一种抑制空化的球阀阀芯、球阀及方法

本申请涉及阀门，尤其涉及一种抑制空化的球阀阀芯、球阀及方法。

背景技术：

1、阀门是一种压力管道原件，是用来改变管路断面和介质流动方向、控制输送介质的压力、流量、温度的一种装置。阀门用途极广，在国民经济中，阀门是不可缺少的工业管路附件和设备之一。交通运输行业中的火车、飞机、汽车、轮船，国防工业中的原子能、核工业、火箭、人造卫星和宇宙飞船等都需要各种各样特殊用途的阀门。

2、球阀是一种低温液体储运设备管理系统中常用的阀门，其具有开关灵活、密封可靠、安全稳定等优点，球阀主要适用于乙烯、液氧、液氢、液化天然气、液化石油产品等液体低温介质的输出，用户可根据需求选用合适的驱动方式，目前球阀的主要驱动方式有手动、电动、气动以及蜗轮蜗杆传动供选择，合适的球阀，对低温介质的输出控制可起到重要作用。

3、空化是一种当液体的局部压力降低到饱和蒸汽压以下时，液相转变为气相的一种相变现象。该现象广泛出现于流体传输使用和水下航行体运动等一系列过程当中，是影响设备运行的重要因素。同时，空化现象的产生会降低阀门的调控性能，增加阀门流动的不稳定性，增加不必要的能量损失。空化还会导致设备在运行过程中出现振动和噪声。

4、目前对于阀门中抑制空化的方法主要为逐级减压、孔板节流降压等办法。对于常见的截止阀和蝶阀，可在不影响阀门流通性能的前提条件下改变阀芯端面结构和蝶板结构来抑制空化。而对于球阀，在不改变阀门流通性能的前提条件下设计抑制空化的阀芯较为困难，因此目前国内外关于球阀的空化抑制研究比较少。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种抑制空化的球阀阀芯、球阀及方法，以解决相关技术中存在的由于阀门的启闭件位于流体流动区域内部，而导致局部低压区域空化的产生，抑制空化的发展，减小设备运行过程中的振动和噪声以及对阀门的破坏。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种抑制空化的球阀阀芯，所述球阀阀芯的出口设计为扩张段，用以抑制空化；所述阀芯一端连通管道进口，另一端作为射流出口，所述扩张段位于阀芯出口射流面。

3、可选的，所述扩张段倾角为30°-70°。

4、可选的，所述扩张段倾角为50°，所述扩张段长度和阀芯入口直径的比值为1:10。

5、根据本申请实施例的第二方面，提供一种抑制空化的球阀，包括阀体以及安装在所述阀体上的球阀阀芯，所述球阀阀芯为第一方面所述的抑制空化的球阀阀芯。

6、可选的，还包括密封垫圈，所述密封垫圈位于阀体内壁面与阀芯壁面之间，所述阀芯出口表面与密封垫圈内壁面贴合，并且所述阀芯可沿密封垫圈内壁面自由转动。

7、根据本申请实施例的第三方面，提供一种抑制第二方面所述的球阀空化的方法，包括：

8、将所述球阀阀芯的出口设计为扩张段，用以抑制空化，其中所述阀芯一端连通管道进口，另一端作为射流出口，所述扩张段位于阀芯出口射流面。

9、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

10、由上述实施例可知，本申请所述球阀阀芯的出口设计为扩张段，用以抑制空化；所述阀芯一端连通管道进口，另一端作为射流出口，所述扩张段位于阀芯出口射流面。采用减速增压的方法，可以有效抑制空化的产生及发展，进而减少空化对阀门的侵蚀破坏。通过改变阀芯出口端面的结构，来减缓流体的流速。管道进出口的横截面积不变，所以只对空化产生时的流场起作用，进而不会破坏高流速下流场的流量及稳定性。采用对球阀阀芯出口结构的改良，减少了对球阀阀体结构的破坏，从而降低了对球阀流通性能的影响。

11、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种抑制空化的球阀阀芯，其特征在于，所述球阀阀芯的出口设计为扩张段，用以抑制空化；所述阀芯一端连通管道进口，另一端作为射流出口，所述扩张段位于阀芯出口射流面。

2.根据权利要求1所述的一种抑制空化的球阀阀芯，其特征在于，所述扩张段倾角为30°-70°。

3.根据权利要求1所述的一种抑制空化的球阀阀芯，其特征在于，所述扩张段倾角为50°，所述扩张段长度和阀芯入口直径的比值为1:10。

4.一种抑制空化的球阀，其特征在于，包括阀体以及安装在所述阀体上的球阀阀芯，所述球阀阀芯为权利要求1-3任一项所述的抑制空化的球阀阀芯。

5.根据句权利要求4所述的一种抑制空化的球阀，其特征在于，还包括密封垫圈，所述密封垫圈位于阀体内壁面与阀芯壁面之间，所述阀芯出口表面与密封垫圈内壁面贴合，并且所述阀芯可沿密封垫圈内壁面自由转动。

6.一种抑制权利要求5所述的球阀空化的方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种抑制空化的球阀阀芯、球阀及方法，涉及阀门技术领域。该球阀结构可抑制空化的发展，包括阀体，阀芯和密封垫圈。所述阀芯出口设计为扩张段。当阀门处于大开度，流体流经阀芯出口变截面时形成高速射流区，阀芯出口部分压力降低至饱和蒸汽压以下，空化产生。阀芯出口扩张段结构设计能够有效减缓阀芯出口处流体流速，在降低流体流速的同时阀芯出口低压区压力变大，当压力高于饱和蒸汽压以上时，空化的发展得到抑制，同时也减少了由于空化而导致的气蚀与振动等问题。

技术研发人员：张光,王铠,林哲,陈德胜,张浩钿,吴璇
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17