專利名稱：寬域半浮球蒸汽疏水閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有用浮子控制的凝汽閥，特別是用倒置敞開鐘型的浮子控制的凝汽閥。
蒸汽系統(tǒng)因散熱或熱交換產(chǎn)生的大量凝結(jié)水必須及時(shí)排放，否則由于凝結(jié)水的存在使熱交換效率降低，影響蒸汽潛熱充分利用，甚至釀成水擊事故。為能自動(dòng)排放凝結(jié)水和防止蒸汽泄漏，所有的用汽設(shè)備的出口端及蒸汽管道上都必須配置疏水閥。
常用的機(jī)械型疏水閥由閥座、浮子和閥瓣組成，浮子與閥座通道之間的接觸面為閉合面，該閉合面處的閥座通道口徑為圓形，閥瓣與浮子聯(lián)動(dòng)，浮子致動(dòng)使疏水閥啟閉。對(duì)于要求排水量大的疏水閥，其閥座通道截面、浮子尺寸相應(yīng)增大，致使閥的體積、重量同時(shí)增大。為縮小閥的體積，可增設(shè)杠桿增幅或差壓式閥瓣，但閥的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。
日本專利JP－017724提供一種半浮球蒸汽疏水閥，80年代中期日本TLV公司按照該專利技術(shù)生產(chǎn)出命名為UFO疏水閥系列產(chǎn)品，該閥的結(jié)構(gòu)如


圖1所示，由閥體1、閥蓋2、閥座3、閥座通道4、濾網(wǎng)5、濾網(wǎng)托6、發(fā)射臺(tái)7、導(dǎo)管8、浮子9以及螺栓10構(gòu)成，其中帶有閥座通道4的閥座3與閥蓋2用螺紋連接，導(dǎo)管8豎向布置在閥體1上，其上端部周面上開有若干個(gè)通孔，浮子9為半球狀殼體，兼作閥瓣，頂部開有一個(gè)小氣孔，罩在導(dǎo)管8的上方，用于擱置浮子9的發(fā)射臺(tái)7傾斜地布置在導(dǎo)管8的外側(cè)，濾除雜質(zhì)用的濾網(wǎng)5與濾網(wǎng)托6連為一體，旋入閥體1的下部，閥蓋2用螺栓10固定在閥體1上，浮子9與閥座3之間的接觸面為閉合面。當(dāng)浮子9內(nèi)側(cè)有足夠蒸汽時(shí)，浮子9上浮，閥座通道4閉合，阻止蒸汽泄漏；當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入浮子9內(nèi)時(shí)，由于部份蒸汽凝結(jié)成水，部份蒸汽和不凝氣體一起從頂部逸出，浮子9浮力減小而下沉，凝結(jié)水從閥座通道4排出。
UFO疏水閥由于浮子半徑遠(yuǎn)大于閥座通道孔徑，具有杠桿增幅作用，結(jié)構(gòu)也較為緊湊，是疏水閥技術(shù)的一大突破，是市場(chǎng)上的暢銷產(chǎn)品。日本專利產(chǎn)品UFO疏水閥的缺陷在于(1)系列產(chǎn)品隨公稱排水量增大，閥的體積快速增大；(2)由于閥壓力復(fù)蓋范圍較窄，抗壓力波能力差，導(dǎo)致系列產(chǎn)品所需的規(guī)格增多。
產(chǎn)生上述缺陷的主要原因是閥座通道采用圓形截面，其臨界開閥條件近似表達(dá)式為( (π)/4 d2·△P) (d)/2 ＝(W－F)( (D)/2 cosα) ………(1)式中 d－閉合面處閥座通道孔徑；△P－工作壓差，即蒸汽壓力與出口背壓之差；W－半球浮子重量；D－半球浮子直徑；F－設(shè)計(jì)給定臨界開閥時(shí)浮子所受浮力；α－閥座軸線與鉛垂方向夾角，45°。
理論分析和試驗(yàn)結(jié)果表明UFO疏水閥，采用的半浮球直徑必須隨排水量增大而大幅度增大，即閥的體積和重量大幅度增大；壓力復(fù)蓋范圍小，抗壓力波能力差。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種體積小、壓力復(fù)蓋范圍寬、抗壓力波能力強(qiáng)的寬域半浮球蒸汽疏水閥。
本發(fā)明的寬域半浮球蒸汽疏水閥，其總體結(jié)構(gòu)和材料與UFO疏水閥相同，示于圖2，包括閥體1，閥蓋2，閥座3，閥座通道4，濾網(wǎng)5，濾網(wǎng)托6，發(fā)射臺(tái)7，導(dǎo)管8，浮子9以及螺栓10。其中帶有閥座通道4的閥座3底部墊有密封片，采用若干個(gè)螺釘將閥座3緊固在閥蓋2上。其特征是在閉合面處閥座通道4口徑采用扁平形；閥座通道4所復(fù)蓋的閉合面為局部球面，這里的扁平形是指閉合面處通道口徑的緯向最大弧長(zhǎng)大于經(jīng)向最大弧長(zhǎng)，為增強(qiáng)閥座3的機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)閥的使用壽命，在閥座通道4內(nèi)可設(shè)置若干個(gè)加強(qiáng)筋。
對(duì)于截面為長(zhǎng)方形的閥座通道4，其臨界開閥條體近似表達(dá)式為(bH·△P) (H)/2 ＝(W－F)( (D)/2 cosα)……… (2)式中b－閥座通道閉合面處緯向弧長(zhǎng)；H－閥座通道閉合面處經(jīng)向弧長(zhǎng)；其余符號(hào)與(1)式相同。
對(duì)于方程式(1)和(2)，設(shè)定b＝H＝d，兩方程式左方近于相等。此時(shí)，UFO疏水閥和本設(shè)計(jì)的疏水閥的排水量、半浮球直徑D、半浮球自重W等參數(shù)近于相等，以此作為比較基準(zhǔn)。若△P和W值一定，要增大排水量，即擴(kuò)大閥座通道的截面積，前者增大通道直徑d，后者H值不變，增大b值，要滿足臨界開閥條件，前者半浮球直徑D隨d三次方增大，后者半浮球直徑D隨b一次方增大，雖然兩者的半浮球直徑都必須增大，但UFO疏水閥的半浮球直徑增大的幅度比本發(fā)明的疏水閥大得多，且閥要求的排水量越大，兩者差越大，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)越加突出。兩者比較數(shù)據(jù)列于表1。
理想的W－△P特性線應(yīng)為水平直線，斜率為零。這樣，采用同一個(gè)半浮球，在任意壓差下都能滿足開閥條件，即壓力復(fù)蓋范圍趨于無(wú)窮大，實(shí)際上這是不可能達(dá)到的。斜率越小，閥的工作特性越好，采用同一個(gè)半浮球，壓力復(fù)蓋范圍越寬，抗壓力波能力越強(qiáng)，即不易出現(xiàn)半浮球自重W偏重或偏輕的情況，偏重則閥關(guān)閉不好，偏輕則閥難以打開。在維持半浮球直徑D不變，要增大排水量倍數(shù)時(shí)，以增加半浮球自重W滿足臨界開閥條件。在半浮球直徑D不變，同等增大排水量倍數(shù)和滿足開閥條件下，本發(fā)明的W－△P特性線明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
圖3為半浮球蒸汽疏水閥的W－△P特性線。圖中A1、A2為本發(fā)明的W－△P特性線，B1、B2為現(xiàn)有閥的W－△P特性線。按半浮球中蒸汽占半高度時(shí)的浮力計(jì)算。
A1、B1的條件是閥座通道截面面積S0皆為12.6mm2，半浮球直徑D皆為100mm。對(duì)于A1，通道截面為矩形，b＝6.14mm，H＝2.07mm；對(duì)于B1，通道截面為圓形，d＝4mm。
A2、B2的條件是閥座通道截面面積皆為4S0，半浮球直徑D皆為100mm。對(duì)于A2，通道截面為矩形，b＝12.6mm，H＝4mm；對(duì)于B2，通道截面為圓形，d＝8mm。
圖3可見(jiàn)，對(duì)于A1線，蒸汽壓力每波動(dòng)0.1MPa，半浮球自重W只修正3.6g，同等情況下，B2線半浮球自重W應(yīng)修正7.5g。實(shí)際產(chǎn)品中，半浮球自重W是一定的，因此A1的抗壓力波能力比B1強(qiáng)。
圖3可見(jiàn)，A2可以在壓力1.0MPa以下工作，而B2只能在壓力0.5MPa以下工作，不僅A2的抗壓力波動(dòng)能力比B2強(qiáng)，更重要的是A2的工作范圍比B2寬。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1.閥排水量增大，半浮球的尺寸，本方案以一次方的線性方式增大，而現(xiàn)有技術(shù)則以三次方指數(shù)方式增大，對(duì)于要求排水量相當(dāng)大的閥，本方案顯示出極大的優(yōu)越性。
2.W－△P工作特性顯著優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，特性線斜率小，壓力復(fù)蓋范圍寬?？箟毫Σ芰?qiáng)，可以用規(guī)格較少的系列產(chǎn)品替代規(guī)格甚多的原系列產(chǎn)品。
3.體積小、規(guī)格少，制造成本大幅度降低。
表1
表權(quán)利要求1.一種寬域半浮球蒸汽疏水閥，包括閥體1，閥蓋2，閥座3，閥座通道4，濾網(wǎng)5，濾網(wǎng)托6，發(fā)射臺(tái)7，導(dǎo)管8，浮子9以及螺栓10，其中帶有閥座通道4的閥座3固定在閥蓋2上，導(dǎo)管8豎向布置在閥體1上，其上端部周面上開有若干個(gè)通孔，浮子9為半球狀殼體，兼作閥瓣，頂部開有一個(gè)小氣孔，罩在導(dǎo)管8的上方，用于擱置浮子9的發(fā)射臺(tái)7傾斜地布置在導(dǎo)管8的外側(cè)，濾除雜質(zhì)用的濾網(wǎng)5與濾網(wǎng)托6連為一體，旋入閥體1的下部，閥蓋2用螺栓10固定在閥體1上，浮子9與閥座3之間的接觸面為閉合面；當(dāng)浮子9內(nèi)側(cè)有足夠蒸汽時(shí)，浮子9上浮，閥座通道4閉合，阻止蒸汽泄漏；當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入浮子9內(nèi)時(shí)，由于部份蒸汽凝結(jié)成水，部份蒸汽和其他不凝氣體一起從頂部小孔逸出，浮子9浮力減小而下沉，凝結(jié)水從閥座通道4排出，其特征在于在閉合面處閥座通道4口徑采用扁平形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的疏水閥，其特征在于所述的閉合面處通道口徑的緯向最大弧長(zhǎng)大于經(jīng)向最大弧長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的疏水閥，其特征在于所述的閥座通道4內(nèi)可設(shè)有若干個(gè)加強(qiáng)筋。
專利摘要本方案提供一種寬域半浮球蒸汽疏水閥，其特征是閥座通道載面采用扁平型，具有體積小，壓力覆蓋范圍寬，抗壓力波能力強(qiáng)，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，易用較少規(guī)格的系列產(chǎn)品替換原規(guī)格甚多的系列產(chǎn)品，從而改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，廣泛適用于各種用汽設(shè)備和蒸汽系統(tǒng)的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F16T1/00GK2129369SQ9221508
公開日1993年4月7日 申請(qǐng)日期1992年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月20日
發(fā)明者冷光堯, 李嘉貴, 金博文, 冷文軍 申請(qǐng)人:冷光堯, 冷文軍