一种差压式平衡阀的制作方法

本发明属于差压式平衡阀设计领域，特别是一种差压式平衡阀。

背景技术：

1、bdo(1,4-丁二醇)是一种重要的有机化工及精细化工原料，目前我国bdo生产工艺主要采用reppe法制备bdo，其主要是以乙炔和甲醛为主要原料，在sio2为载体的氧化铜的催化作用下加氢生成bdo。这种制备方法主要的特点是压力要求较高，加氢生产单元压力一般在27mpa以上，且催化剂不分离。在reppe法制备bdo装置中，其加氢单元多个管路需要设置一种名为“差压式平衡阀”的泄放阀门，主要目的是平衡阀门两端的压力差。

2、差压式平衡阀有别于常规安全阀，因在高工作压力及高背压工况下运行，需要在很小的压差下保持密封，由于管道压力波动及工艺操作过程中需要频繁开启和关闭，尤其是在刚开车过程中，因此，差压式平衡阀应运而生。

3、在上述严苛工况下，差压式平衡阀需要满足启闭压差≤10％ps(整定压力)，超压≤10％ps的要求，另外，由于差压式平衡阀长期在高压工况下运行，且不方便拆卸，因此需要保证其材质满足工况要求，机械性能稳定，且结构设计需要适配于管路设计。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种差压式平衡阀，该差压式平衡阀应用于高工作压力及高背压工况，实现在极小压力差0.65mpa下保证良好密封性。

2、为解决上述技术问题，本发明解决技术的方案是：

3、一种差压式平衡阀，包括上游法兰、下游法兰、阀体、密封环、阀瓣、弹簧座、弹簧和调整螺钉；其中，上游法兰轴向竖直设置；下游法兰位于上游法兰的上方且与上游法兰同轴对接；上游法兰和下游法兰的轴线处均设置有介质通道；密封环设置在上游法兰和下游法兰的对接处，且密封环位置与上游法兰和下游法兰的介质通道对应；阀体为中空筒状结构；阀体轴向竖直安装在密封环的上表面；阀瓣、弹簧座、弹簧和调整螺钉均设置在阀体的内腔中；阀瓣设置在密封环的顶部；弹簧座设置在阀瓣的顶部；弹簧轴向竖直设置在弹簧座的顶部；调整螺钉设置在弹簧的顶部，且调整螺钉外壁与阀体内壁螺纹连接。

4、在上述的一种差压式平衡阀，还包括锁紧螺母和2个o型圈；其中，锁紧螺母套装在调整螺钉的外壁，且位于阀体的顶部；调整螺钉与阀体相对位置调整到位后，通过锁紧螺母实现锁定；其中1个o型圈设置在密封环下表面与上游法兰的对接处；另1个o型圈设置在密封环上表面与下游法兰的对接处。

5、在上述的一种差压式平衡阀，所述密封环为柱段结构；密封环的上表面的中心位置开设柱形的阀体槽，用于放置阀体和阀体内腔中的阀瓣；阀体槽的底部同轴开设有管道；管道与上游法兰的介质通道连通。

6、在上述的一种差压式平衡阀，所述管道顶部与阀体槽的连接处设置有台阶凸起；台阶凸起的侧壁为斜壁；通过台阶凸起实现管道与阀瓣的同轴找正对准；密封环的上表面和下表面均开设有环槽，每个环槽对应嵌入一个o型圈，实现与上游法兰和下游法兰的密封。

7、在上述的一种差压式平衡阀，所述阀瓣为柱段结构；阀瓣的外侧壁与阀体内壁接触；沿阀瓣外壁周向均匀开设有凹槽，且凹槽沿阀瓣轴向贯通，实现介质通过；周向开设有凹槽后，阀瓣的轴向截面为齿轮状结构。

8、在上述的一种差压式平衡阀，所述阀瓣的上表面中心位置设置有锥形凹槽，通过锥形凹槽实现与弹簧座的找正对准；阀瓣的下表面中心位置设置有台阶凹槽；通过台阶凹槽与台阶凸起配合实现阀瓣与密封环的找正对准。

9、在上述的一种差压式平衡阀，所述台阶凹槽的内壁的直径大于台阶凸起的外壁直径；实现介质经台阶凸起外壁与台阶凹槽的侧壁之间的缝隙流出。

10、在上述的一种差压式平衡阀，所述弹簧座为中空柱体结构；弹簧座的底部设置有球头；球头与锥形凹槽配合实现找正；弹簧座的顶部设置有泄流通道；泄流通道的侧壁沿周向均匀设置有平衡孔。

11、在上述的一种差压式平衡阀，差压式平衡阀的工作过程为：

12、外部介质从上游法兰的介质通道进入管道，与阀瓣的下表面接触；当介质在阀瓣下表面产生的推力克服阀瓣的重力、弹簧座的重力、弹簧的重力、阀瓣外壁与阀体内壁的摩擦力时，介质推动阀瓣和弹簧座上移，压缩弹簧；阀瓣与密封环分离；介质经台阶凸起外壁与台阶凹槽的侧壁之间的缝隙流出，并经凹槽进入阀体内腔；随后介质经平衡孔进入泄流通道，实现与下游法兰的介质通道连通，实现泄压，平衡上游法兰和下游法兰两端的压力差；

13、介质不断向下游法兰的介质通道泄放过程中，当阀体内腔压力与弹簧力的合力大于介质推力，推动弹簧座带动阀瓣回落，直至阀瓣重新压紧到密封环的阀体槽上。

14、在上述的一种差压式平衡阀，所述介质为氢气和水汽的混合物；通过台阶凹槽的侧壁对流经的介质产生反作用力实现介质的快速泄放；当上游法兰与下游法兰压力差大于等于0.65mpa时，差压式平衡阀启动泄压工作。

15、本发明与现有技术相比具有如下优点：

16、(1)本发明中上游法兰和下游法兰通过螺栓螺母固定住密封环，用于法兰密封。密封环上下面开有凹槽，内置o型圈进行密封，法兰密封性能良好。阀座与密封环进行了一体化设计，管线正常运行时，阀座与阀瓣紧密闭合，保证良好密封性；

17、(2)本发明采用集导向结构与阀瓣一体的设计方式，避免分体式设计时导向结构与阀瓣存在连接形式、配合间隙、导向长度等问题；阀瓣侧表面开有凹槽，用于排放介质，阀瓣未开凹槽部分即与阀体接触的面为导向面，在满足排放量的同时，尽可能增大了导向面与阀体的接触面积，同时提高导向面与阀体配合面的表面粗糙度和配合长度；

18、(3)本发明弹簧座直接将弹簧力传递至阀瓣受力面，降低力在传递中不对中的可能性，保证阀瓣受力均匀，提高差压式平衡阀的稳定性，适用于频繁开启工况；

19、(4)本发明设计的密封环密封结构，o型圈密封型式可保证差压式平衡阀具有良好的密封性能，入口压力≤90％ps下，阀门密封性能要求满足gb/t 12243-2021和api 527中的指标要求；超压≤10％ps，回座压力≤10％ps，排量满足设计要求。

技术特征：

1.一种差压式平衡阀，其特征在于：包括上游法兰(1)、下游法兰(2)、阀体(3)、密封环(4)、阀瓣(5)、弹簧座(6)、弹簧(7)和调整螺钉(8)；其中，上游法兰(1)轴向竖直设置；下游法兰(2)位于上游法兰(1)的上方且与上游法兰(1)同轴对接；上游法兰(1)和下游法兰(2)的轴线处均设置有介质通道；密封环(4)设置在上游法兰(1)和下游法兰(2)的对接处，且密封环(4)位置与上游法兰(1)和下游法兰(2)的介质通道对应；阀体(3)为中空筒状结构；阀体(3)轴向竖直安装在密封环(4)的上表面；阀瓣(5)、弹簧座(6)、弹簧(7)和调整螺钉(8)均设置在阀体(3)的内腔中；阀瓣(5)设置在密封环(4)的顶部；弹簧座(6)设置在阀瓣(5)的顶部；弹簧(7)轴向竖直设置在弹簧座(6)的顶部；调整螺钉(8)设置在弹簧(7)的顶部，且调整螺钉(8)外壁与阀体(3)内壁螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：还包括锁紧螺母(9)和2个o型圈(10)；其中，锁紧螺母(9)套装在调整螺钉(8)的外壁，且位于阀体(3)的顶部；调整螺钉(8)与阀体(3)相对位置调整到位后，通过锁紧螺母(9)实现锁定；其中1个o型圈(10)设置在密封环(4)下表面与上游法兰(1)的对接处；另1个o型圈(10)设置在密封环(4)上表面与下游法兰(2)的对接处。

3.根据权利要求1所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述密封环(4)为柱段结构；密封环(4)的上表面的中心位置开设柱形的阀体槽(41)，用于放置阀体(3)和阀体(3)内腔中的阀瓣(5)；阀体槽(41)的底部同轴开设有管道(42)；管道(42)与上游法兰(1)的介质通道连通。

4.根据权利要求3所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述管道(42)顶部与阀体槽(41)的连接处设置有台阶凸起(43)；台阶凸起(43)的侧壁为斜壁；通过台阶凸起(43)实现管道(42)与阀瓣(5)的同轴找正对准；密封环(4)的上表面和下表面均开设有环槽(44)，每个环槽(44)对应嵌入一个o型圈(10)，实现与上游法兰(1)和下游法兰(2)的密封。

5.根据权利要求4所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述阀瓣(5)为柱段结构；阀瓣(5)的外侧壁与阀体(3)内壁接触；沿阀瓣(5)外壁周向均匀开设有凹槽(51)，且凹槽(51)沿阀瓣(5)轴向贯通，实现介质通过；周向开设有凹槽(51)后，阀瓣(5)的轴向截面为齿轮状结构。

6.根据权利要求5所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述阀瓣(5)的上表面中心位置设置有锥形凹槽(52)，通过锥形凹槽(52)实现与弹簧座(6)的找正对准；阀瓣(5)的下表面中心位置设置有台阶凹槽(53)；通过台阶凹槽(53)与台阶凸起(43)配合实现阀瓣(5)与密封环(4)的找正对准。

7.根据权利要求6所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述台阶凹槽(53)的侧壁(54)的直径大于台阶凸起(43)的外壁直径；实现介质经台阶凸起(43)外壁与台阶凹槽(53)的侧壁(54)之间的缝隙流出。

8.根据权利要求7所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述弹簧座(6)为中空柱体结构；弹簧座(6)的底部设置有球头(61)；球头(61)与锥形凹槽(52)配合实现找正；弹簧座(6)的顶部设置有泄流通道(62)；泄流通道(62)的侧壁沿周向均匀设置有平衡孔(63)。

9.根据权利要求8所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：差压式平衡阀的工作过程为：

10.根据权利要求9所述的一种差压式平衡阀，其特征在于：所述介质为氢气和水汽的混合物；通过台阶凹槽(53)的侧壁(54)对流经的介质产生反作用力实现介质的快速泄放；当上游法兰(1)与下游法兰(2)压力差大于等于0.65mpa时，差压式平衡阀启动泄压工作。

技术总结
本发明属于差压式平衡阀设计领域，涉及一种差压式平衡阀，包括上游法兰、下游法兰、阀体、密封环、阀瓣、弹簧座、弹簧和调整螺钉；下游法兰位于上游法兰的上方且与上游法兰同轴对接；上游法兰和下游法兰的轴线处均设置有介质通道；密封环设置在上游法兰和下游法兰的对接处；阀体为中空筒状结构；阀体轴向竖直安装在密封环的上表面；阀瓣、弹簧座、弹簧和调整螺钉均设置在阀体的内腔中；阀瓣设置在密封环的顶部；弹簧座设置在阀瓣的顶部；弹簧轴向竖直设置在弹簧座的顶部；调整螺钉设置在弹簧的顶部，且调整螺钉外壁与阀体内壁螺纹连接；本发明提供的差压式平衡阀应用于高工作压力及高背压工况，实现在极小压力差0.65MPa下保证良好密封性。

技术研发人员：周浩,武召阳,刘青烽,仝一然,翟红波,刘汉唐,李强,李晓峰
受保护的技术使用者：北京航天石化技术装备工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12