[发明专利]轴流控制阀

说明书

一种用于控制流体流动的阀(1)，具有：悬置在流道段(5)中的块部(1)；悬置以用于在关闭位置和打开位置之间轴向移动的闭孔护套(12)；在块部中轴向延伸的操作构件(13)，其具有面向轴向方向的接合表面(18、19)并且连接到闭孔护套；以及肘节构件(20)，可枢转地安装到块部以可围绕枢转轴线在关闭位置和打开位置之间枢转，导致闭孔护套关闭和打开。肘节构件具有与接合表面接触的致动表面(22、23)，接合表面位于与枢转轴线隔开的平面中，该致动表面具有至少第一表面部分(22a、23a)和第二表面部分(22b、23b)，它们与枢转轴线的距离互不相同，彼此连续并且围绕平行于枢转轴线的曲率轴具有互不相同的曲率半径。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的阀。这种阀是从US3654950已知的。

背景技术

轴流阀已在整个碳氢化合物工业的关键、高完整性和苛刻的服务应用中采用。其最适合于下游湍流最小、固定压降低、快速关闭、控制精度和可靠性很重要的应用。轴流阀可以是完全压力平衡的，这表示唯一有效的抵抗阀操作的力是齿轮系统部件之间的密封和机械摩擦。

在诸如石油和天然气生产、加工工业、流体的运输、分配和储存的使用领域中，阀用于精确控制压力、流量或温度，例如用作节流阀(Joule Thompson)或浪涌泄压阀。可能需要控制范围广泛的流体流动，例如从原油到精炼产品的石油产品、高油气多相流体、天然气(其可能包含诸如沙子的污染物)。

考虑到这些阀工作所需要的压力(压力等级：150#～2500#)和从低至大约195℃到大于500℃的工作温度，阀必须具有非常坚固的构造，其对结构部件、致动机构和密封件具有较高的热应力抗性。而且，由于在大型工艺设备中使用，所以最小的维护，特别是代价高昂的停机时间应尽可能短且不频繁。

大多数轴流阀采用线性致动来定位闭孔器。市场上最广泛采用的线性机构是使用45°的1:1滑动齿条，以将致动器线性运动转换为闭孔器护套的线性运动，以便打开和关闭阀。

在US4327757、WO2007/048942、WO2008/098702和WO2015/049525中公开了这种阀的实例。

与许多滑动齿轮机构一样，在负载下移动时会遇到高摩擦力。这些力导致低效额定值，从而增加可靠操作阀所需的致动力。

这种类型的机构还具有其他固有的弱点。在负载下进行足够的循环，其将由于磨损和最终卡住而失效，特别是在润滑有限或没有润滑的情况下。轮齿和滑动轴承区域的摩擦和磨损将导致这些表面退化，最终磨损掉硬化表面处理。

WO2017/055856公开了一种阀，其中垂直于轴向方向的齿条致动器的线性位移，流量控制闭孔器护套可移动，通过接合两个齿条的小齿轮而转换为连接到流量控制护套的齿条的轴向位移。在这种阀中，磨损失效模式不太容易导致齿轮系卡住，并且作为滚动运动齿轮系统，其具有较低的摩擦损失，减少了操作阀所必需的致动力。然而，这种致动系统对良好的润滑非常敏感，齿的耐磨性是导致阀故障的一个问题，同时齿的强度也经常是一个问题。

WO2007/048942公开了一种阀，其中垂直于轴向方向的致动器的线性位移，流量控制闭孔器护套可移动，通过曲柄轮、致动器和曲柄轮之间的连接杆、以及曲柄轮和柱塞之间的连接杆而转换为连接到流量控制护套的柱塞的轴向位移。这种致动系统占用相对大量的空间，结构复杂，成本高，并且相对小的铰接连杆不坚固。

WO2007/048942、WO2009/143028和WO2015/049525公开了轴流阀，其中闭孔器护套的轴向运动由致动器轴围绕垂直于轴向方向的中心线旋转而驱动。安装到致动器轴的小齿轮与在轴向方向上定向的齿条接合。同样在这种阀中，致动系统对良好的润滑非常敏感，齿的耐磨性是导致阀故障的一个问题，同时齿的强度也经常是一个问题。