[发明专利]自由半浮球旋转过热蒸汽疏水阀

说明书

本发明公开的一种自由半浮球旋转过热蒸汽疏水阀，旨在提供一种机械故障概率小，密封可靠、耐过热的蒸汽疏水阀。本发明通过下述技术方案予以实现：发射管顶部装配有只允许蒸汽随凝结水沿发射管通道流入阀体型腔的止回阀球，在过热蒸汽条件下，止回阀球靠自身重力下落封闭发射管通道，阻止过热蒸汽进入阀体型腔和阀体型腔内介质回流；高温凝结水和蒸汽流入时，双金属片产生热变形，设置在阀盖型腔内壁中部的限位片限制双金属片翘曲高度和变形方向，双金属片在限位片的限位作用下，翘曲高度降低，向阀嘴旁边方向变形，半浮球与阀嘴自由接触，不再顶开半浮球。本发明解决了半浮球式蒸汽疏水阀只能工作在饱和蒸汽的条件下，而不能工作在过热蒸汽条件下的缺点。

技术领域

本发明涉及一种适用于蒸汽供热设备及蒸汽管路上，能自动排除凝结水，阻止蒸汽泄漏，并能自动排除空气的疏水阀。

背景技术

现有技术中，疏水阀的品种很多，各有不同的性能。疏水阀要能“识别”蒸汽和凝结水，才能起到阻汽排水作用。“识别” 蒸汽和凝结水基于三个原理：密度差、温度差和相变。于是就根据三个原理制造出分类为机械型、热静力型、热动力型的三种类型的疏水阀。热静力型包括膜盒式，双金属式，波纹管式，隔膜式，蜡式等。机械型也称浮子型是利用凝结水与蒸汽的密度差，通过凝结水液位变化，使浮子升降带动阀瓣开启或关闭，达到阻汽排水目的。热静力型是利用凝结水与蒸汽的温度差实现的疏水阀；热动力型包括圆盘式、脉冲式、孔板式等，是依靠液体的热动力学性质的变化而动作，利用凝结水与蒸汽的相变的疏水阀。热动力式疏水阀内有一个活动阀片，既是敏感件又是动作执行件。根据蒸汽和凝结水通过时的流速和体积变化的不同热力学原理，使阀片上下产生不同压差，驱动阀片开关阀门。漏汽率3%，过冷度为5℃-8℃。当装置启动时，管道出现冷却凝结水，凝结水靠工作压力推开阀片，迅速排放。当凝结水排放完毕，蒸汽随后排放，因蒸汽比凝结水的体积和流速大，使阀片上下产生压差，阀片在蒸汽流速的吸力下迅速关闭。当阀片关闭时，阀片受到两面压力，阀片下面的受力面积小于上面的受力面积，因疏水阀汽室里面的压力来源于蒸汽压力，所以阀片上面受力大于下面，阀片紧紧关闭。当疏水阀汽室里面的蒸汽降温成凝结水，汽室里面的压力消失。凝结水靠工作压力推开阀片，凝结水又继续排放,循环工作，间断排水。热动力型疏水阀使用效果普遍不理想，由于结构上和动作原理上的原因，水、汽是一起排的，误动作多，在没有水的情况下也会排汽，造成大量生蒸汽的浪费，泄漏率在6%～10%，易损坏，使用寿命短。而部分机械型疏水阀（如双阀座杠杆全浮球）也因结构上的原因，两个阀座同时密封较难达到，造成蒸汽泄漏，泄漏率一般在3%～6%。但机械型疏水阀的过冷度小，凝结水排量大，能使加热设备达到最佳换热效率。最大背压率为80%，满足凝结水回收系统高背压的工况，是生产工艺加热设备最理想的疏水阀。依靠蒸汽疏水阀内凝结水液位高度的变化而动作的机械型疏水阀通常包括：浮子为封闭的空心球体浮球式疏水阀，其中又包括自由浮球式疏水阀和杠杆浮球式疏水阀；浮子为开口向上的桶型敞口向上浮子式疏水阀，即正吊桶式疏水阀；浮子为开口向下的桶型敞口向下浮子式疏水阀，包括倒吊桶式疏水阀和半浮球式疏水阀。半浮球式疏水阀是机械型疏水阀中工作性能最可靠的疏水阀之一。它的内部结构只有一个半浮球式的球桶为活动部件，开口朝下，自由浮动的球桶集浮子、加力杠杠、阀瓣三大功能于一体，球桶既是启闭件，又是密封件。整个球面都可为密封面，没有集中磨损，能抗水锤，没有易损件，使用寿命长，由于阀嘴周围的凝结水产生的水封作用，无蒸汽泄漏，节能效果好。背压率大于80%，能排低于饱和温度2～3℃的凝结水，加热设备里不存水，能使加热设备达到最佳换热效率。启动时，管道内的空气和低温凝结水经过发射管进入疏水阀内，阀内的双金属片排空元件此时未达到变形动作温度，把半浮球顶开，阀门处于开启状态，空气和低温凝结水迅速排出。当蒸汽进入球桶内，球桶内形成蒸汽腔，球桶产生向上浮力，同时阀内的温度升高，双金属片排空元件变形收缩，球桶受压差与阀嘴贴合，阀门关闭。球桶上开有一排气孔，当球桶内的部分蒸汽从球桶上的排气孔不断逸出以及冷凝变成凝结水，球桶内的蒸汽腔体积减小，相应的球桶浮力变小，由于重力作用使球桶下落，阀门开启，凝结水迅速排出。当蒸汽再进入球桶之内，阀门再关闭，重复循环工作。倒吊桶式疏水阀内部是一个倒吊桶为液位敏感件，吊桶开口向下，倒吊桶连接杠杆带动阀心开闭阀门。倒吊桶式疏水阀能排空气，不怕水击，抗污性能好。过冷度小，漏汽率小于3%，最大背压率为75%，连接件比较多，灵敏度不如自由半浮球式疏水阀，而且阀瓣密封面接触位置由于固定不变，容易产生集中磨损减少使用寿命。当装置刚启动时，管道内的空气和低温凝结水进入疏水阀内，倒吊桶靠自身重量下坠，倒吊桶连接杠杆带动阀心开启阀门，空气和低温凝结水迅速排出。当蒸汽进入倒吊桶内，倒吊桶的蒸汽产生向上浮力，倒吊桶上升连接杠杆带动阀心关闭阀门。倒吊桶上开有一排气孔，当一部份蒸汽从排气孔排出，另一部份蒸汽产生凝结水，倒吊桶失去浮力，靠自身重量向下沉，倒吊桶连接杠杆带动阀心开启阀门，循环工作，间断排水。由于半浮球式蒸汽疏水阀在设计上吸收了倒吊桶式疏水阀和偏座型自由浮球式疏水阀的特点，用半浮球代替敞口浮桶。现有技术的组合式过热蒸汽疏水阀有两个隔离的阀腔，由两根不锈钢管连通上下阀腔，它是由浮球式和倒吊桶式疏水阀的组合。当凝结水进入下阀腔，副阀的浮球随液位上升，浮球封闭进汽管孔。凝结水经进水导管上升到主阀腔，倒吊桶靠自重下坠，带动阀心打开主阀门，排放凝结水。当副阀腔的凝结水液位下降时，浮球随液位下降，副阀打开。蒸汽从进汽管进入上主阀腔内的倒吊桶里，倒吊桶产生向上的浮力，倒吊桶带动阀心关闭主阀门。当副阀腔的凝结水液位再升高时，下一个循环周期又开始，间断排水。现有的半浮球式疏水阀其不足之处在于，半浮球内部只有在饱和蒸汽的环境下，才能在半浮球内形成蒸汽腔，周围是凝结水，半浮球被浮起，疏水阀正常工作，当蒸汽为过热蒸汽时，很难及时冷凝成凝结水，导致半浮球内不能形成被凝结水包围的蒸汽腔，没有浮力，半浮球不能关闭阀嘴而导致阀门失效泄漏。