專利名稱：蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蒸汽疏水閥用熱動力元件。
背景技術：
在蒸汽疏水閥中常用到波紋管熱動力元件，在實際使用中波紋管熱 動力元件可以 直接作為蒸汽疏水閥的啟閉件，當高溫蒸汽通過閥時，波紋管元件膨脹，閥門關閉，阻止蒸 汽的通過；當?shù)蜏啬Y水通過疏水閥閥體時，波紋管元件收縮，打開閥門，開始排水；也可 以作為疏水閥的單獨排氣裝置，如在浮球式疏水閥內正常排水液位上部較高位置增設一個 專為排氣的波紋管排放閥；還可以作為大排量先導式疏水閥的導閥，以波紋管熱動力元件 作為導閥。但目前國內生產的波紋管疏水閥主要是純液體膨脹式波紋管，由于純液體膨脹 式的波紋管元件軸向位移與溫度成線性關系，而波紋管內的感溫溶液的溫度是隨閥內溫度 的變化而變化的，因此這種純液體膨脹式波紋管疏水閥凝結水排量不穩(wěn)定。波紋管熱動力 元件由于蒸汽凝結水對它的長時間不平衡作用力，在靠近入口側受到流體沖力較大作用， 在使用一段時間后(尤其在工作壓力較高時)往往會出現(xiàn)波紋管元件疲勞，軸線產生彎曲， 使得波紋管熱動力元件動作時閥門關閉不嚴，產生漏汽，甚至失效。波紋管熱動力元件工作 原理的核心是依靠波紋管內充相變介質的體積隨溫度的變化而變化，而熱量的傳遞則需要 一定的時間，對于現(xiàn)有產品，溫度只能通過一側(外壁)向波紋管內充相變介質傳遞，傳熱 面積小，傳遞速率慢，導致閥門動作過慢，疏水閥的漏汽率增大，滯后嚴重可見。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是降低了漏汽率，提高阻汽性能。本發(fā)明是蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，下端為密閉的、筒狀 的剛性支架3與波紋管2同軸，剛性支架3嵌套于波紋管2中，固定板1與剛性支架3的上 端連接，固定板1所在的平面垂直于剛性支架3的軸線00'，波紋管2的下端嵌套于上端為 圓筒狀的密封環(huán)4中，密封環(huán)4的下端為一螺桿，與閥芯5內壁上的螺紋構成一連接副，密 封環(huán)4、閥芯5的軸線均與剛性支架3的軸線00'同軸，波紋管2的內壁與剛性支架3的外 壁、密封環(huán)4上端圓筒的內壁形成一個密閉的空間，在該密閉空間里填充有低沸點的相變 介質7。本發(fā)明的飽和蒸汽壓力式波紋管疏水閥克服了液體膨脹式排量小且排量不穩(wěn)定 的缺點，提高熱動元件靈敏度高，降低了漏汽率，提高蒸汽疏水閥節(jié)能水平。


圖1、圖2是本發(fā)明兩個實施例的結構剖面圖，圖3是圖1、圖2中A處局部放大圖， 圖4是圖1、圖2中B處局部放大圖，圖5是圖1、圖2中C處局部放大圖，圖6(a)是波紋管 蒸汽疏水閥開閥狀態(tài)下動作力的分析圖，圖6(b)是波紋管蒸汽疏水閥閉閥狀態(tài)下動作力 的分析圖，圖7是不同相變介質的飽和蒸汽壓力式波紋管熱動元件伸長量隨溫度變化的實驗曲線，圖8是波紋管熱動元件優(yōu)越性比較示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，是本發(fā)明第一個實施例，本發(fā)明的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波 紋管熱動力元件，其中下端為密閉的、筒狀的剛性支架3與波紋管2同軸，剛性支架3嵌套 于波紋管2中，固定板1與剛性支架3的上端連接，固定板1所在的平面垂直于剛性支架3 的軸線00'，波紋管2的下端嵌套于上端為圓筒狀的密封環(huán)4中，密封環(huán)4的下端為一螺 桿，與閥芯5內壁上的螺紋構成一連接副，密封環(huán)4、閥芯5的軸線均與剛性支架3的軸線 00'同軸，波紋管2的內壁與剛性支架3的外壁、密封環(huán)4上端圓筒的內壁形成一個密閉的 空間，在該密閉空間里填充有低沸點的相變介質7。固定板1的邊緣上開有螺栓孔，通過螺 栓與蒸汽疏水閥閥體連接固定。如圖2所示，本發(fā)明第二個實施例，除固定板1其它結構與第一個實施例相同；其 固定板1上有螺紋，通過螺紋連接將飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件固定在蒸汽疏水閥 內。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，固定板1和剛性支架3，剛性支架3和波紋管2， 波紋管2和密封環(huán)4的接觸位置均采用焊接方式固定連接在一起。密封環(huán)4上端的圓筒壁 上開有填充口，填充口由封口鉚釘6密封。如圖1、圖2所示，密封環(huán)4上填充口與封口鉚釘6結合處采用焊接方式密封連接。 在位于固定板1與波紋管2上端之間位置處的剛性支架3上，沿剛性支架3的同一圓周上 均勻分布地開設有6 12個小孔3'。相變介質7的沸點比水的沸點低0°C 20°C。相變介質7是水，或者是無水乙醇， 或者是乙醇溶液。如圖1、圖2所示，工作過程如下在閥剛開始工作時，閥內的溫度較低，波紋管2 內的相變介質7處于收縮狀態(tài)，閥門開啟，這時可以排出冷凝水、空氣還有其它不凝氣體； 當閥內充滿高溫蒸汽時，波紋管2內的相變介質7在內外面同時受熱汽化，體積迅速增大， 使得波紋管2沿著軸向方向伸長，帶動閥芯5向閥門關閉的方向移動，由于動作迅速，有效 的阻止蒸汽泄漏；隨著閥內的冷凝水增多，閥內的溫度降低，相變介質7冷凝收縮，體積減 小，波紋管2恢復原狀，閥芯5打開閥孔，排出冷凝水。如圖6(a)所示，當閥孔保持開啟狀態(tài)，閥瓣的平衡力F1≥ F2+F3式中=F1為感溫溶液的膨脹力，F(xiàn)2為疏水閥中作用在波紋管底面積上的介質力，F(xiàn)3 為波紋管被拉伸的彈力。如圖6(b)所示，閥瓣在閥剛關閉臨界點的平衡力如下F1 ≥F2+F3+F4其中，F(xiàn)4為排水射流反作用力F4 = 0. 94 (P1-P2) S0(6)PsS ^ ρ^+Κ Δ h+0. 94 (P1-P2) S0 (7)式中Ps為波紋管元件填充相變介質7相變飽和蒸汽壓力，P1為閥前壓力即工作 壓力，P2為閥后壓力即背壓，K為波紋管元件的剛度，S為波紋管元件底面積，Stl為疏水閥閥座面積，Ah為波紋管元件伸長量。在疏水閥工作壓力P1下，當背壓P2 —定時，波紋管熱動元件伸長量與疏水閥內溫 度的變化近似成指數(shù)關系。相變介質7的液體膨脹式波紋管疏水閥的開啟量與疏水閥中凝結水的溫度變化 成近似線性變化。飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件中填充的相變介質可以選擇純凈水、無水乙 醇、乙醇溶液，具體可根據(jù)所需要的排水過冷度確定，純凈水過冷度為零，無水乙醇過冷度 最大。在實際應用中可以參考以下表格列舉的實驗數(shù)據(jù)，選擇合適的填充介質，以達到必須 的伸長量，得到性能優(yōu)良的波紋管熱動力元件。實驗中，波紋管剛度K為3. 5N · mm S波紋管元件有效面積S為254mm2。不同相變 介質的飽和蒸汽壓力式波紋管熱動元件伸長量隨溫度變化的實驗數(shù)據(jù)如表1所示
表1不同相變介質的飽和蒸汽壓力式波紋管熱動元件伸長量隨溫度變化的實驗 數(shù)據(jù)
相變介質100%_凈水100%，水乙醇50%純凈水-0%無水乙醇
_ 序號溫度/°C I伸長量/mm— 溫度/°C I伸長量/mm 溫度/°C 伸長量/mm
1851.2 ~ 702.505700.95
2__96__1^9__75__2.791 — 751.1
3__108__1.639__802__3J__80 — 1.3
4117 ~ 1.9985 — 3.4851.5
5__126__2A7__90__3.790__1.75
6__137__3.385__97__4.012__100 — 1.95
“ 71475.32102 ~ 4.482107 — 2.1
8__157__8.495__107__5__110__2.18
9___112__5；4__117 ~~ 2.56
10—118__6,5__122 — 3
11“一__122__8__127__3.8
12~___125__9J5__132__5
13丨丨 137 I 6.5如圖7所示，根據(jù)原始數(shù)據(jù)擬合出不同相變介質的飽和蒸汽壓力式波紋管熱動元 件伸長量隨溫度變化的實驗曲線，對不同相變介質，波紋管熱動元件位移Ah是相變溫度T 的單值函數(shù)，且近似成指數(shù)函數(shù)關系；用調節(jié)不同相變介質混合比的方法可以調節(jié)疏水閥 動作溫度和排水過冷度。如圖8所示，根據(jù)上述分析建立的飽和蒸汽壓力式和液體膨脹式波紋管熱動力元 件的熱力學模型，波紋管熱動元件在相同溫差(T2-Ttl)內，液體膨脹式波紋管熱動元件的伸 長量為Ah，而飽和蒸汽壓力式的在相變區(qū)有很大的伸長量，為2 Ah以上；波紋管熱動元件 在相同行程Ah內，液體膨脹式所需要的凝結水溫差(T2-Ttl)遠大于飽和蒸汽壓力式所需的 凝結水溫差(T2-T1)。因此，飽和蒸汽壓力式波紋管熱動元件動作靈敏度高于液體膨脹式。 由于波紋管熱動元件的行程的大小決定著排量，故本發(fā)明的飽和蒸汽壓力式波紋管疏水閥 克服了液體膨脹式排量小且排量不穩(wěn)定的缺點。此外，提高熱動元件靈敏度高，可降低漏汽 率，提高蒸汽疏水閥節(jié)能水平。
權利要求
蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，有一個波紋管(2)，其特征在于下端為密閉的、筒狀的剛性支架(3)與波紋管(2)同軸，剛性支架(3)嵌套于波紋管(2)中，固定板(1)與剛性支架(3)的上端連接，固定板(1)所在的平面垂直于剛性支架(3)的軸線(OO′)，波紋管(2)的下端嵌套于上端為圓筒狀的密封環(huán)(4)中，密封環(huán)(4)的下端為一螺桿，與閥芯(5)內壁上的螺紋構成一連接副，密封環(huán)(4)、閥芯(5)的軸線均與剛性支架(3)的軸線(OO′)同軸，波紋管(2)的內壁與剛性支架(3)的外壁、密封環(huán)(4)上端圓筒的內壁形成一個密閉的空間，在該密閉空間里填充有低沸點的相變介質(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于固定板⑴和剛性支架(3)，剛性支架(3)和波紋管(2)，波紋管⑵和密封環(huán)⑷的接 觸位置均采用焊接方式固定連接在一起。
3.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于密封環(huán)(4)上端的圓筒壁上開有填充口，填充口由封口鉚釘(6)密封。
4 根據(jù)權利要求3所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于密封環(huán)(4)上填充口與封口鉚釘(6)結合處采用焊接方式密封連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于在位于固定板(1)與波紋管(2)上端之間位置處的剛性支架(3)上，沿剛性支架(3)的 同一圓周上均勻分布地開設有6 12個小孔(3')。
6.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于固定板(1)的邊緣上開有螺栓孔，通過螺栓與蒸汽疏水閥閥體連接固定。
7.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于固定板(1)的外壁上開有螺紋，通過螺紋與蒸汽疏水閥閥體連接固定。
8.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于相變介質(7)的沸點比水的沸點低0°C 20°C。
9.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其特征在 于相變介質(7)是水，或者是無水乙醇，或者是乙醇溶液。
全文摘要
蒸汽疏水閥用飽和蒸汽壓力式波紋管熱動力元件，其目的是降低了漏汽率，提高阻汽性能；其中下端為密閉的、筒狀的剛性支架(3)與波紋管(2)同軸，剛性支架(3)嵌套于波紋管(2)中，固定板(1)與剛性支架(3)的上端連接，固定板(1)所在的平面垂直于剛性支架(3)的軸線(OO′)，波紋管(2)的下端嵌套于上端為圓筒狀的密封環(huán)(4)中，密封環(huán)(4)的下端為一螺桿，與閥芯(5)內壁上的螺紋構成一連接副，密封環(huán)(4)、閥芯(5)的軸線均與剛性支架(3)的軸線(OO′)同軸，波紋管(2)的內壁與剛性支架(3)的外壁、密封環(huán)(4)上端圓筒的內壁形成一個密閉的空間，在該密閉空間里填充有低沸點的相變介質(7)。
文檔編號F16T1/02GK101818851SQ200910117558
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者徐登偉, 李樹勛, 王朝富 申請人:蘭州理工大學