低流阻法兰铸钢直通截止阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，涉及一种低流阻法兰铸钢直通截止阀。

背景技术

随着造船技术的不断发展壮大，以及国防安全需要，我国必须不断的提升舰艇整体作战能力，这样对舰艇整体系统也提出了更高的要求。

阀门是舰艇系统中的一个重要设备，它的性能和质量在管路系统中有着非常重要的作用。阀门的密封性、可靠性、低流阻等性能参数，都将直接影响舰艇的可靠性，甚至影响战斗力。阀门的流阻系数是衡量管路系统中功率消耗的重要指标之一，当流动介质流经管路系统的阀门时将产生局部阻力，克服这种阻力需要消耗过多能量。由于法兰铸钢直通截止阀的结构特点和其优良性能，在舰艇系统中是其它阀门所不能代替的，尤其是在舰艇的燃油管路系统中。常规的法兰铸钢直通截止阀其阀体腔内部结构特点是：介质从水平方向入口流入，然后变为垂直方向，流经中口密封面后，再由垂直方向变为水平方向，最后从出口流出，这样的流经方式造成的压力损失较大，特别是在液压装置中，由于较高的流阻造成这种压力的损失尤其明显。阀门是管路系统中的一部分，一个元件阻力的变化会引起整个系统中阻力的变化或重新分配，也就是说介质流经各管段是相互影响的。为了降低管路系统中的能量损失，为了提升国家的装备制造水平，尤其在舰船等国防领域，必须要降低法兰铸钢直通截止阀的流阻系数，减少能量消耗，增强舰艇远海作战能力，这对我们国家的国防具有重要意义。

目前使用的法兰铸钢直通截止阀的流阻系数比闸阀和球阀大得多，通常根据公称口径的不同，一般流阻系数约为4～10左右，甚至更大。如图5所示，为现有技术法兰铸钢直通截止阀的阀体结构示意图，现有技术至今对于阀体内部结构的弧度和倒角没有足够的关注。为了降低法兰铸钢直通截止阀的流阻系数，减少管路系统中因为自身设备设计的不足引起的能量损失，必须依据国内技术力量和工业基础，重新优化阀门结构，研制所需要的高性能产品。因此，有必要根据新型号装备要求开展研制一种新的法兰铸钢直通截止阀。

发明内容

发明目的

为解决现有技术法兰铸钢直通截止阀流阻系数高的问题，本发明提供了一种能够满足低流阻系数和高流量系数要求的管路系统当中的低流阻法兰铸钢直通截止阀。

技术方案

一种低流阻法兰铸钢直通截止阀，包括阀体、阀盘、阀杆和阀盖，阀体的两侧分别设有介质入口和介质出口，阀体的上端固定连接有阀盖，阀盖竖直穿过有阀杆，阀杆的下端固定有阀盘，阀盘能够将介质入口和介质出口隔绝开，所述介质入口和介质出口的中心线是重合的；从介质入口处开始阀体的内腔入口段向下弯曲并向两外侧弯曲过渡，下侧和两侧的圆弧半径为R

所述阀杆的上端设有方口，方口外固定有手轮。

所述阀盖和阀杆螺母之间旋入有紧定螺钉。

所述填料包含上下三层结构，上层和下层的填料为100％GORE-TEX纤维编织，中间层的填料为100％GFO纤维编织。

所述阀体的内腔中口段的直径为d

优点及效果

本发明设计先进、结构合理、密封效果好并且使用寿命长，满足系统对直通截止阀流阻系数要求，减少了管路系统中因自身结构引起的介质能量损失，减小了介质流通阻力，降低对介质流动的干扰，阀盘开高不变的情况下，其流阻系数能够降低50％以下。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

图1为本发明的整体装配结构示意图；

图2为阀体主视示意图；

图3为阀体左视A-A半剖示意图；

图4为阀体俯视示意图；

图5为现有技术法兰铸钢直通截止阀的阀体结构示意图。

附图标记说明：1.阀体、2.阀盘、3.阀杆、4.阀盖、5.填料、6.填料压盖、7.阀杆螺母、8.手轮、9.方口、10.紧定螺钉、11.密封环、12.垫圈、13.密封圈、14.压盖螺栓、15.阀盖螺栓、16.介质入口、17.介质出口。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，一种低流阻法兰铸钢直通截止阀，包括阀体1、阀盘2、阀杆3和阀盖4，阀体1的两侧分别设有介质入口16和介质出口17，阀体1的上端通过阀盖螺栓15固定连接有阀盖4，阀盖4和阀体1之间设有垫圈12，阀盖4竖直穿过有阀杆3，阀杆3的下端固定有阀盘2，阀盘2的下端设有用于与阀体1接触密封的密封圈13，阀盖4包含上和下两处穿行结构，阀盖4上侧的穿行结构内周螺纹固定有阀杆螺母7，阀盖4和阀杆螺母7之间旋入有紧定螺钉10，用于加固阀盖4和阀杆螺母7之间的连接，防止阀杆螺母7旋转。阀杆3与阀杆螺母7螺纹配合，阀盖4下侧的穿行结构内周设有密封环11和填料5，密封环11位于填料5的下侧，填料5的上侧通过压盖螺栓14连接阀盖4固定有填料压盖6，填料5和密封环11的作用是防止介质通过阀杆3泄漏。填料5包含上下三层结构，上层和下层的填料为100％GORE-TEX纤维编织，中间层的填料为100％GFO纤维编织。阀杆3的上端设有方口9，方口9外固定有手轮8，方口9的上端为螺纹杆，手轮8通过螺纹杆上旋入的螺母固定。阀盘2能够将介质入口16和介质出口17隔绝开，所述介质入口16和介质出口17的中心线是重合的；从介质入口16处开始阀体1的内腔入口段向下弯曲并向两外侧弯曲过渡，下侧和两侧的圆弧半径为R

阀体1的内腔中口段的直径为d

工作原理：图1中G和K代表刻在阀盖4上的高度符号，用于作为参考物来参考阀杆3的提升高度。旋转手轮8能够带动阀杆3转动，使阀盘2能够沿阀座的密封面轴线作升降运动，在管路中起启闭功能，即开或是关，介质由介质入口16，经中口密封面后，从介质出口17流出。

本发明的直通截止阀流阻系数的大小，取决于产品的尺寸和结构以及决定介质内部流通通路的几何形状有关，而且通过大量的有限元分析以及实验求得，可以认为阀体内腔从进口到出口分为四个阻力阶段，即：进口段、中口密封段、中腔段和出口段，所以阀门内的压头损失约等于阀门各个阶段压头损失的总和。影响法兰铸钢直通截止阀流阻系数的关键在于阀体流道结构和阀座形状。通过有限元方法对传统直通截止阀进行大量分析，找出阀门在全开情况下，哪些位置影响介质流动，产生局部水头损失较大，进而进行结构优化设计，即：阀体进口段流道面积逐渐增大，流道各个截面圆滑过渡，每个交点必须相切，如图2、3和4所示，A-A截面中R

见表1所示，通过对比传统法兰铸钢直通截止阀，本低流阻法兰铸钢直通截止阀降低了系统能量消耗，提升介质流通能力，能够广泛的应用于舰艇设备、航空航天、石油工业以及核电等管路系统中。

表1法兰铸钢直通截止阀优化前后流阻系数对表

见表2所示，表1内的7种优化后流阻系数ξ对应表2内的各重要尺寸数值。

表2优化后参数对应的各重要尺寸数值

注：公称口径DN符合标准GB/T6414-2014《铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量》公差要求，取

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。