[发明专利]一种具有耐气蚀功能的梳齿型球阀阀芯

说明书

本发明公开了一种具有耐气蚀功能的梳齿型球阀阀芯，包括流体通过的阀孔，阀孔的内壁上具有弧形导流面，导流面上设有若干梳齿，梳齿由靠近阀孔前端孔的后部一端出现，呈圆弧型凸起，延伸至后端孔的前部消失，梳齿可以降低阀芯内部高压区的压力，减小进出口压力差，使阀芯内部尽量不出现压力低于液体饱和蒸气压的现象，避免闪蒸和气蚀现象的出现，从而引起阀门噪音、震动及阀门内件损坏的情况发生，以期达到保护膜寿命，降低腐蚀速度，增加阀门的使用寿命；阀孔的前端孔和后端孔半径较大，导流面呈弧形向阀芯内部扩展，在阀芯中心位置最窄；流体在流经阀孔的前端孔时，流体阻力小，压降缓慢，在降压过程中产生空穴现象较少，降低气蚀产生的概率。

技术领域

本发明属于调节阀技术领域，具体涉及一种具有耐气蚀功能的梳齿型球阀阀芯。

背景技术

目前阀门应用越来越广，在不同的应用场合中，通过阀门的介质也不一样，包括通过介质的压力及速度，会导致阀芯在特定场合造成气蚀损坏，气蚀是流体在高速流动和压力变化条件下，与流体接触的金属表面上发生洞穴状腐蚀破坏的现象。气蚀常发生在阀芯高速减压区，一般在高速减压区形成空穴，空穴在高压区被压破并产生冲击压力，破坏金属表面上的保护膜，而使腐蚀速度加快。气蚀的特征是先在金属表面形成许多细小的麻点，然后逐渐扩大成洞穴。对于一般常用的球阀门来说，气蚀现象发生在流体入口端和出口端，由于阀体内通孔与阀芯之间存在密封圈，阀体内通孔与阀芯通孔之间也存在尺寸变化，因而在尺寸变化处具有压力变化和流速变化，还有阀芯尺寸一般不可能做得很大，所以压力变化和流速变化会发生在整个阀芯内孔中。

虽然之前有相关的阀门专利产品对降低阀门的气蚀做过改进，有效的延长阀门的使用寿命，虽然适合小型、低流速阀门的使用，但在大型化、通用化使用方面不足。另外，相关阀门的设计存在制作工艺麻烦，进而导致生产制造成本过高。除此之外，阀门阀芯结构中存在非流线型设计，这并未从根本上消除或减少气蚀的冲蚀损坏现象。本阀门主要应用于深海石油开采行业，并大量应用于管汇和采油树等大型组件结构中，由于使用的环境比较特殊，维护成本相对较高，因此，在阀门设计当中往往要求结构尽量简单，功能性要强，使用寿命要久，可靠性要高。综合以上阀芯设计当中的因素，在设计中尽量避免阀门进出口位置的过度复杂而影响清管作业，同时要达到减小制造难度，降低生产成本，又能够达到耐气蚀破坏的作用。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种制作简单、成本低、能够减少气蚀损坏的球阀阀芯。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种具有耐气蚀功能的梳齿型球阀阀芯，该阀芯包括流体通过的阀孔，阀孔的内壁上具有导流面，导流面上设有若干梳齿；所述阀孔包括前端孔和后端孔；所述前端孔和后端孔中间的过度区域为导流面，所述导流面呈弧形向阀芯内部扩展，在阀芯中心位置最窄，孔的半径最小；所述梳齿由靠近前端孔的后部一端出现，呈圆弧型凸起，延伸至后端孔的前部消失；所述梳齿的长度B与宽度W之比，梳齿的宽度W与高度H之比，由导流面的半径R₁与梳齿的半径R₂比值决定，R₁与R₂比值为2∶1和1.5∶1之间；所述导流面的半径R₁由阀芯半径R决定，R与R₁比值为5∶9和1∶2之间；所述梳齿的长度B不超过阀芯宽度L；所述阀孔的前端孔的大端与阀芯外球面相贯通，后端孔的大端与另一端阀芯外球面相贯通；阀孔贯穿于整个阀芯内部。

进一步地，所述梳齿横截面呈三角形与圆弧形倒角结合的形状。

进一步地，所述梳齿的数量为2n，3≤n≤6，梳齿呈对称分布，梳齿的数量根据阀门公称直径决定。

进一步地，所述导流面与阀芯构成一体结构，由前端孔开始延伸至后端孔结束。

进一步地，所述阀孔的前端孔为阀门进口，后端孔在阀门另一端，作为阀门出口；流体通过前端孔进入，在导流面和梳齿作用下，经后端孔流出，以此输送介质，并能够减少气蚀发生。