平衡式调节阀的制作方法

本实用新型涉及一种平衡式调节阀。

背景技术：

调节阀应用于严苛工况条件下的系统中，主要有火电厂、核电站、供热系统和其它高温、高压水和蒸汽系统等行业。

现有技术中的平衡式调节阀中的密封件通过给定较大的轴向预紧压缩量来达到密封效果。现有技术中的平衡式调节阀，由于通过压紧达到密封效果，实际使用过程会出现输出力过大的情况，并且密封面磨损严重，长时间使用后会产生泄漏，造成阀寿命缩短等情况。现有技术中的平衡式调节阀中的双阀座式阀芯属于过定位形式，很难达到良好的密封效果。

综上，现有技术中的平衡式调节阀具有密封效果较差、密封圈寿命较低的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的平衡式调节阀密封效果较差和密封圈寿命较低的缺陷，提供一种平衡式调节阀。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种平衡式调节阀，包括一阀芯、一阀笼和一阀笼压盖，所述阀芯滑设于所述阀笼，所述阀笼压盖嵌设于所述阀笼的一端且所述阀笼压盖的外壁面贴合于所述阀笼的内壁面，其特点在于，所述阀笼的内壁面具有一支撑台，所述阀笼压盖的底部和所述支撑台之间形成有一容置空间，一金属密封圈套设于所述阀芯并位于所述容置空间内，且所述金属密封圈压设于所述支撑台，所述金属密封圈上设有一环形凹槽，所述环形凹槽将所述金属密封圈分隔成一内密封圈和一外密封圈，所述内密封圈和所述外密封圈均具有一球形面，所述外密封圈的球形面抵接于所述阀笼的内壁面；

当所述平衡式调节阀处于关闭状态时，所述内密封圈的球形面抵接于所述阀芯的外壁面；

当所述平衡式调节阀处于打开状态时，所述内密封圈的球形面与所述阀芯的外壁面相分离；

当所述平衡式调节阀处于流闭状态时，所述环形凹槽的开口朝向所述支撑台；

当所述平衡式调节阀处于流开状态时，所述环形凹槽的开口朝向所述阀笼压盖的底部。

所述金属密封圈的外密封圈的球形面抵接于所述阀笼的内壁面，实现所述金属密封圈的径向定位；所述金属密封圈设于所述支撑台上，实现所述金属密封圈的轴向定位。当所述平衡式调节阀处于关闭状态时，所述内密封圈的球形面抵接于所述阀芯的外壁面，所述阀芯与所述阀笼之间处于密封状态。所述环形凹槽的开口方向与所述平衡式调节阀是处于流闭状态还是处于流开状态相关。当所述平衡式调节阀处于流闭状态且所述平衡式调节阀处于关闭状态时，所述金属密封圈上端压力为介质出口压力，所述金属密封圈下端所述环形凹槽内的压力为介质进口压力，由于介质进口压力大于介质出口压力，所述金属密封圈下端与上端的压力差使得所述环形凹槽向外扩张，从而实现良好的密封效果。当所述平衡式调节阀处于流开状态且所述平衡式调节阀处于关闭状态时，所述金属密封圈上端压力为介质进口压力，所述金属密封圈下端所述环形凹槽内的压力为介质出口压力，由于介质进口压力大于介质出口压力，所述金属密封圈上端与下端的压力差使得所述环形凹槽向外扩张，从而实现良好的密封效果。从而，所述金属密封圈具有良好的压力自密封效果。

当处于密封状态时，所述金属密封圈通过所述外密封圈的球形面抵接于所述阀笼的内壁面、通过所述内密封圈的球形面抵接于所述阀芯的外壁面，所述金属密封圈与所述阀笼、所述阀芯的接触为线接触，密封等级较高。

另外，由于所述金属密封圈的外密封圈抵接于所述阀笼的内壁面，所述金属密封圈径向方向能够较好地定位，当所述阀芯由于介质的流入而产生轻微变形时，所述金属密封圈的内密封圈对所述阀芯具有导向作用，使得所述阀芯与所述金属密封圈能够较好地实现自对中。

较佳地，所述阀芯上设有一避让部，所述避让部用于当所述平衡式调节阀处于打开状态时，使所述内密封圈的球形面与所述阀芯的外壁面相分离；

所述阀芯的外壁面与所述内密封圈的球形面的抵接处为所述阀芯的密封部，所述避让部中靠近所述密封部的一端与所述密封部之间的距离为2～3mm。

较佳地，所述避让部为一倒角面。

较佳地，所述避让部为一避让槽。

所述避让部减少了所述阀芯从所述金属密封圈中打开的行程，使得所述金属密封圈在所述阀芯打开后很快便能与所述阀芯脱离，减小了所述阀芯打开或关闭的过程中的摩擦力，减少了所述金属密封圈的磨损，延长了所述金属密封圈的寿命。

较佳地，所述支撑台包括多个子支撑台或一支撑圆环，其中，多个所述子支撑台位于所述阀笼的同一横截面上，所述支撑圆环的横截面与所述阀笼的横截面平行。

当所述支撑台包括多个所述子支撑台时，在实现轴向定位的前提下，能够节省材料，降低成本；当所述支撑台包括所述支撑圆环时，轴向定位效果更好。

较佳地，所述金属密封圈的顶部与所述阀笼压盖的底部之间形成有一间隙。

所述间隙使得所述金属密封圈与所述阀笼压盖之间间隙配合，所述金属密封圈在轴向方向上没有预紧力，进一步减少了所述金属密封圈的磨损，延长了所述金属密封圈的寿命。

较佳地，所述外密封圈与所述阀笼的内壁面之间过盈配合。

所述外密封圈与所述阀笼的内壁面之间过盈配合，能够可靠地对所述金属密封圈进行径向定位。

较佳地，所述金属密封圈的材质为镍基合金；

或，所述金属密封圈的材质为Inconel 601。

镍基合金为抗高温材料，能够较好地适用于400℃以上的高温工况。

较佳地，所述外密封圈的壁厚为0.5～1mm，所述内密封圈的壁厚为0.5～1mm。

所述金属密封圈为薄壁件，刚度较小，能够对金属的高温变形起到良好的弹性补偿作用，使得所述金属密封圈能够较好地适用于400℃以上的高温工况。

若所述外密封圈的壁厚、所述内密封圈的壁厚过大，则在介质压力的作用下，所述金属密封圈的环形凹槽很难扩张或扩张量非常小，密封效果较差。若所述外密封圈的壁厚、所述内密封圈的壁厚过小，则在介质压力的作用下，所述金属密封圈很容易发生塑性变形，不再具备弹性补偿功能，同样影响密封效果。

较佳地，所述平衡式调节阀还包括一阀座，所述阀笼的另一端压设于所述阀座，所述阀座具有一第一锥形面，所述阀芯的端部具有一第二锥形面；

当所述平衡式调节阀处于关闭状态时，所述第二锥形面抵接于所述第一锥形面，所述阀芯的端部抵接于所述阀座；

当所述平衡式调节阀处于打开状态时，所述第二锥形面与所述第一锥形面相分离，所述阀芯的端部与所述阀座相分离。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

(1)阀芯与阀笼之间采用具有环形凹槽的金属密封圈，利用压力差实现密封，具有较好的自密封效果；

(2)所述阀芯上设有避让部，使得当所述平衡式调节阀处于打开状态时，所述金属密封圈能够快速与所述阀芯脱离，减少对所述金属密封圈的磨损，提高了所述金属密封圈的寿命；

(3)所述金属密封圈的材质采用镍基合金，使得所述平衡式调节阀能够适用于高温工况。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的平衡式调节阀处于流闭状态的结构示意图。

图2为图1中A部分的局部放大结构示意图。

图3为本实用新型一较佳实施例的平衡式调节阀处于流开状态的结构示意图。

图4为图3中B部分的局部放大结构示意图。

图5为本实用新型一较佳实施例的平衡式调节阀中密封圈的结构示意图。

附图标记说明：

1：阀芯

11：第二锥形面

12：避让部

2：阀笼

21：支撑台

3：阀笼压盖

4：阀座

41：第一锥形面

5：容置空间

6：金属密封圈

61：环形凹槽

62：内密封圈

621：球形面

63：外密封圈

631：球形面

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

图1为平衡式调节阀处于流闭状态的结构示意图，图3为平衡式调节阀处于流开状态的结构示意图。其中，介质的流动方向向着平衡式调节阀的打开方向时，称为流开；介质的流动方向向着平衡式调节阀的关闭方向时，称为流闭。

如图1和图2所示，平衡式调节阀包括阀芯1、阀笼2、阀笼压盖3和阀座4，阀芯1滑设于阀笼2，阀笼压盖3嵌设于阀笼2的一端且阀笼压盖3的外壁面贴合于阀笼2的内壁面，阀笼2的另一端压设于阀座4，阀座4具有第一锥形面41，阀芯1的端部具有第二锥形面11。其中，当所述平衡式调节阀处于关闭状态时，第二锥形面11抵接于第一锥形面41，阀芯1的端部抵接于阀座4；当所述平衡式调节阀处于打开状态时，第二锥形面11与第一锥形面41相分离，阀芯1的端部与阀座4相分离。

如图1-4所示，阀笼2的内壁面具有支撑台21，阀笼压盖3的底部和支撑台21之间形成有一容置空间5，金属密封圈6套设于阀芯1并位于容置空间5内，且金属密封圈6压设于支撑台21。如图5所示，金属密封圈6上设有环形凹槽61，环形凹槽61将金属密封圈6分隔成内密封圈62和外密封圈63，内密封圈62具有球形面621，外密封圈63具有球形面631。其中，外密封圈63的球形面631抵接于阀笼2的内壁面；当所述平衡式调节阀处于关闭状态时，内密封圈62的球形面621抵接于阀芯1的外壁面；当所述平衡式调节阀处于打开状态时，内密封圈62的球形面621与阀芯1的外壁面相分离。如图1和图2所示，当所述平衡式调节阀处于流闭状态时，环形凹槽61的开口朝向支撑台21；如图3和图4所示，当所述平衡式调节阀处于流开状态时，环形凹槽61的开口朝向阀笼压盖3的底部。

金属密封圈6的外密封圈63的球形面631抵接于阀笼2的内壁面，实现金属密封圈6的径向定位；金属密封圈6设于支撑台21上，实现金属密封圈6的轴向定位。环形凹槽61的开口方向与所述平衡式调节阀是处于流闭状态还是处于流开状态相关。当所述平衡式调节阀处于流闭状态且所述平衡式调节阀处于关闭状态时，金属密封圈6上端压力为介质出口压力，金属密封圈6下端环形凹槽61内的压力为介质进口压力，由于介质进口压力大于介质出口压力，金属密封圈6下端与上端的压力差使得环形凹槽61向外扩张，从而实现良好的密封效果。当所述平衡式调节阀处于流开状态且所述平衡式调节阀处于关闭状态时，金属密封圈6上端压力为介质进口压力，金属密封圈6下端环形凹槽61内的压力为介质出口压力，由于介质进口压力大于介质出口压力，金属密封圈6上端与下端的压力差使得环形凹槽61向外扩张，从而实现良好的密封效果。从而，金属密封圈6具有良好的压力自密封效果。

当处于密封状态时，金属密封圈6通过外密封圈63的球形面631抵接于阀笼2的内壁面、通过内密封圈62的球形面621抵接于阀芯1的外壁面，金属密封圈6与阀笼2、阀芯1的接触为线接触，密封等级较高。

另外，由于金属密封圈6的外密封圈63抵接于阀笼2的内壁面，金属密封圈6径向方向能够较好地定位，当阀芯1由于介质的流入而产生轻微变形时，金属密封圈6的内密封圈62对阀芯1具有导向作用，使得阀芯1与金属密封圈6能够较好地实现自对中。

在本实施方式中，如图1-4所示，支撑台21为支撑圆环，所述支撑圆环的横截面与阀笼2的横截面平行。

在其他实施方式中，支撑台21也可以包括多个子支撑台，其中，多个所述子支撑台位于阀笼2的同一横截面上。

在本实施方式中，如图2和图4所示，金属密封圈6的顶部与阀笼压盖3的底部之间形成有间隙，外密封圈63与阀笼2的内壁面之间过盈配合。

所述间隙使得金属密封圈6与阀笼压盖3之间间隙配合，金属密封圈6在轴向方向上没有预紧力，进一步减少了金属密封圈6的磨损，延长了金属密封圈6的寿命。外密封圈63与阀笼2的内壁面之间过盈配合，能够可靠地对金属密封圈6进行径向定位。

在本实施方式中，外密封圈63的壁厚为0.5mm，内密封圈62的壁厚为0.5～1mm；金属密封圈6的材质为Inconel 601，也可为其他镍基合金。在其他实施方式中，外密封圈63的壁厚、内密封圈62的壁厚可取0.5～1mm之间的任意值。

镍基合金为抗高温材料，金属密封圈6为薄壁件，刚度较小，能够对金属的高温变形起到良好的弹性补偿作用，使得金属密封圈6能够较好地适用于400℃以上的高温工况。

在本实施方式中，如图1-4所示，阀芯1上设有避让部12，避让部12用于当所述平衡式调节阀处于打开状态时，使内密封圈62的球形面621与阀芯1的外壁面相分离，阀芯1的外壁面与内密封圈62的球形面621的抵接处为阀芯1的密封部。其中，在本实施方式中，避让部12为倒角面，所述倒角面靠近所述密封部的一端与所述密封部之间的距离为3mm。

在其他实施方式中，避让部12可以设置为其他能够提高避让空间的结构形式，如避让槽。

避让部12减少了阀芯1从金属密封圈6中打开的行程，使得金属密封圈6在阀芯1打开后很快便能与阀芯1脱离，减小了阀芯1打开或关闭的过程中的摩擦力，减少了金属密封圈6的磨损，延长了金属密封圈6的寿命。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。