[发明专利]单座阀装置

说明书

本发明涉及一种用在石油工业、化学工业和类似行业中的阀装置，具体地讲，涉及一种笼形阀装置，其利用一个圆柱形阀盒和一个阀体(阀塞)控制流体的流率。

图18中示出了一种普通的传统笼形阀装置的结构。参看图18，一个阀箱1具有一个内腔，该内腔被一个间壁12隔离成一个上游流道3和一个下游流道4。一个圆柱形阀盒7设在一个用于封闭阀箱1开口上端的上盖5与间壁2之间。阀盒7的下端装配在一个形成在间壁2中央的通道孔9中。多个用于将上游和下游流道3和4彼此连通的流率控制窗13形成在阀盒7的圆周壁上。阀盒7在其内圆周壁表面上具有两个分别位于流率控制窗13上方和下方的阀座14a和14b。一个阀塞(阀体)15装配在阀盒7中，从而可以沿着后者的内圆周表面滑动。

阀座14a和14b具有不同的直径，上阀座14a的直径大于下阀座14b。阀塞15是一个具有开口下表面的圆柱体，并且安装在一个阀杆18的远端。阀杆18可滑动地延伸穿过一个形成在上盖5中央的通孔16。阀塞15在其外表面上具有两个与阀座14a和14b相对应的支座部分19a和19b。当笼形阀装置处于完全关闭的状态时，支座部分19a和19b同时分别支承在阀座14a和14b上，如图19A所示。阀塞15带有多个开口(压力平衡口)21，以使阀塞15内侧和外侧的压力彼此相等。开口21使得位于阀盒7轴向一侧的空间17与被阀塞15隔开的位于另一侧的空间(流动通道)11能够彼此连通。

在这种笼形阀装置中，通过一个驱动单元被自动控制器操纵着运转，或通过手工运转，阀杆18可以竖直移动。在阀杆18竖直移动时，阀塞15也与它一起竖直移动，以改变流率控制窗13的孔径系数即开口面积。这样可以控制受控目标流体从上游流道3经过阀盒7的内腔向下游流道4流动的流率。根据流率控制窗13的形状，可以获得理想的流率特性。

在这种笼形阀装置中，为了使阀塞15相对于阀盒7光滑地滑动，必须在阀塞15外表面与阀盒7内表面之间形成一个非常小的间隙。因此，流体会不受欢迎地流过阀塞15与阀盒7之间的间隙，因而流体中所含的异物常会不受欢迎地进入该间隙中以引起故障。这一点将参照图19B详细描述。

在这个实例中，阀盒7的外侧对应于上游侧，而阀座14b的下侧对应于下游侧。当阀塞15位于完全关闭与完全打开位置之间的位置(中等孔径)时，流率控制窗13被阀塞15的侧表面局部关闭，因而可以使流体流过的区域较狭窄。因此，上游侧流体压力较高而下游侧流体压力较低。在这种情况下，由于开口21的作用，空间17中的流体压力等于下游侧流体压力，从而导致流率控制窗13与控件17之间出现压差。在这种中等孔径下，支座部分19a未支承在阀座14a上。因此，流体将从高压流率控制窗13经过阀塞15与阀盒7之间的间隙流向低压空间17。

容纳在流体中的异物22的形状通常是不固定的。因此，在进入阀塞15与阀盒7之间的间隙中后，异物22的姿势可能会改变，因而异物22有时会被不受欢迎地俘获并驻留在间隙中。在阀装置用过了较长时间后，驻留在间隙中的异物22的数量将增加，以损伤阀塞15和阀盒7的滑动表面，从而引起故障如滑动摩擦力增大、磨损、咬伤和类似情况。在关闭阀时，如果异物22叠加在阀座14a与支座部分19a之间并受到一定压力，则它们可能会牢固粘附，最终导致支座部分19a不能接触到阀座14a，即使是在关闭阀时。其结果是，在关闭阀时，支座部分19a和阀座14a不能完全闭合，从而增大泄漏量。

在登记号为No.2,564,542的实用新型(参考文献1)中所示的一种笼形阀装置中，如图20中的阀盒和阀塞的剖视图所示，一个L形横截面的槽6在最上方位置形成在阀塞15的外表面上，一个L形横截面的活塞环8装配在槽6中。换言之，活塞环8环绕着阀塞15设置。活塞环8的上表面8a与阀塞15的端面15a在最上方位置上平齐。活塞环8由弹性材料制成，而且其自身的直径略大于阀盒7的内径。当阀装置如图20所示组装后，在活塞环8的膨胀力的作用下，活塞环8的外表面被推压在阀盒7的内表面上，从而在整个圆周上与阀盒7的内表面紧密接触。