大口径管道用柱塞式隔断阀.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911280258.0 (22)申请日 2019.12.11 (71)申请人 中机国能炼化工程有限公司 地址 300280 天津市滨海新区开发区南港 工业区综合服务区办公楼C座108室26 单元 (72)发明人 刘镜军 (74)专利代理机构 天津滨海科纬知识产权代理 有限公司 12211 代理人 耿树志 (51)Int.Cl. F16K 3/24(2006.01) F16K 3/314(2006.01) F16K 25/00(2006.01) F16K 27/04(2006。

2、.01) F16K 31/12(2006.01) F16K 37/00(2006.01) (54)发明名称 大口径管道用柱塞式隔断阀 (57)摘要 本发明提供了大口径管道用柱塞式隔断阀， 属于阀门领域， 包括同轴设置的阀体和阀芯， 阀 芯设在阀体内部且二者沿其轴线滑动连接， 阀芯 两端部的外圈均设有密封组件， 阀体上设有侧口 和端口， 关闭状态下， 侧口置于两端部的密封组 件之间， 阀体的内部设有向内凸起且对阀芯进行 限位的定位块， 打开状态下， 侧口和端口连通设 置， 阀体的外部设有连接进口和出口的平衡管 路， 平衡管路上设有压力平衡阀， 阀体远离端口 的一端与阀芯之间形成密闭的压力腔， 压。

3、力腔与 操作系统连通设置。 本发明适用于使用频率较低 的大口径管道， 而且结构简单， 成本低。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 110894880 A 2020.03.20 CN 110894880 A 1.大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 包括同轴设置的阀体和阀芯， 所述阀芯设 在所述阀体内部且二者沿其轴线滑动连接， 所述阀芯两端部的外圈均设有密封组件， 所述 阀体上设有侧口和端口， 关闭状态下， 所述侧口置于两端部的密封组件之间， 所述阀体的内 部设有向内凸起且对阀芯进行限位的定位块， 打开状态下， 所述侧口和端口连通设置； 所述阀体的外部设有连接侧口和端口的平衡管路，。

4、 平衡管路上设有压力平衡阀， 所述 阀体远离端口的一端与所述阀芯之间形成密闭的压力腔， 所述压力腔与操作系统连通设 置。 2.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述阀体远离所述 端口的一端设有法兰盖， 所述法兰盖上设有固定螺栓， 所述阀芯靠近所述固定螺栓的一端 设有固定螺母， 所述固定螺栓穿过所述阀体与所述固定螺母连接。 3.根据权利要求2所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述阀体靠近法兰 盖一端的外圈设有连接法兰， 所述连接法兰与法兰盖对应设置且二者通过螺栓可拆卸式固 定连接。 4.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述阀。

5、体包括垂直 设置的主壳体和副壳体， 所述侧口设在副壳体上， 所述端口设在主壳体上， 所述主壳体的外 圈设有同轴的补强板， 所述补强板相对副壳体的轴线对称设置。 5.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述阀芯包括芯 筒， 所述芯筒两端的外圈设有同轴的固定环， 所述密封组件嵌设在所述固定环内。 6.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述阀体由管材制 成， 所述阀芯由型材焊接为一体结构。 7.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述阀体为铸件一 体结构， 所述阀芯由型材焊接为一体结构。 8.根据权利要求1所述的大口径管。

6、道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述密封组件为两 个平行设置的密封圈。 9.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述密封组件包括 平行设置的导向环和密封圈， 其中导向环设在所述密封圈的外圈， 所述导向环的外圈与所 述阀体的内圈间隙配合。 10.根据权利要求1所述的大口径管道用柱塞式隔断阀， 其特征在于： 所述操作系统包 括操作管路， 所述操作管路为三通结构， 其中一通连接压力表检修阀， 压力表检修阀远离阀 体的一端设有压力表， 一通连接控制阀， 用于空气或者氮气的输入和排出， 一通与压力腔连 通设置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110894880 A 2 大。

7、口径管道用柱塞式隔断阀 技术领域 0001 本发明属于阀门领域， 涉及大口径管路用截断阀门， 尤其涉及大口径管道用柱塞 式隔断阀。 背景技术 0002 随着技术的发展， 装置生产规模、 储运能力越来越大， 以致管道直径越来越大。 管 道 “甩头” 及维修用的阀门， 开启和关闭的频率很低， 目前多使用闸阀实现管道的截断和打 通动作。 0003 闸阀适用于大口径的管道， 对密封处的零件要求特别高， 导致成本高， 对于直径 800mm左右的碳钢管道， 闸阀的成本在10万左右， 但是使用频率这么低的情况， 使用高成本 的闸阀， 导致整个管道的成本大幅度提升， 球阀或者截止阀因为结构的限制， 不适用于大。

8、口 径管道截断功能， 蝶阀密封性能较差， 因此很少用于有毒、 可燃介质的大口径管道截断功 能。 发明内容 0004 本发明要解决的问题是在于提供大口径管道用柱塞式隔断阀， 适用于使用频率较 低的大口径管道截断， 而且结构简单， 成本低。 0005 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案是： 大口径管道用柱塞式隔断阀， 包 括同轴设置的阀体和阀芯， 所述阀芯设在所述阀体内部且二者沿其轴线滑动连接， 所述阀 芯两端部的外圈均设有密封组件， 所述阀体上设有侧口和端口， 关闭状态下， 所述侧口置于 两端部的密封组件之间， 所述阀体的内部设有向内凸起且对阀芯进行限位的定位块， 打开 状态下， 所述侧。

9、口和端口连通设置； 0006 所述阀体的外部设有连接侧口和端口的平衡管路， 平衡管路上设有压力平衡阀， 所述阀体远离出口的一端与所述阀芯之间形成密闭的压力腔， 所述压力腔与操作系统连通 设置。 0007 进一步的， 所述阀体远离所述端口的一端设有法兰盖， 所述法兰盖上设有固定螺 栓， 所述阀芯靠近所述固定螺栓的一端设有固定螺母， 所述固定螺栓穿过所述阀体与所述 固定螺母连接。 0008 进一步的， 所述阀体靠近法兰盖一端的外圈设有连接法兰， 所述连接法兰与法兰 盖对应设置且二者通过螺栓可拆卸式固定连接。 0009 进一步的， 所述阀体包括垂直设置的主壳体和副壳体， 所述侧口设在副壳体上， 所 。

10、述端口设在主壳体上， 所述柱壳体的外圈设有同轴的补强板， 所述补强板相对副壳体的轴 线对称设置。 0010 进一步的， 所述阀芯包括芯筒， 所述芯筒两端的外圈设有同轴的固定环， 所述密封 组件嵌设在所述固定环内。 0011 进一步的， 所述阀体由管材制成， 所述阀芯由型材焊接为一体结构。 说明书 1/5 页 3 CN 110894880 A 3 0012 进一步的， 所述阀体为铸件一体结构， 所述阀芯由型材焊接为一体结构。 0013 进一步的， 所述密封组件为两个平行设置的密封圈。 0014 进一步的， 所述密封组件包括平行设置的导向环和密封圈， 其中导向环设在所述 密封圈的外圈， 所述导向环。

11、的外圈与所述阀体的内圈间隙配合， 所述导向环材质为PTFE。 0015 进一步的， 所述操作系统包括操作管路， 所述操作管路为三通结构， 其中一通连接 压力表检修阀， 压力表检修阀远离阀体的一端设有压力表， 一通连接控制阀， 用于空气或者 氮气的输入和排出， 一通与压力腔连通设置。 0016 与现有技术相比， 本发明具有的优点和积极效果如下。 0017 1、 本发明的阀芯通过压力差实现移动， 通过阀体内设置的限位块实现阀芯的定 位， 整个结构改变了传统的阀门的结构， 针对管道导通或者维护的阀门使用， 此类阀门的使 用频率特别低， 此类结构简单， 在满足使用需求的基础上， 简化了结构， 安装空间。

12、小， 简化气 动执行机构开启便捷， 操作更加方便快捷， 而且大大减低了成本， 由于没有阀柄， 没有外泄 漏， 提升安全性， ； 0018 2、 设置固定螺栓和固定螺母后， 在阀芯打开后， 实现了阀芯的固定， 保证了打开状 态的稳定性， 提升整个结构运转状态的稳定， 减少对压力控制的依赖， 进一步提升安全性， 而且也有利于提升组装效率， 阀芯上设置的密封组件可更换密封圈， 改善密封效果， 也可以 取走阀芯， 将阀门改成三通， 适用范围广； 0019 3、 设置补强板， 可提升侧口处的强度， 进而提升整个结构的强度， 保证结构的承压 性， 封组件采用嵌设的方式进行固定， 稳定性更高， 不容易脱落。。

13、 附图说明 0020 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中： 0021 图1是本发明大口径管道用柱塞式隔断阀在开启状态的结构示意图； 0022 图2是本发明大口径管道用柱塞式隔断阀在关闭状态的结构示意图； 0023 图3是本发明图1的A部详图。 0024 附图标记： 0025 1、 阀体； 11、 主壳体； 12、 副壳体； 13、 补强板； 14、 连接法兰； 15、 法兰盖； 16、 定位块； 17、 侧口； 18、 端口； 19、 压力腔； 2、 阀芯； 21、 芯筒； 22、 密封。

14、组件； 23、 固定螺母； 24、 固定环； 3、 操作系统； 31、 压力表检修阀； 32、 控制阀； 33、 压力表； 34、 固定螺栓； 35、 压力平衡阀。 具体实施方式 0026 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。 0027 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“上” 、“下” 、 “前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、“水平” 、“顶” 、“底” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位置关系为 基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗 示。

15、所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对 本发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 等仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相 说明书 2/5 页 4 CN 110894880 A 4 对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 “第一” 、“第二” 等的特征可 以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。 在本发明的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以上。 0028 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连。

16、接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以通过具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。 0029 下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。 0030 如图1图3所示， 大口径管道用柱塞式隔断阀， 包括同轴设置的阀体1和阀芯2， 阀 芯2设在阀体1内部且二者沿其轴线滑动连接， 阀芯2两端部的外圈均设有密封组件22， 阀体 1上设有侧口17和端口18， 关闭状态下， 侧口17置于两端部的密封组件22之间， 阀体1的内部 设有向内凸起且对阀。

17、芯2进行限位的定位块16， 打开状态下， 侧口17和端口18连通设置； 0031 阀体1的外部设有连接侧口17和端口18的平衡管路， 平衡管路上设有压力平衡阀 35， 阀体1远离端口18的一端与阀芯2之间形成密闭的压力腔19， 压力腔19与操作系统3连通 设置， 压力平衡阀35实现了侧口17和端口18的压力平衡， 不容易产生水锤和压差问题， 传输 更加稳定。 0032 优选地， 阀体1远离端口18的一端设有法兰盖15， 法兰盖15上设有固定螺栓34， 阀 芯2靠近固定螺栓34的一端设有固定螺母23， 固定螺栓34穿过阀体1与固定螺母23连接， 设 置固定螺栓34和固定螺母23后， 在阀芯2打开。

18、后， 实现了阀芯2的固定， 保证了打开状态的稳 定性， 提升整个结构运转状态的稳定， 减少对压力控制的依赖， 进一步提升安全性， 而且也 有利于提升组装效率。 0033 优选地， 阀体1靠近法兰盖15一端的外圈设有连接法兰14， 连接法兰14与法兰盖15 对应设置且二者通过螺栓可拆卸式固定连接， 设置连接法兰14和法兰盖15， 连接结构简单， 采用市场上通用的结构， 后续维护成本低， 而且可保证密封性， 二者连接处的密封结构参照 现有结构中的法兰结构即可。 0034 优选地， 阀体1包括垂直设置的主壳体11和副壳体12， 侧口17设在副壳体12上， 端 口18设在主壳体11上， 主壳体的外圈设。

19、有同轴的补强板13， 补强板13相对副壳体12的轴线 对称设置， 设置补强板13， 可提升侧口17处的强度， 进而提升整个结构的强度， 保证结构的 承压性， 根据管道规格， 介质物性、 设计温度、 设计压力确定阀体结构尺寸， 确定各部件材 质、 压力等级、 壁厚， 三个定位块16周向均布用于关闭状态的定位， 除法兰盖15外， 阀体组装 后， 主壳体密封面处按技术要求机加工合格后硬化处理。 0035 优选地， 阀芯2包括芯筒21， 芯筒21两端的外圈设有同轴的固定环24， 密封组件22 嵌设在固定环24内， 固定环24与芯筒21分离设置然后通过焊接形成一体结构， 这样方便固 定环24的加工， 降。

20、低加工的成本， 密封组件22采用嵌设的方式进行固定， 稳定性更高， 不容 易脱落， 根据管道规格， 介质物性、 设计温度、 设计压力确定芯筒结构尺寸、 材质、 壁厚、 充氮 气还是空气， 确定密封组件结构及密封圈的材料及固定螺母的大小， 除密封圈外， 阀芯组装 后， 沟槽件按技术要求机加工。 0036 优选地， 阀体1由管材制成， 阀芯2由型材焊接为一体结构， 取材方便， 成本低， 而且 说明书 3/5 页 5 CN 110894880 A 5 强度高， 管材、 型材可根据实际的应用环境和强度要求， 设定不同的厚度， 规格调整和设定 更加方便， 通用性更强。 0037 优选地， 密封组件22为。

21、两个平行设置的密封圈， 密封圈采用市购品即可， 后续维护 方便可靠， 维护成本更低。 0038 优选地， 操作系统3包括操作管路， 操作管路为三通结构， 其中一通连接压力表检 修阀31， 压力表检修阀31远离阀体1的一端设有压力表33， 一通连接控制阀32， 用于空气或 者氮气的输入和排出， 一通与压力腔19连通设置， 根据介质物性确定控制阀32通氮气还是 空气， 如果传输的是易燃易爆物品或者危险性物品， 需要供应氮气， 通过冲入和排出氮气实 现压力的调节， 实现阀芯2相对阀体1的相对滑动， 根据介质流向判断是否需要压力平衡线， 根据介质物性确定控制阀32通氮气还是空气， 通过充、 排气控制阀。

22、芯的平行移动， 压力表用 于监测阀芯运行状态， 控制阀兼具检漏功能。 固定螺栓与固定螺母配合用于开启状态阀芯 的固定， 操作系统充分利用压力平衡的原理操作阀门， 使其操作更便捷， 阀门口径越大优势 越明显。 0039 以上结构适用于当设计压力小于等于1.0MPa， 设计温度小于等于150度时的承压 管道， 成本低， 操作简单， 方便可靠。 0040 实施例2： 与上述实施例不同的是， 阀体1为铸件一体结构， 阀芯2由型材焊接为一 体结构， 采用铸件结构， 可承受压力会进一步提升， 而且在大批量生产的情况下， 采用模具 一体成型， 批量生产， 成本更低， 当设计压力大于1.0MPa， 设计温度大。

23、于150度的时候， 采用 铸件的结构。 0041 实施例3： 与上述实施例不同的是， 密封组件22包括平行设置的导向环和密封圈， 其中导向环设在密封圈的外圈， 导向环的外圈与阀体1的内圈间隙配合， 导向环材质为 PTFE， 具体的材质根据实际情况进行设定和选择， 设置导向环后， 提升阀芯2相对阀体1的运 动精度， 对阀芯2的动作可起到导向的作用是， 保证固定螺栓34与固定螺母23更好的配合， 提升配合的精度， 导向环的硬度与阀体1的内壁硬度匹配设置， 针对不同的承压情况进行设 定， 如果承压较大， 采用硬度较高的导向环， 主壳体11的内壁可设置渗氮层， 提升主壳体11 内壁的强度和耐磨性， 进。

24、而提升主壳体11的使用寿命。 0042 实际的工作过程中， 管道铺设完成后， 需要连通侧口17和端口18的时候， 启动本申 请的结构， 需要打通的时候， 增大端口18的压力， 同时减少密封腔的压力， 利用压力差实现 阀芯2向远离端口18的方向运动， 运动后， 侧口17和端口18导通， 实现了管道的连通， 正常使 用状态下， 侧口17和端口18一旦导通， 此管道一直处于使用状态， 本结构处于常开状态， 等 需要管道维修或者维护的时候， 需要分段进行维系， 此时本结构应该处于关闭状态， 通过操 作系统3， 增大密封腔的压力， 在压力差的作用下， 阀芯2向端口18的方向移动， 当阀芯2两端 的密封组。

25、件22位于侧口17的两端时， 实现了密封， 密封后即可实现管道的维护， 本结构简 单， 成本低， 操作方便。 0043 本结构在实际使用时候， 需要按 石油化工阀门检验与管理规范 SH3518的要求检 验， 将本实施例中的一种新型的柱塞式隔断阀应用在DN800， 设计压力0.4MPa， 设计温度130 的工艺气管道上， 其功能是为预建装置 “甩头” ， 此时副壳体12端部还要加法兰、 法兰盖 15、 垫片及螺栓、 螺母进行封堵， 安装后阀门处于开启状态， 固定螺栓34与固定螺母23配合 固定阀芯2， 介质有法兰盖15封堵， 实现 “零” 泄漏。 说明书 4/5 页 6 CN 110894880。

26、 A 6 0044 当新建装置建成后， 在原有装置不停产的情况下， 通过 “甩头” 实现两个装置的贯 通， 控制阀32充氮气推动推动阀芯2平移， 此时应时刻观察压力表33， 通过调节控制阀32的 开度使压力表33数值平稳变化即阀芯2平稳移动， 当压力表33数值达到介质操作压力并稳 定不变时， 即阀芯2走到了定位块16处， 工艺气被隔断， 阀门仅在两个装置贯通时使用一次。 0045 装置贯通后， 控制阀32放气， 此时应时刻观察压力表33， 通过调节控制阀32的开度 使压力表33数值平稳变化即阀芯2平稳移动， 当压力表33数值为零时， 即阀芯2走到了法兰 盖15处， 阀门完全打开， 之后用固定螺。

27、栓34与固定螺母23配合固定阀芯2。 0046 当装置再次检维修时， 将阀芯2取出， 阀门变为三通， 此柱塞式隔断阀就完成了他 的使命。 0047 并需要注意以下问题： 0048 (1)此阀门主要用于正压、 公称直径DN400的流体管道； 0049 (2)当设计压力大于1.0MPa， 设计温度大于150时， 阀体1要整体铸造； 0050 (3)芯筒21应按受外压设计， 其端板应考虑最不利的外压影响； 0051 (4)根据介质物性确定芯筒21内充氮气还是空气； 0052 (5)根据介质物性确定充压排气线充氮气还是空气； 0053 (6)阀门开关时要了解介质操作压力， 根据介质操作压力调节控制阀32； 0054 (7)根据介质物性、 设计温度、 设计压力确定密封组件22结构及密封圈的材料。 0055 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明， 但所述内容仅为本发明的较佳实施 例， 不能被认为用于限定本发明的实施范围。 凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等， 均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。 说明书 5/5 页 7 CN 110894880 A 7 图1 说明书附图 1/3 页 8 CN 110894880 A 8 图2 说明书附图 2/3 页 9 CN 110894880 A 9 图3 说明书附图 3/3 页 10 CN 110894880 A 10 。