CN102252117B - 线性液体流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度线性液体流量调节阀，所要解决的问题是：目前在调节阀的使用场合中，阀后压力是经常波动的，导致出油量波动。本发明的要点是：它有计量阀和等压差活门，计量阀和等压差活门集成在一个阀体上组成；等压差活门包括活塞，活塞一侧的油腔与计量阀阀芯后通道连通，活塞的另一侧在阀芯前通道与阀门回油口之间的通道上。本发明的有益效果是：流量与阀芯的角行程呈线性关系，与阀门出口压力无关，满足调节阀的要求；其次，流量的调节具有慢加快减的效果，保证了动力设备的安全。

Description

线性液体流量调节阀

技术领域

本发明涉及一种输液管线上使用的液体燃料流量调节阀，具体说是一种高精度线性液体流量调节阀。 

背景技术

目前国内燃气轮机、内燃机等大功率发动机上使用一种液体燃料调节（计量）阀，该调节阀的基本要求是，不论阀后压力如何波动，阀门的出油量应当是可控的，所说的可控是指阀门的出油量与阀芯的旋转角度应当是线性关系。在上述调节阀的使用场合中，阀后压力是经常波动的，导致出油量波动，且是不可控的。目前国产的液体燃料调节阀普遍存在上述问题，可调比小，可靠性差。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高精度线性液体流量调节阀。 

本发明的目的是这样实现的：它有双阀座的计量阀，且摒弃了针型阀的结构，其特征是：它还有等压差装置，计量阀和等压差装置集成在一个阀体上组成；等压差装置包括活塞，活塞的一侧在阀门进口与阀门回油口之间的通道上，活塞的另一侧接受阀门出口压力，活塞两侧的压力差驱动活塞的左右移动，改变回油口的大小，进而改变（计量阀）阀前压力，实现阀门进口压力与阀门出口压力之差为恒定值。 

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。 

图1是本发明的结构示意图。 

图2是图1的A-A剖视图，该图只保留阀芯和密封环，其它略去。 

图3是图1的Y向视图。 

具体实施方式

参见图1，所说的计量阀是，在阀体9的通道上设置阀芯5、两个阀座即密封环8和两个弹簧7，阀芯为横置的圆桶，圆桶口朝向阀门出口34，即圆桶内腔成为阀芯后通道P2的一部分；在圆桶底外侧的圆心固定带有花键的转轴5-1，与阀体上的轴承4内套作紧配合，带有花键的转轴5-1外端伸出阀体外，与驱动装置如减速机配合，传递供阀芯旋转的扭矩，在转轴上安装指针1，3是轴承盖，其上可以划刻度盘，与指针配合用来指示阀芯的旋转角度；在圆桶侧壁上开两个阀口5-2，这两个阀口在圆桶转轴两侧呈对称分布，每个阀口为准矩形，所说的准矩形是指阀口的两端为相同曲率和长度的圆弧线（参见图2）；在每个阀口的外侧（也就是圆桶侧壁外侧）各有一个密封环，两个弹簧7分别设置在密封环和密封盖6之间、密封环和密封盖10之间，使密封环可靠地压在阀芯圆桶侧壁外侧上；阀芯前通道P1在密封环前分成两个支通道，分别通向上下两个密封环。燃料油从阀门进口30入，依次经过通道P1、密封环、阀口、通道P2至阀门出口34。当转轴旋转时，密封环静止，阀口在密封环里的面积随着阀芯的旋转角行程呈线性变化，调节流量。 

流经调节阀的液体流量公式为F=K·A·(ΔP)^1/2，式中K为流量系数，A为阀口的面积，ΔP=P1-P2，代表阀芯前、后通道的压差。如果ΔP为恒定值，则F与A成线性关系，进一步，F与阀芯5的角行程呈线性关系，与阀门出口压力无关。 

在调节阀的实际使用中，阀芯后通道即阀门出口的压力是经常波动的。为保证ΔP为恒定值，本发明还设计了等压差装置，等压差装置和计量阀集成在一个阀体9上。等压差装置根据阀门出口压力P2的变化来调节回油口的大小，进而改变P1，以保持ΔP不变。 

等压差装置由压差控制器和控制回油口大小的阀组成； 

压差控制器是，压差调节螺钉21、弹簧22、活塞20、小球11、弹簧座12、弹簧14和弹簧盖13依次设置，活塞20设置在阀芯前腔和阀芯后腔之间，小球11、弹簧座12和弹簧14设置在中压腔Pm里；阀芯前腔与阀芯前通道P1连通，阀芯后腔与阀芯后通道P2连通，活塞20位于阀芯前腔的一侧呈凹形，阀芯前腔里的弹簧22设置在压差调节螺钉和活塞20的凹形之间，活塞20位于阀芯后腔的一侧带有活塞杆，在阀芯后腔和中压腔之间的间壁上有圆孔，活塞杆伸入圆孔，弹簧14设置在弹簧座12和弹簧盖13之间，活塞杆头和弹簧座12外侧均呈凹形，小球被夹持在活塞杆和弹簧座12外侧之间；中压腔Pm与阀芯前腔之间设两段通道，靠近中压腔Pm段的通道33的直径小于靠近阀芯前腔段的通道32的直径，通道33的直径＜圆孔的直径＜小球11的直径。

控制回油口大小的阀是，回油口活塞19的一侧是控制腔Pc，该腔里的活塞19呈凹形弹簧座，弹簧17设置在弹簧盖18和活塞弹簧座19之间，活塞19的另一侧在阀芯前通道P1与回油口31之间的通道上，控制腔Pc与中压腔Pm连通，活塞19的左右移动控制着回油口的大小，回油口31为三角形（参见图3）。 

工作过程是，当P2压力升高时，活塞20在P2压力和弹簧14的作用下向左移动，小球11也向左移动，堵住圆孔（如图1所示），使Pm腔的液体无法通过这个圆孔流向P2腔，Pm腔只与P1腔连通，于是Pm压力会上升，由于Pc腔与Pm腔相通，于是Pc压力也会上升，活塞19在压力Pc和弹簧17的作用下向左移动，回油口变小，回油流量减少，而阀门进口1流量是恒定的，于是P1压力上升，即P1随P2压力升高而升高；当P2压力下降时，活塞20在向右移动，小球11也向右移动，圆孔打开，Pm腔的液体流向P2腔，且其流速大于P1腔向Pm补充的流量，Pm压力下降，于是Pc压力也会下降，活塞19向右移动，阀门出口2变大，回油流量增加，阀门进口流量是恒定的，于是P1压力下降，即P1随P2压力下降而下降。等压差装置的这一调节过程完全是动态的，且保证了ΔP=常数。 

另外，作为燃料调节阀希望其流量的调节具有慢加快减的效果，以保证动力设备的安全。为了实现这一目的，在控制腔Pc与中压腔Pm之间的通道上设置了缓冲快泄阀，具体是，带孔的锥形阀芯16设置在锥形缓冲腔Pn里，弹簧15设置在缓冲腔壁和锥形阀芯之间。当Pm>Pc时，Pm腔的燃油将经过带孔锥形阀芯16的中心小孔流入Pc腔；反之，当Pm<Pc时带孔锥形阀芯16仍被弹簧15紧压在壳体上时，Pc腔的燃油将经过带孔锥形阀芯16的中心小孔流回Pm腔；当Pm<<Pc时，且带孔锥形阀芯16克服弹簧15压力离开壳体时，Pc腔的燃油将经过带孔锥形阀芯16的中心小孔和阀芯与壳体间的缝隙快速流回至Pm腔，这一设计可使旁通阀慢关快开；另外，旁通阀的三角形窗口也使得P1压力的调节实现慢升快降的目的。通过由流量公式可以看出，P1压力调节的慢升快降即实现了流量调节的慢加快减的效果。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

1、等压差装置的使用，使得流量F与阀芯的角行程呈线性关系，且与阀门出口压力无关，满足液体流量调节阀的要求。

2、流量的调节具有慢加快减的效果，作为液体燃料调节阀保证了动力设备的安全。 

3、可调比大于100，在小流量区域可实现精确调节。 

4、由于弹簧的作用令阀座时刻靠紧阀芯，当阀芯旋转时因摩擦使得阀门具有很好的自洁能力。 

5、阀芯和阀座安装在阀体的通道上，需要清理维护时只需将阀门的进口管线拆除，阀芯及其计量窗口可完全可见，使得阀门的清理维护非常容易方便。 

6、当阀芯、阀座磨损时，设置的弹簧可起到补偿作用，不但延长了阀门的使用寿命，还延长了阀门的首翻期（阀门首次返厂维修的时间）。 

Claims (4)

1.一种线性液体流量调节阀，包括计量阀，其特征是：它还包括等压差装置，计量阀和等压差装置集成在一个阀体上组成；等压差装置包括活塞，活塞一侧的油腔与计量阀阀芯后通道连通，活塞的另一侧在阀芯前通道与阀门回油口之间的通道上。

2.按照权利要求1所述的线性液体流量调节阀，其特征是：所述的计量阀是，在阀体的通道上设置阀芯(5)，阀芯为横置的圆桶，圆桶口朝向阀门出口(34)，即圆桶内腔成为阀芯后通道(P2)的一部分；在圆桶底外侧固定带有花键的转轴(5-1)，与阀体上的轴承(4)内套作紧配合，带有花键的转轴(5-1)外端伸出阀体外，与减速机配合，在转轴上安装指针(1)；在圆桶侧壁上开两个阀口(5-2)，这两个阀口在圆桶转轴两侧呈对称分布，每个阀口为准矩形，所说的准矩形是指阀口的两端为相同曲率和长度的圆弧线；在每个阀口的外侧各有一个密封环，第一弹簧(7)设置在密封环和密封盖(6)之间；阀芯前通道(P1)在密封环前分成两个支通道，分别通向上述两个密封环。

3.按照权利要求1或2所述的线性液体流量调节阀，其特征是：等压差装置由压差控制器和控制回油口大小的阀组成；

压差控制器包括，压差调节螺钉(21)、第四弹簧(22)、第一活塞(20)、小球(11)、第二弹簧座(12)、第二弹簧(14)和第二弹簧盖(13)依次设置，第一活塞(20)设置在阀芯前腔和阀芯后腔之间，小球、第二弹簧座(12)和第二弹簧(14)设置在中压腔(Pm)里；阀芯前腔与阀芯前通道(P1)连通，阀芯后腔与阀芯后通道(P2)连通，第一活塞(20)位于阀芯前腔的一侧呈凹形，阀芯前腔里的第四弹簧(22)设置在压差调节螺钉和第一活塞(20)的凹形之间，第一活塞(20)位于阀芯后腔的一侧带有第一活塞杆，在阀芯后腔和中压腔之间的间壁上有圆孔，第一活塞杆伸入圆孔，第二弹簧(14)设置在第二弹簧座(12)和第二弹簧盖(13)之间，第一活塞杆头和第二弹簧座 (12) 外侧均呈凹形，小球被夹持在第一活塞杆和第二弹簧座 (12) 外侧之间；中压腔(Pm)与阀芯前腔(P1)之间设两段通道，靠近中压腔（Pm）的第二段通道(33)的直径小于靠近阀芯前腔的第一段通道(32)的直径，第二段通道(33)的直径＜圆孔的直径＜小球的直径；

控制回油口大小的阀包括，回油口第二活塞(19)的一侧是控制腔(Pc)，控制腔里的第二活塞(19)呈凹形，第三弹簧(17)设置在第二弹簧盖(18)和第二活塞(19)凹形之间，第二活塞(19)的另一侧在阀芯前通道(P1)与回油口(31)之间的通道上，控制腔(Pc)与中压腔(Pm)连通，回油口(31)为三角形。

4.按照权利要求3所述的线性液体流量调节阀，其特征是：在控制腔(Pc)与中压腔(Pm)之间的通道上设置了缓冲快泄阀，具体是，带孔的锥形阀芯(16)设置在锥形缓冲腔(Pn)里，第五弹簧(15)设置在缓冲腔壁和锥形阀芯之间。

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