具有闭阀功能的减压阀.pdf

本发明公开了一种具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：在阀体横向隔墙的中央有中心孔，中心孔内设有阀座套，阀座套的上、下端与设置于阀杆相应部位的压板及密封垫座形成上、下两个阀口；阀座套的上端面设有环形沟槽，沟槽中设有O形密封圈，作为上阀口的阀座，压板作为上阀口的阀瓣；阀座套的下端面设有环形刃边，作为下阀口的阀座，密封垫座上面有密封垫，两者用螺母紧固在阀杆上，作为下阀口的阀瓣。所述下阀盖与密封垫座下底之间设有弹簧一。本发明当膜片损坏时，上阀口会自动关闭；当下游较长时间不需要水时，下阀口关闭并产生足够的密封力。这二种情况都能避免下游设备损坏的后果。

权利要求书
1.  一种具有闭阀功能的减压阀，具有阀体(2)、阀杆(3)，所述阀体(2)具有上、下通孔，阀体(2)的进口腔(A)和出口腔(B)水平布置，阀体上面有上阀盖，上阀盖内有弹簧腔(H)，阀体下面有下阀盖，下阀盖中央有导向座，阀体与上阀盖之间设有膜片(1)，所述膜片(1)与阀杆(3)上端部固连，其特征在于：
在阀体(2)横向隔墙(5)的中央有中心孔，所述中心孔内设有阀座套(6)，所述阀座套(6)的上、下端与设置于阀杆(3)相应部位的压板(m)及密封垫(7)形成上、下两个阀口(V1、V2)。

2.  根据权利要求1所述的具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：
所述阀座套(6)的上端面设有环形沟槽，所述沟槽中设有O形密封圈(4)，作为上阀口(V1)的阀座，所述压板(m)作为上阀口(V1)的阀瓣；
所述阀座套(6)的下端面设有环形刃边，作为下阀口(V2)的阀座，所述密封垫(7)下面有密封垫座(8)，两者用螺母紧固在阀杆(3)上，作为下阀口(V2)的阀瓣；
所述下阀盖与密封垫座(8)下底之间设有弹簧一(9)。

3.  根据权利要求1或2所述的具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：
供水过程中，当膜片(1)损坏时，上阀口(V1)的关闭力：
F1＝P1×π/4(d22-d12)+f1-f2  (1)
式中
P1-进口压力
d1-阀杆(3)的相应直径
d2-阀座套(6)的内孔直径
f1-弹簧二(10)的向下压力
f2-弹簧一(9)的向上推力
为了保证在最不利工况下密封可靠，必须保证：
P1min×π/4(d22-d12)-f2≥F1min  (2)
式中
P1min-最低进口水压
F1min-保证密封可靠的最小关闭力。

4.  根据权利要求1或2所述的具有闭阀功能的减压阀，其特征在于：
当下游不需要水时，下阀口(V2)关闭后，为了保证密封可靠，必须满足下列条件：
P2×S-P1×π/4(d22-d12)-f1+f2≥F2min  (3)
式中
P2-出口水压，低于下游设备或管道的许允压力
S-膜片(1)的受力面积
F2min-确保下阀口(V2)可靠关闭的最小密封力。

说明书具有闭阀功能的减压阀
技术领域
本发明涉及一种减压阀，尤其涉及一种具有闭阀功能的减压阀。
背景技术
减压阀已广泛应用于给水系统和暖通空调系统中，有效地解决了压力调节问题和控制用水点的压力和流量。目前市场上供应的减压阀，为了提高调节精度和简化结构，大多采用膜片结构，当作用在阀杆上的力失去平衡时，由膜片带动其上下运动，将阀口开大或关小，以保证输出压力不变。与活塞式相比，其主要不足是膜片较易损坏，由于膜片是安装在阀体内部的，什么时候损坏使用者不得而知，一旦损坏，减压阀不再起减压作用，阀口全部打开，高压介质会流向下游的阀门或管道，造成下游的设备损坏。
膜片式减压阀还有一个问题，当下游较长时间不需要水时，阀口会自动关闭，但由于膜片等零件的尺寸选择不当，造成密封力不够，上游的高压水将会通过阀座与密封垫间的间隙向下游泄漏，致使下游管道中的压力升高，同样会造成下游设备的损坏。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的不足而设计的，是一种当膜片损坏时阀口会自动关闭；或下游较长时间不需要水时，阀瓣与阀座间有足够密封力的减压阀。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种具有闭阀功能的减压阀，具有阀体、阀杆，所述阀体具有上、下通孔，阀体的进口腔和出口腔水平布置，阀体上面有上阀盖，上阀盖内有弹簧腔，阀体下面有下阀盖，下阀盖中央有导向座，阀体与上阀盖之间设有弹簧二和膜片，所述膜片与阀杆上端部固连，其特征在于：
在阀体横向隔墙的中央有中心孔，所述中心孔内设有阀座套，所述阀座套的上、下端与设置于阀杆相应部位的压板及密封垫座形成上、下两个阀口；
所述阀座套的上端面设有环形沟槽，所述沟槽中设有O形密封圈，作为上阀口的阀座，所述压板作为上阀口的阀瓣；
所述阀座套的下端面设有环形刃边，作为下阀口的阀座，所述密封垫座上面有密封垫，两者用螺母紧固在阀杆上，作为下阀口的阀瓣。
所述下阀盖与密封垫座下底之间设有弹簧一。
本发明的技术方案还可以进一步完善：
作为优选，供水过程当膜片损坏时，上阀口的关闭力：
F1＝P1×π/4(d22-d12)+fi-f2  (1)
式中：
P1-进口水压；
d1-阀杆的相应直径；
d2-阀座套的内孔直径；
f1-弹簧二的向下压力；
f2-弹簧一的向上推力；
为了保证在最不利工况下密封可靠，必须保证：
P1min×π/4(d22-d12)-f2≥F1min  (2)
式中
P1min-最低进口水压
F1mim-保证密封可靠的最小关闭力。
作为优选，当下游不需要水时，下阀口(V2)关闭后，为了保证密封可靠，必须满足下列条件：
P2×S-P1×π/4(d22-d12)-f1+f2≥F2min  (3)
式中
P2-出口水压，低于下游设备或管道的许允压力；
S-膜片的受力面积
F2min-确保下阀口可靠关闭的最小密封力。
本发明有益效果是：
当膜片损坏时，由于阀杆受力失去平衡，阀口会自动关闭，上游停止向下游供水，避免了上游高压水流向下游；
当下游较长时间不需要水时，阀口关闭并产生足够的密封力，阻止上游高压水向下游泄漏。
从而避免出现下游设备损坏的后果。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图。
附图标记说明：
1、膜片，2、阀体，3、阀杆，4、O形密封圈，5、横向隔墙，6、阀座套，7、密封垫，8、密封垫座，9、弹簧一，10、弹簧二；
A、进水腔，B、出水腔，V1、上阀口，V2、下阀口，m、压板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图所示的具有闭阀功能的减压阀，减压阀具有阀体2、阀杆3，所述阀体2具有上、下通孔，阀体的进口腔A和出口腔B水平布置，阀体上面有上阀盖，上阀盖内有弹簧腔H，阀体下面有下阀盖，下阀盖中央有导向座，阀体2与上阀盖之间设有膜片1，所述膜片1与阀杆3上端部固连，本发明与普通减压阀在结构上的主要区别是具有二个阀口，上阀口V1及下阀口V2。在阀体2横向隔墙5的中央孔中设有阀座套6，阀座套6的上端面的沟槽中设有O形密封圈4，作为上阀口V1的阀座；在阀杆3的中段设有与其连成一体的压板m，作为上阀口V1的阀瓣；阀杆3的下端设有用螺母紧固的密封座8及密封垫7，作为下阀口V2的阀瓣；阀座套6下端的环形刃边作为下阀口V2的阀座。弹簧一9用以在P≤0(例如上游停水检修或管道破裂等情况)时，不致使上阀口V1关闭，以免再次启动时介质无法从进口腔A进入出口腔B。上述零件的中心线在安装后与阀体2上、下通孔的垂直中心线一致。
1、在供水过程中，阀杆3受力在动态上始终是平衡的，因此能保证输出压力P2基本不变。当膜片1突然损坏时，出口腔的压力水通过孔C进入到弹簧腔H，膜片1上、下压力相等，阀杆3受力失去平衡，在弹簧二10的压力作用下膜片1、阀杆3等零件向下运动，直至压板m的下平面与O形密封圈4接触为止，上阀口V1关闭，上阀口V1关闭后的密封可靠性计算如下：
由于介质从阀瓣7的上方流入，下方流出，并且闭阀时减压阀已失去减压作用，故P2趋于零，因此关闭力
F1＝P1×π/4(d22-d12)+f1-f2  (1)
式中
P1-进口水压；
d1-阀杆3的相应直径；
d2-阀座套6的内孔直径；
f1-弹簧二10的向下压力；
f2-弹簧一9的向上推力；
当进口水压P1最低及弹簧二10的压力f1最小(高减压比工况下，由于弹簧二10压力很松，故f1很小，计算时可忽略不计)时，关闭力F1最小，为了保证在最不利工况下密封可靠，必须保证：
F1min×π/4(d22-d12)-f2≥F1min  (2)
式中
P1min-最低进口水压；
F1min-保证密封可靠的最小关闭力。
减压阀的设计和应用规程中规定，P1min至少比出口压力P2高0.15MPa，出口压力P2由用户决定，为密封可靠起见，计算时取P2min＝0.1MPa；F1min为保证密封可靠的水压(一般取0.05MPa)乘以阀座套6的内孔面积；f2比输出水压P2最大时弹簧二10的压力略大(此时弹簧二10压得较紧)，此值可计算得到，也可实测得到。因此可根据P1min、F1min及f2的值按(2)式计算出d1和d2的关系，然后根据阀门的口径和具体结构确定d1和d2，由于d2与流量系数关系较大，尺寸不宜过小。
现以DN65减压阀为例计算如下：
取最小出口水压P2min＝0.1MPa＝1kg/cm2，那么最低进口水压P1min＝P2min+0.15＝0.25MPa＝2.5kg/cm2；
测得f2＝60N＝6kg；F1min＝0.5×π/4×d22
把各值代入(2)式得：2.5×π/4(d22-d12)-6≥0.5×π/4×d22
整理后得d1≤1.57d22-61.96]]>
取d2＝3.5cm，则d1≤2.6cm。
2、当下游不需要水时，出口水压P2逐渐升高，作用在膜片1下腔的压力也逐渐升高， 当P2升至一定值时，克服弹簧10的压力将下阀口V2关闭。如果下游较长时间不需要水，并且闭阀力不够时，那么进口腔A的高压水P1会通过下阀口V2密封面的间隙向出口腔B泄漏，导致下游水压P2升高，同样会给下游设备造成损坏。
下阀口V2关闭后的密封可靠性计算如下：
为了防止泄漏，必须满足下列条件：
P2×S-P1×π/4(d22-d12)-f1+f2≥F2min  (3)
式中
P2-出口水压，低于下游设备或管道的许允压力；
S-膜片1的受力面积；
F2min-确保下阀口V2可靠关闭的最小密封力；
从(3)式可知，防止下阀口V2泄漏的第一措施是增大膜片1的面积，但必须恰当，否则阀体体积会过大；第二措施是降低最小密封力F2min，为此，可在不降低流量系数的条件下，减小阀座套6的内孔直径d2，即减小d2下端环形刃边与密封垫7的接触面积，但不能使二者的接触应力太大，否则会降低密封垫7的寿命。
计算应在高减压比的工况下进行，因此时P2较低，而在减压比不大(例如＜3)的工况下，由于P2相对较高，(3)式的条件容易满足。现接上例计算如下：
设进口水压P1＝1MPa＝10kg/cm2；出口水压P2＝0.1MPa＝1kg/cm2。
把各值代入(3)式得：
S≥42cm2，膜片一般为圆形，膜片直径D≥7.3cm。