一种非能动式压力自平衡闸阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种非能动式压力自平衡闸阀，它包括：所述闸阀本体开设有相互连通的第一阀腔、第二阀腔和第三阀腔，所述第三阀腔位于所述第二阀腔与所述第一阀腔的连通处；闸板机构，所述闸板机构可移动地设置于所述第三阀腔内，用于控制所述第一阀腔和所述第二阀腔的通断；所述压力平衡机构分别与所述第三阀腔和所述第一阀腔相连通；所述压力平衡机构包括与所述第一阀腔相连通的罐体、固定在罐体内的筒体和活塞，所述筒体包括一端与所述第三阀腔相连通的密封管以及与所述密封管另一端相连通的镂空管，所述活塞可滑动地设置于所述镂空管和所述密封管内。利用活塞自行感知第一阀腔和第三阀腔的压力差，无需通过其它测量装置测定，无需外力介入。
【专利说明】
一种非能动式压力自平衡闸阀
技术领域
[0001 ]本实用新型属于工业设备领域，涉及一种闸阀，具体涉及一种非能动式压力自平衡闸阀。
【背景技术】
[0002]闸阀在流体工业中应用非常广泛，且大多数闸阀在管道系统中要承受非常大的压强，所以对闸阀的力学稳定性有相当高的要求，同时也要求闸阀能在较大的压力下可以正常开启和关闭。
[0003]普通闸阀在设计时仅考虑了其在充满介质时整体所应承受的最大压强，同时也假设闸阀高压侧压力与阀腔内的压力相等。但闸阀在特殊工况下会存在“锅炉效应”，即异常工况下的外部热源作用于阀体内部，使阀腔内的实际压力大于闸板高压侧的压力，此时闸板上下游两个密封面会同时靠紧阀座，开启闸阀时则需要克服闸板与阀座间的两个摩擦力。当“锅炉效应”产生的阀腔与闸板高压侧的压力差达到一定极限，闸阀驱动机构的设计开启力矩将无法克服闸板与两个阀座间的摩擦力，致使阀门无法开启，当压力继续升高时，阀门本身的力学稳定性及密封性将会受到破坏。在实际应用中，为防止“锅炉效应”的产生，需要及时感知阀腔与闸板高压侧的压力差并及时加以平衡，但闸阀闸板高压侧与阀腔内压力差较为难以测定，且测定后如何及时卸除压力差也较为困难。
【发明内容】
[0004]本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种非能动式压力自平衡闸阀。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种非能动式压力自平衡闸阀，它包括:
[0006]闸阀本体，所述闸阀本体开设有相互连通的第一阀腔、第二阀腔和第三阀腔，所述第三阀腔位于所述第二阀腔与所述第一阀腔的连通处；
[0007]闸板机构，所述闸板机构可移动地设置于所述第三阀腔内，用于控制所述第一阀腔和所述第二阀腔的通断；
[0008]压力平衡机构，所述压力平衡机构分别与所述第三阀腔和所述第一阀腔相连通；
[0009]所述压力平衡机构包括与所述第一阀腔相连通的罐体、固定在所述罐体内的筒体和活塞，所述筒体包括一端与所述第三阀腔相连通的密封管以及与所述密封管另一端相连通的镂空管，所述活塞可滑动地设置于所述镂空管和所述密封管内。
[0010]优化地，所述压力平衡机构还包括设置于所述密封管内的弹性件;所述弹性件一端与所述活塞相连接，另一端固定在所述罐体上。
[0011]优化地，所述第一阀腔和所述第二阀腔的连通处固定有用于配合所述闸板机构的阀座。
[0012]由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点:本实用新型非能动式压力自平衡闸阀，通过在罐体内安装由镂空管和密封管组成的筒体，并在其内设置可滑动的活塞，利用活塞自行感知第一阀腔和第三阀腔的压力差，无需通过其它测量装置测定，无需外力介入，且任何时间均可自动连通和关断，自动化程度很高；当超过设定压力差即连通第一阀腔和第三阀腔，无滞后时间。
【附图说明】
[0013]附图1为本实用新型非能动式压力自平衡闸阀的结构示意图；
[0014]其中，1、闸阀本体；11、第三阀腔；12、第一阀腔；13、第二阀腔;2、阀盖;3、阀座;4、闸板机构;41、闸板;42、阀杆;5、压力平衡机构；51、罐体;52、筒体;521、镂空管；522、密封管;53、活塞;54、弹性件。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
[0016]如图1所示的非能动式压力自平衡闸阀，主要包括闸阀本体1、闸板机构2和压力平衡机构5。
[0017]其中，闸阀本体I和闸板机构2都可以采用现有结构，具体为:闸阀本体I开设有相互连通的第一阀腔12、第二阀腔13和第三阀腔11，第三阀腔11位于第二阀腔13与第一阀腔12的连通处;第一阀腔12与上游管道相连接，第二阀腔13与下游管道相连接，这样第一阀腔12内具有较高的压力，为高压侧;第二阀腔13内的压力较小，为低压侧;第三阀腔11上盖设有将其密封的阀盖2。闸板机构2包括闸板41以及与其一体连接的阀杆42，它可移动地设置于第三阀腔11内，用于控制第一阀腔12和第二阀腔13的通断。
[0018]压力平衡机构5分别与第三阀腔11和第一阀腔12相连通，它包括与第一阀腔12相连通的罐体51、固定在罐体51内的筒体52和活塞53，筒体52包括一端与第三阀腔11相连通的密封管522以及与密封管522另一端相连通的镂空管521，活塞53可滑动地设置于镂空管521和密封管522内。这样当第一阀腔12和第三阀腔11的实际压力差大于设定压力差时，筒体内介质推动活塞53移动至筒体镂空处，第一阀腔12和第三阀腔11相连通，以避免产生“锅炉效应”，消除因此造成的闸阀无法开启以及损坏等。
[0019]在本实施例中，第一阀腔12和第二阀腔13的连通处固定有阀座3，用于与闸板机构2的闸板41配合，以增强关闭状态下的闸阀的密封性能。
[0020]压力平衡机构5还包括设置于密封管522内的弹性件54;该弹性件54的一端与活塞53相连接，另一端固定在罐体51上。弹性件54的弹性力和密封管522的长度(或者弹性件54在未产生形变时，活塞53至密封管522和镂空管521连接处的距离)需要进行优选，以确保压力平衡机构5可靠运行。具体到本实施例中，所采用的罐体51的材质为304不锈钢，总长300mm、内径90mm、壁厚5mm;筒体52的材质也为304不锈钢，总长285mm、内径20mm、壁厚3mm，其镂空管521的长度为112mm;活塞53的材质为2Crl3、直径20mm、厚度10mm;弹性件54为304不锈钢弹簧，其外径为10?15mm，长度100mm，倔强系数为4000N/m;闸板机构4的型号为Z61W-160P DN500的闸阀，其公称压力16MPa。为避免“锅炉效应”使闸板41与阀座3间的摩擦力过大，设计允许第一阀腔12和第三阀腔11内最大压力差(即设定压力差)为IMPa。同时，罐体51与第一阀腔12的连通、密封管522与第三阀腔11的连通均采用Φ 14X2.5mm规格的304钢管，具体为:在闸阀本体I上开设两个孔径为14mm的圆形通孔，使其分别与第一阀腔12、第三阀腔11向对应，将上述Φ 14 X 2.5mm的钢管以承插焊接方式分别连接在闸阀本体I上。
[0021]如果设计允许第一阀腔12和第三阀腔11之间的压力差最大为Pmax(即设定压力差)，则在Pmax施加于活塞时，活塞53将拉动弹簧向第一阀腔12—侧移动，移动距离为Pmax/k，(即弹簧拉伸长度，k为弹簧的倔强系数)。施加于活塞上的压力差减小时，弹簧拉伸长度相应减小。将筒体52密封段(S卩密封管522)长度设置为(Pmax/k)+a，其中a为弹簧松弛长度(即弹簧未产生形变时的长度)。当弹簧伸长至(Pmax/k)+a时，筒体52与罐体51开始连通，可平衡第一阀腔12和第三阀腔11之间的压力差，当压力差减小至Pmax以下时，则活塞53在弹簧的拉动下退回至筒体52的密封管522内，活塞53两侧介质继续隔离。在本实施例中，当第一阀腔12和第三阀腔11的压力差达到IMPa时，弹簧伸长长度为I X 106 X 3.14 X 0.012/4000m=0.0785m=78.5mm，拉伸后的弹簧总长178.5mm，此时活塞正好抵达镂空管521，第一阀腔12和第三阀腔11相连通。
[0022]当本实用新型非能动式压力自平衡闸阀应用于流体管道中以后，由于罐体51与筒体52在正常情况下自然隔离，如果无“锅炉效应”或者“锅炉效应”本身影响较小，其与普通闸阀作用相同，闸板机构4起阻流作用，第一阀腔12和第三阀腔11自然隔断。当闸阀在关闭状态时，如果发生“锅炉效应”导致第一阀腔12和第三阀腔11之间产生压力差，连通钢管会将压力差传导至筒体52内的活塞53两端。如果压力差在设计允许的范围内，本实用新型非能动式压力自平衡闸阀与普通闸阀一样没有动作，但当压力差达到设计上限Pmax时，弹簧伸长至超出密封管522长度，筒体52通过镂空管521的空隙与罐体51连通，此时第一阀腔12和第三阀腔11内的介质在连通钢管内导通并由高压一端流向低压一端，从而降低第一阀腔12和第三阀腔11的压力差，当压力差降至Pmax以下时，弹簧带动活塞53缩回密封管522，第一阀腔12和第三阀腔11内的介质继续隔断。
[0023]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种非能动式压力自平衡闸阀，它包括: 闸阀本体(I)，所述闸阀本体(I)开设有相互连通的第一阀腔(12)、第二阀腔(13)和第三阀腔(11)，所述第三阀腔(11)位于所述第二阀腔(13)与所述第一阀腔(12)的连通处； 闸板机构(4)，所述闸板机构(4)可移动地设置于所述第三阀腔(11)内，用于控制所述第一阀腔(12)和所述第二阀腔(13)的通断； 压力平衡机构(5)，所述压力平衡机构(5)分别与所述第三阀腔(11)和所述第一阀腔(12)相连通; 其特征在于:所述压力平衡机构(5)包括与所述第一阀腔(12)相连通的罐体(51)、固定在所述罐体(51)内的筒体(52)和活塞(53)，所述筒体(52)包括一端与所述第三阀腔(11)相连通的密封管(522)以及与所述密封管(522)另一端相连通的镂空管(521)，所述活塞(53)可滑动地设置于所述镂空管(521)和所述密封管(522)内。2.根据权利要求1所述的非能动式压力自平衡闸阀，其特征在于:所述压力平衡机构(5)还包括设置于所述密封管(522)内的弹性件(54);所述弹性件(54)—端与所述活塞(53)相连接，另一端固定在所述罐体(51)上。3.根据权利要求1所述的非能动式压力自平衡闸阀，其特征在于:所述第一阀腔(12)和所述第二阀腔(13)的连通处固定有用于配合所述闸板机构(4)的阀座(3)。
【文档编号】F16K3/12GK205689788SQ201620566343
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月14日 公开号201620566343.9, CN 201620566343, CN 205689788 U, CN 205689788U, CN-U-205689788, CN201620566343, CN201620566343.9, CN205689788 U, CN205689788U
【发明人】郑昌伟, 邹平国, 张文中
【申请人】苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司, 中国广核电力股份有限公司