流”继续调节，就实现了非常平滑的小流量段调节曲线和非常小的控制阀最小可控流量。
[0022]本实用新型所述的抗结垢大可调比的控制阀门，其工作原理为(以四级阀芯和带三级阀座的阀笼为例):当四级阀芯的上面三级阀芯的过渡段与阀座对齐重合时，该三级阀芯与阀座形成关闭状态。该状态下，上面三级阀芯与对应阀座之间均存在间隙，介质可以从这些间隙流过，形成“间隙流”。此时，当四级阀芯在阀杆的作用下向上提起时，阀芯与阀座的从关闭状态逐渐打开，也即阀门开度逐渐变大，直到在全行程处达到阀门的最大流量。当四级阀芯由全开位置向下运动时，阀门开度逐渐变小，直至阀芯的过渡段开始与阀座对齐重合，此时，四级阀芯的上面三级阀芯与对应的阀座均已进入了关闭状态。此时，末级阀芯和末级阀座还未实现完全关闭，二者之间存在一定开度；当四级阀芯继续下行时，末级阀芯与末级阀座的开度越来越小直至完全关闭，形成整个阀门的关闭。由于上面三级阀芯的过渡段和相应的阀座均具有一定高度，因此从上面三级阀芯与阀座开始进入关闭状态到末级芯与末级阀座完全关闭的这段行程中，上面三级阀芯与阀座始终处于全关状态的。
[0023]在上面三级阀芯与阀座刚关闭时，介质的压力基本都作用在这三级阀芯阀座上了，“间隙流”流到末级阀芯阀座时压力已经很低了，因此在多级阀芯继续向下直到末级阀芯末级座完全关闭这一段行程，末级阀芯末级阀座能够对间隙流继续进行了非常精细的调节，使得整个控制阀门的最小可控流量出奇的小，整个阀门的可调比也达到了常规调节阀的三倍以上。
[0024]本实用新型所述的抗结垢大可调比控制阀门，针对油田污水蒸汽因脏污结垢严重、控制阀压差大及不同的采油周期蒸汽负荷变化非常大的特点，针对性地采用了柱状对切结构的多级降压阀芯阀座，一方面能很好地将整块大面积难以清除的阀芯表面结垢分割成与阀芯表面形状一致的若干个小块，方便阀门在运行中利用阀座对阀芯表面的擦刮作用很轻易地将阀内件表面的被分隔成小块的结垢剪切清理干净，同时多级降压形式的阀门结构能很好地适应阀门前后大压差的工况场合且将控制阀噪音降至正常范围；而末级阀芯则采用了对数流量特性曲线的设计，这样就使得阀门在小开度时能避免出现柱状对切阀芯开始到达关闭位置后出现的不可控的“间隙流”，充分利用了末级对数特性曲线阀芯优异的小流量控制特性，对出现的“间隙流”在末级阀芯压降很小的状况下继续进行调节，实现了控制阀门非常小的最小可控流量，也因此实现了与常规控制阀门相比三倍以上的可调比。实践也证明本新型所述的控制阀门彻底解决了油田污水蒸汽控制阀在实际使用中出现的所有问题。
【主权项】
1.一种抗结垢大可调比的控制阀门，包括阀体和阀盖，所述阀盖通过垫片与阀体顶部形成密封结合，所述阀体内的阀腔配置有带多级阀座的阀笼，所述阀笼底部设有末级阀座，所述阀笼内腔设置有与阀笼相匹配的多级阀芯。2.根据权利要求1所述的抗结垢大可调比的控制阀门，其特征在于，所述阀笼带有三级阀座，所述阀芯为四级阀芯。3.根据权利要求1所述的抗结垢大可调比的控制阀门，其特征在于，所述末级阀座通过垫片密封固定在所述阀腔底部的出口周缘。4.根据权利要求1所述的抗结垢大可调比的控制阀门，其特征在于，所述多级阀芯的上部三级阀芯均为柱状对切结构，最末一级阀芯采用对数流量特性。5.根据权利要求1所述的抗结垢大可调比的控制阀门，其特征在于，所述阀笼、末级阀座及多级阀芯材质均为硬质合金。6.根据权利要求1所述的抗结垢大可调比的控制阀门，其特征在于，所述阀芯顶部连接的阀杆通过上下导向套管和上下填料函组件形成密封和导向。
【专利摘要】本实用新型提供了一种抗结垢大可调比的控制阀门，包括阀体和阀盖，所述阀盖通过垫片与阀体顶部形成密封结合，所述阀体内的阀腔配置有带多级阀座的阀笼，所述阀笼底部设有末级阀座，所述阀笼内腔设置有与阀笼相匹配的多级阀芯；所述多级阀座和多级阀芯配合共同完成正常范围的控制阀门介质流通量的调节，而当上部几级阀芯座处于关闭位置以后，由末级阀座和末级阀芯配合对控制阀门上部几级阀芯座产生的泄漏量继续进行小流量调节并且可以实现严格切断功能。本实用新型所述的抗结垢大可调比的控制阀门具有低噪音、大可调比和抗污垢的特点。
【IPC分类】F16K1/36, F16K1/04, F16K1/32
【公开号】CN204961851
【申请号】CN201520352273
【发明人】杨镇纲
【申请人】杨镇纲
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年5月25日