新型特性可变式计量V型球阀及其计量方法与流程

本发明涉及了一种v型球阀，尤其是涉及了一种新型特性可变式计量v型球阀及其计量方法，可对流经阀芯内部的流体流量进行计量。

背景技术：

v型球阀不仅结构简单、密封性好，而且在一定的公称尺寸范围内具有体积小、重量轻、材料消耗少、安装尺寸小，操作简便、易实现快速启闭，调节性能优良等优点，是近十几年来被广泛应用于调节阀门使用。

v型球阀的使用非常广泛，使用品种和数量仍在不断扩大，并且向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命、优良的调节性能，以及一阀多功能方向发展。随着工业的发展，对于v型球阀的功能要求越来越高。

目前，大多数v球阀在流体管路中只用作切断、截止和以调节流量的作用。然而，随着阀门行业的发展，v球阀的功能越来越难以满足市场的需求。以及今年来，v型球阀所具有优良的调节性能被广泛应用，但流量计量需要借助其他的仪器仪表来完成。

管路中阀门和流量计绝大多数是分开安装，对于生产企业来说，增加了制造成本，在企业之间的竞争很难形成强有力的优势；对于用户来说，不止增加了购买成本，还增加了安装精度误差，不能根据流体流量对阀门进行实时调节。随着石化工业的发展，管路中v型球阀和流量计的数目数以万计，v型球阀和流量计的数目之多一方面增加了成本，另一方面增加了安装精度误差。

技术实现要素：

为了增加v型球阀的功能，降低v型球阀和流量计安装精度误差，本发明的目的在于将v型球阀和计量功能有效结合，提出了一种新型特性可变式计量v型球阀及其计量方法，达到调节流量的作用，又可以测量出经过阀门的流量。

本发明采用的技术方案：

一、一种新型特性可变式计量v型球阀：

本发明球阀包括中间段阀体、左螺纹套筒、右螺纹套筒、左阀体和右阀体，中间段阀体、左阀体和右阀体均为筒形结构，左阀体和右阀体的一端分别固定连接在中间段阀体的两端，左阀体和中间段阀体连接端面之间设有左密封圈，右阀体和中间段阀体连接端面之间设有右密封圈；左阀体和右阀体另一端分别与左螺纹套筒和右螺纹套筒的一端螺纹连接，左螺纹套筒和右螺纹套筒的另一端通过螺纹分别连接有左螺纹法兰和右螺纹法兰，左螺纹套筒和右螺纹套筒上分别安装有阀前压力传感器和阀后压力传感器；中间段阀体内装有右阀芯与左阀芯，右阀芯与左阀芯通过沉头螺钉固定连接，右阀芯顶端与阀杆下端固定连接，阀杆上端穿出中间段阀体后与组合驱动机构连接。

所述的左阀芯上具有v型锥角开口，通过替换具有不同v型锥角开口的左阀芯改变球阀调节特性。

所述的左螺纹套筒和右螺纹套筒侧壁上均开有通孔，通孔处安装压力传感器，阀前压力传感器安装在右螺纹套筒的通孔中并伸入到右螺纹套筒内，阀后压力传感器安装在左螺纹套筒的通孔中并伸入到左螺纹套筒内。

所述的左阀体和右阀体的一端均通过螺杆和螺母分别固定连接在中间段阀体的两端并同轴安装，使得左阀体、右阀体和中间段阀体三者连接在一起，可实现完全拆卸，方便维护和更换零件。

所述的阀前压力传感器和阀后压力传感器与组合驱动机构连接。

组合驱动机构具体由驱动阀门转动的电动机构和流体流量计量结构组成。电动机构通过阀杆驱动阀芯同步转动，调节阀门达到不同开度，阀门前后的的压力传感器把测量数据输入组合电动机构，通过流体流量计量结构，显示出通过阀门的流量。

二、一种新型特性可变式计量v型球阀的计量方法：

采用所述球阀，通过阀前压力传感器和阀后压力传感器检测获得中间段阀体前后的阀前压力p1和阀后压力p2，再根据流体密度计算得到经过球阀的流量。

所述球阀的流量采用以下公式计算：

△p＝p1-p2

其中，kv—左阀芯的流量系数，ρ—流体密度(单位为kg/m³)。

替换所述左阀芯，根据每一种左阀芯的流量系数计算得到不同开度下经过球阀的流量，实现计量。

v型球阀的主要结构是锥角，锥角结构决定v型球阀的调节性能。左阀芯为不同锥角的可替换阀芯，因此本发明可以实现v型球阀的特性可变性。

本发明具有的有益效果是：

本发明除了具备v型球阀基本功能，还增加了流量计量功能，增加了阀门的多样性。即满足一般v性球阀的优良的调节性能，具有等比调节特性，并且可通过改变可替换阀芯部分，来改变调节性能。同时，阀门前后压力传感器采集压力，经过信号处理，达到流量计量效果。

本发明节约了成本，实现一个阀门，多种调节特性，满足不同工况条件下的使用。

本发明是完全可拆卸式阀门，方便维护和更换零部件，可使用于带有法兰的管道上，又可以使用在螺纹管道上，增加v型球阀的使用范围。

本发明可满足石油和化工等领域的需求，并且满足流量调节范围广。

附图说明

图1是本发明v型球阀的结构示意图。

图2是右阀体一侧结构示意图。

图3是左阀体一侧结构示意图。

图4是中段阀体结构示意图。

图5是左阀芯结构示意图。

图6是右阀芯结构示意图。

图7是可替换左阀体示意图。

图8是左螺纹套筒结构示意图。

图9是左螺纹法兰结构示意图。

图中：左螺纹法兰1、左螺纹套筒2、中间段阀体3、阀杆4、组合驱动机构5、阀前压力传感器6、右螺纹法兰7、右螺纹套筒8、右阀体9、螺杆10、螺母11、右密封圈12、右阀芯13、沉头螺钉14、左阀芯15、左阀体16、左密封圈17、阀后压力传感器18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括中间段阀体3、左螺纹套筒2、右螺纹套筒8、左阀体16和右阀体9，中间段阀体3、左阀体16和右阀体9均为类似筒形结构，左阀体16和右阀体9分别如图2、3所示，中间段阀体3如图4所示，左阀体16和右阀体9的一端分别固定连接在中间段阀体3的两端，左阀体16和中间段阀体3连接端面之间设有左密封圈17，右阀体9和中间段阀体3连接端面之间设有右密封圈12，使得中间段阀体3两端被左阀体16和右阀体9压紧形成密封。

如图8所示，左阀体16和右阀体9两端周面均设有外螺纹，左阀体16和右阀体9另一端分别与左螺纹套筒2和右螺纹套筒8的一端螺纹连接，如图8和图9所示，左螺纹套筒2和右螺纹套筒8的另一端也通过螺纹分别连接有左螺纹法兰1和右螺纹法兰7，左螺纹套筒2和右螺纹套筒8上分别安装有阀前压力传感器6和阀后压力传感器18。

中间段阀体3内装有右阀芯13与左阀芯15，右阀芯13与左阀芯15分别如图5和图6所示，右阀芯13中部开有用于阀杆插入连接的凹槽，一端面为阶梯孔，阶梯孔侧面开有通孔，左阀芯15一端面的凸台侧面开有安装孔，沉头螺钉14穿过通孔后连接到安装孔使得右阀芯13与左阀芯15相固定连接。右阀芯13顶端与阀杆4下端固定连接，阀杆4上端穿出中间段阀体3后与组合驱动机构5连接，通过组合驱动机构5经阀杆4带动右阀芯13和左阀芯15同步转动。

如图7所示，左阀芯15上具有v型锥角开口，通过替换具有不同v型锥角开口的左阀芯15改变球阀调节特性。

如图8所示，左螺纹套筒2和右螺纹套筒8侧壁上均开有通孔，通孔处安装压力传感器，压力传感器和通孔之间密封连接，阀前压力传感器6安装在右螺纹套筒8的通孔中并伸入到右螺纹套筒8内，阀后压力传感器18安装在左螺纹套筒2的通孔中并伸入到左螺纹套筒2内，阀前压力传感器6和阀后压力传感器18均连接到组合驱动机构5。

左阀体16和右阀体9的一端均通过螺杆10和螺母11分别固定连接在中间段阀体3的两端并同轴安装，使得左阀体16、右阀体9和中间段阀体3三者连接在一起，可实现完全拆卸，方便维护和更换零件。

最终使得得左阀体16、右阀体9、中间段阀体3、左螺纹套筒2和右螺纹套筒8均同轴安装相连通，左螺纹套筒2外端为进口，右螺纹套筒8为出口，如图1所示。

本发明的计量实施过程是：

采用本发明球阀，通过阀前压力传感器6和阀后压力传感器18检测获得中间段阀体3前后的阀前压力p1和阀后压力p2，再根据流体密度计算得到经过球阀的流量：

△p＝p1-p2

其中，kv—左阀芯15的流量系数，ρ—流体密度。

具体实施中替换左阀芯15，替换不同v形开口角，如图7所示，根据每一种左阀芯15的流量系数计算得到不同开度下经过球阀的流量，实现计量。

由此可见，本发明将v型球阀和计量功能有效的结合不仅可以降低生产成本，并且可以通过替换v型锥角部分实现调节性能可变计量v型球阀。同时，本发明可以实现完全拆卸，方面阀门维护和更换，对于提高阀门的功能多样性有着非诚重要的实际意义。