[发明专利]改进的活塞阀及其应用

说明书

技术领域

本发明属于阀，特别是指一种改进的活塞阀及其应用。

背景技术

活塞阀与只用作管线切断的蝶阀和闸阀不同，活塞阀是能满足各种特殊调节要求的阀门。其调节功能是靠一类似于活塞状圆柱体在阀腔内作轴向运动来实现的。介质沿轴向呈弧状进入壳体，活塞阀内的流道为轴对称形，流体流过时不会产生紊流。流道面积的改变是通过一个活塞沿管道轴向做直线运动实现。无论活塞在何位置，阀腔内的流体断面均为环状，在出口处向轴心收缩。活塞阀具有高流通能力，开度与流量成线性关系，能有效地避免气蚀和震动。内壳有流线型的导流肋和外壳相连，不锈钢活塞被可靠导引滑动，杜绝产生倾斜或运行不畅。内壳上游的端面成球形，使流体形成一个渐变过程，活塞由安装在壳内的曲柄连杆来操作。

就申请人了解的范围而言，目前国内尚无国标或行业标准对活塞阀性能指标进行规范性限定。基于本领域技术人员的应知应会内容，满足活塞筒的结构稳定以及与活塞的装配同心度，保证活塞被可靠的导引滑动，杜绝其产生倾斜或运行不畅，不仅在结构设计及装配中的需要得到有效保证，同时也是运行过程中衡量活塞阀能够长时间稳定运行的重要技术指标之一。

目前国内市场活塞阀的主流产品为德国阀门生产商——VAG公司制造，该产品是在美国的针阀基础上改进研制而成，它产生于20世纪40年代，于20世纪60年代臻于成熟。自20世纪60年代至2007年生产并安装了4000多台活塞阀。我国自20世纪90年代开始引进安装活塞阀，目前在大型水利工程、污水处理、输水及水利发电等工程项目中大量使用VAG公司的产品。

上述现有产品存在的主要问题如下：一是活塞筒的径向定位由固定于活塞筒中部及壳体之间的筋板实现，不仅装配难度大(活塞筒与分气活塞的装配同心度不易保证)，而且因轴向固定点与径向固定点距离较近导致支撑稳定性差，严重时因分气活塞与活塞筒不同轴导致出现“卡死”现象。二是作为传动的主要部件——连杆机构的转轴为半轴，其一端依次通过活塞筒、壳体与外置动力源相连，其另一端与连杆机构的曲柄中心轴孔装配，导致转轴在一端受力作用下容易产生挠曲变形，从而使其驱动的活塞运行不畅；同时转轴与活塞筒一侧穿接使活塞筒受力不均衡容易产生倾斜，运行稳定性及可靠性差；三是结构稳定性差也是导致活塞阀在工作状态下产生较大工作噪音的主要原因之一。四是现有活塞阀均不能用于气体(尤其是高温气体)输送的控制阀，原因在于活塞阀的密封副均采用橡胶制品，由于受材料耐受温度的限制(申请人查阅资料后发现，作为耐热性能较好的橡胶制品——氟橡胶、硅橡胶等的耐温不超过300℃)，现有采用橡胶密封材料的活塞阀所输送的气态物质温度不能超过300℃，但热煤气(如高炉煤气、焦炉煤气)瞬间温度可达450℃，高温情况下密封副会因超过其耐温限度而损坏。目前活塞阀所输送的物料均为液体，液体在输送过程中会对缸桶、活塞等部件起到润滑及冷却作用，但如果输送介质为气体则不能对活塞及缸筒产生润滑，在失去润滑的状态下长时间运行会对缸筒产生机械损伤。

申请人在专利号为201620106332.2的实用新型专利中公开了一种组合式消振降噪调压阀组，调节阀为活塞式调节阀，活塞式调节阀包括壳体、活塞缸、驱动机构和圆筒状的活塞，壳体的形状为流线型，壳体的前端开设有进气口且后端开设有出气口，活塞缸位于壳体内并与壳体同轴设置，活塞缸与壳体之间形成环形流道，活塞缸的前端为水平设置的V字形且开口端朝向后端，活塞缸的后端为圆筒形且后端与前端连通，活塞后端的侧壁上沿圆周方向开设有多个槽孔，活塞的前端位于活塞缸内并借助驱动机构在活塞缸内沿前后方向移动使环形流道与壳体后端的出气口连通或断开。上述现有技术由于采用活塞阀代替了现有的蝶阀，在降噪方面取得了明显的技术进步，但上述现有技术在实际应用中存在如下问题：一是由于阀体中部分零部件结构不合理导致工作时容易因结构振动产生的机械噪声；二是由于其用于气流压降分散的阀腔结构不合理所产生的空气动力性噪声。

就申请人了解的范围而言，目前国内尚无国标或行业标准对活塞阀性能指标进行规范性限定。基于对通用机械及阀门的技术要求，满足零部件之间的配合可靠，保障设备的稳定运行，实现对于气态物质输送过程中的有效控制，通过结构设计合理降低炼铁高炉煤气管网末端的调压阀组所产生的噪声，不仅是活塞阀结构设计的难点及实际应用中的迫切需要，同时也是活塞阀在应用过程中的主要研发方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的活塞阀及其应用，采用本发明不仅能使活塞筒得到有效稳定的支撑，使转轴受力更加均衡而不易形变，同时能够适用于对气态物质(尤其是高温气体)的流量控制。

本发明的整体技术构思是：