CN102308129A - 流体控制阀 - Google Patents

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Abstract

一种流体控制阀包括具有入口和出口的阀套。计量塞位于所述阀套内。所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动。参考平面垂直于所述阀轴取向。所述计量塞包括具有在所述出口处与流体流流体联通的感测端口的鼻状部。所述感测端口垂直于所述阀轴取向并且基本平行于所述参考平面。

Description

流体控制阀
技术领域
本发明一般地涉及流体控制阀，并且更特别地涉及配置成减小致动力的流体控制阀。
背景技术
旋塞阀、尤其是中心柱形阀可能由于作用在阀端面上的流体压力所以需要高致动力来移动所述阀。已知高致动力可能降低阀的动态响应。因此，旋塞阀可以包括从所述阀的前端钻到所述阀的内腔的通道。该内腔中的压力在所述阀的肩部产生在一个方向上推动所述阀的压力，从而抵消作用在所述阀的端面上的流体的力，作用在所述阀的端面上的流体的力可以在相反的方向上推动所述阀。
通过减小所述致动力，用在高性能设备中的阀、例如用于汽轮机燃料调节的阀可以利用相对便宜的、具有高动态响应的快速作用致动器来致动。
发明内容
在一个实施方式中，一种流体控制阀包括具有入口和出口的阀套。计量塞位于所述阀套内。所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动。参考平面垂直于所述阀轴取向。所述计量塞包括鼻状部和位于所述鼻状部处的感测端口，所述鼻状部位于所述计量塞的靠近所述出口的第一端处。在所述出口处与流体流流体联通的所述感测端口垂直于所述阀轴取向并且基本平行于所述参考平面。
在另一个实施方式中，一种流体控制阀包括具有入口和出口的阀套。计量塞位于所述阀套内。所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动。参考平面垂直于所述阀轴取向。所述计量塞包括鼻状部和位于所述鼻状部处的感测端口，所述鼻状部位于所述计量塞的靠近所述出口的第一端处。在所述出口处与流体流流体联通的所述感测端口关于所述参考平面呈一个角度取向。
在又一个实施方式中，一种流体控制阀包括具有入口和出口的阀套。计量塞位于所述阀套内。所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动。参考平面垂直于所述阀轴取向。所述计量塞包括第一端、与所述第一端相对的第二端和位于所述计量塞的靠近所述出口的所述第一端处的鼻状部。所述计量塞的锥体从所述第一端延伸到所述第二端并且在所述鼻状部处逐渐变细以形成渐缩颈部。所述计量塞还包括自所述渐缩颈部延伸的唇部以及位于所述鼻状部处的感测端口。所述唇部的唇直径比所述渐缩颈部的颈直径宽。在所述出口处与流体流流体联通的所述感测端口关于所述参考平面呈一个角度取向。
从结合附图进行的如下的详细描述中，本发明的其他方面、目的和优点将会变得显而易见。
附图说明
结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的多个方面，这些附图与描述一起用于解释本发明的原理。在图中：
图1是流体控制阀的一个实施方式的截面视图，包括该流体控制阀的鼻状部；
图2是图1的所述鼻状部的放大截面视图；
图3是所述鼻状部的另一个实施方式化的放大截面视图，包括渐缩颈部和唇部，其中所述唇部的唇直径比所述渐缩颈部的颈直径宽；以及
图4是所述鼻状部的另一个实施方式的放大截面视图，包括关于参考平面倾斜的感测端口。
虽然将要结合某些优选实施方式描述本发明，但是并不旨在将其局限于那些实施方式。相反，旨在覆盖如包括由所附权利要求限定的本发明的精髓和范围内的所有备选方案、修改和等同替换。
具体实施方式
参见图1和2，示出了一种流体控制阀100。该流体控制阀100配置成控制流体(例如燃气和/或燃料)到工业燃气轮机或其他连续燃烧系统的流动。该流体控制阀100包括具有流体出口112和流体入口114的阀套110。所述流体入口114与处于高压下的流体源(未示出)联通。如在下面要更详细描述的那样，当所述流体控制阀100处于打开位置时，流体被允许典型地在由箭头116标示出的方向上在所述流体入口114与所述流体出口112之间流动。
所述流体控制阀100还包括活塞构件195以及以可操作方式连接到所述活塞构件195的计量塞130。所述活塞构件195和所述计量塞130均位于所述阀套110内。在一个实施方式中，所述活塞构件195和所述计量塞130作为紧固在一起的单独的元部件构造。例如，所述计量塞130可以在用于容纳所述活塞构件195的端部的一个端部上包括螺纹孔(未示出)。备选地，所述活塞构件195可以在用于容纳所述计量塞130的端部的一个端部上包括螺纹孔。但是，应该理解的是如果需要所述活塞构件195和所述计量塞130可以作为整体元件构造。
如图所示，在一个实施方式中所述活塞构件195具有基本呈圆柱形的结构并且自所述计量塞130延伸。所述活塞构件195由合适的致动器(未示出)致动以通过使所述计量塞130在打开位置与封闭位置之间移动来调节通过所述流体控制阀100的流体流。在致动时，连接的所述活塞构件195和计量塞130配置成在一个特定的方向上(例如竖直方向上)关于阀轴135线性移动。参考平面(未示出)垂直于所述阀轴135取向。
安装活塞构件195的杆构件120用于线性往复运动以使所述计量塞130在打开位置与封闭位置之间移动。当所述计量塞130处在打开位置上时，流体被允许典型地在由箭头116标示出的方向上在流体入口114与流体出口112之间流动。另一方面，当所述计量塞130处在封闭位置上时，流体流被阻挡在流体入口114与流体出口112之间流动。
在一个实施方式中所述计量塞130具有基本呈圆柱形的结构，并且沿着所述计量塞130的轴长度可以包括多个具有不同直径的多个段或部分。在一个实施方式中，所述计量塞130包括位于计量塞130的靠近流体入口114的一端处的杆部140以及位于所述计量塞130的靠近流体出口112的另一端处的鼻状部150。所述活塞构件195连接到所述计量塞130的所述杆部140。所述杆部140可以包括一个或多个阶梯部，所述一个或多个阶梯部具有关于活塞构件195的总体直径减小的直径。此外，所述计量塞130包括等值面132，其成型成以基本恒定的压力提供与活塞构件195的行程或位置相对的线性燃气流的形状。
所述鼻状部150包括锥形结构，所述锥形结构具有径向延伸并逐渐变细的侧面以形成渐缩颈部160。所述鼻状部150还包括在流体入口112处与流体流流体联通的感测端口170。在一个实施方式中，所述感测部170包括位于所述渐缩颈部160的一侧或两侧上的多个感测端口170。此外，所述多个感测端口170可以沿着所述计量塞130的阀轴135设置在不同的位置上以适应其中以不同阀行程和压力比捕获流体流的动态压力的方法。
所述流体控制阀100还包括位于所述阀套110内的内腔180以及基本平行于所述阀轴135并穿过所述计量塞130从所述鼻状部150延伸到所述内腔180的流动通道190。所述流动通道190配置成联通从所述流体出口112处的感测端口170到所述内腔180的流体流。结果，所述内腔180内的流体的腔压力在第一方向(例如向下的方向)上推动所述计量塞130以至少部分地抵消或平衡所述鼻状部150上的在第二方向(例如向上方向)上推动所述计量塞的流体流的压力。结果，腔压力的力作用在所述活塞构件195的肩部198以将所述计量塞130推向封闭位置。所述活塞构件195的肩部198上的该腔压力的力是作用在所述鼻状部150上的将所述计量塞130推向打开位置的流体压力的力的一小部分。结果，所述流体控制阀100被部分平衡，尤其是对于具有低阀出口压力的大阀门开度的流体控制阀。
使所述流体控制阀100在打开位置与封闭位置之间移动所需的致动力可以通过在所述鼻状部150处捕获流体流的动态压力来减小。在图1和2的实施方式中，所述感测端口170在流体出口112处在流体流的方向上取向。具体地，所述感测端口170的纵轴垂直于阀轴135取向并基本平行于所述参考平面(未示出)。通过将所述感测端口170确定到流体流的方向上，作用在计量塞130的肩部198上的腔压力可以根据计量塞130的鼻状部150上的流体流的速度增加。
图3图示了流体控制阀100的鼻状部150的另一个实施方式。在图3的实施方式中，所述鼻状部150包括自所述渐缩颈部160延伸的唇部200。如图所示，所述唇部200的唇直径比所述渐缩颈部160的颈直径宽。所述唇部的较宽的唇直径所述鼻状部150上的流体流的更大的动态压力通过流动通道190联通到内腔180。结果，将使所述计量塞130在打开位置与封闭位置之间移动的致动力减小比图1和2的实施方式中示出的流体控制阀100的鼻状部150的更多，在图1和2的实施方式中唇部165具有基本等于渐缩颈部160的颈直径的唇直径。
图4图示了流体控制阀100德鼻状部150的又一个实施方式。如在图4的实施方式中示出的那样，感测端口300的纵轴可以关于所述参考平面以一个角度取向。与图3的实施方式中示出的流体控制阀100的鼻状部150类似，在图4中示出的流体控制阀100的实施方式中，所述唇部302的唇直径比渐缩颈部304的颈直径宽。由于所述感测端口300的倾斜的几何形状，通过流动通道190可以将鼻状部150上的更大的流体流的动态压力传递到内腔180，从而减小致动力以使计量塞130在打开位置与封闭位置之间移动。
包括在此提到的公开文献、专利申请和专利的所有引用文件在此通过对该文件的引用而被结合，如每一个文件都通过引用而被分别地和特别地表示被引用并且其整体都已在本文中阐述那样。
在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求书的上下文中)，术语“一个”和“所述”以及类似的表示的使用应该被理解为涵盖单个和多个，除非在此另有说明或者与上下文明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”将被理解为开放性表示的术语(即意思是“包括但不限于”)，除非另有说明。除非在此另有说明，否则数值范围在此的列举仅仅用作单个地引述落入该范围中的每个单独的值的简述方法，并且每个单独的值都结合在申请文件中，如其在此被单独地列举那样。在此描述的所有方法都可以以任何适当的顺序进行，除非在此另有说明或者相反地与上下文明显矛盾。在此任何一个或所有示例、或者示例性的语言(比如像“例如”)的使用仅仅用于更好地说明本发明而不形成对本发明的范围的限制，除非在权利要求书中另行说明。在本申请文件中不应将任何语言理解为表示对实践本发明来说必要的任何不在权利要求中要求保护的元件。
在此描述了本发明的优选实施方式，包括对本发明人来说用于执行本发明的最佳的方式。在阅读了前述描述的基础上，对于本领域普通技术人员来说，这些优选实施方式的变化形式可以是显而易见的。本发明人预期有经验的技术人员视情况而运用这样的变化形式，并且本发明人预期本发明以不同于在此所特别地描述的方式被实践。因此，如适用的法律所允许的那样，本发明包括在本申请文件所附权利要求书中描述的主题的所有变化形式和等同形式。此外，以上所述元件以其所有可能的变化形式的任何结合都被本发明所包括，除非在此另有说明或者与上下文明显矛盾。

Claims (16)

1.一种流体控制阀，包括：
包括入口和出口的阀套；以及
位于所述阀套内的计量塞，其中所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动，其中参考平面垂直于所述阀轴取向，其中所述计量塞包括：
鼻状部，所述鼻状部位于所述计量塞的靠近所述出口的第一端处，以及
位于所述鼻状部处的感测端口，其中所述感测端口在所述出口处与流体流流体联通，其中所述感测端口垂直于所述阀轴取向并且基本平行于所述参考平面。
2.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀还包括：
位于所述阀套内的内腔；以及
基本平行于所述阀轴取向并通过所述计量塞从所述鼻状部延伸到所述内腔的通道，其中所述通道配置成从所述感测端口到所述内腔联通流体流，其中所述内腔处的流体的腔压力抵消所述鼻状部处的流体的流体压力。
3.根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述计量塞还包括锥体，所述锥体从所述计量塞的第一端延伸到所述计量塞的定位为与所述第一端相对的第二端，其中所述锥体在所述鼻状部处逐渐变细以形成渐缩颈部。
4.根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀还包括活塞构件，所述活塞构件位于所述阀套内并且在所述第二端处以可操作方式连接到所述计量塞，其中所述活塞构件配置成使所述计量塞在所述打开位置与所述封闭位置之间移动。
5.根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述感测端口包括围绕所述渐缩颈部径向定位的多个感测端口。
6.根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述计量塞包括在所述计量塞的所述第一端处自所述渐缩颈部延伸的唇部。
7.根据权利要求6所述的流体控制阀，其特征在于，所述计量塞包括基本呈圆柱形的结构，其中所述唇部的唇直径比所述渐缩颈部的颈直径宽。
8.一种流体控制阀，包括：
包括入口和出口的阀套；以及
位于所述阀套内的计量塞，其中所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动，其中参考平面垂直于所述阀轴取向，其中所述计量塞包括：
鼻状部，所述鼻状部位于所述计量塞的靠近所述出口的第一端处，以及
位于所述鼻状部处的感测端口，其中所述感测端口在所述出口处与流体流流体联通，其中所述感测端口关于所述参考平面呈一个角度取向。
9.根据权利要求8所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀还包括：
位于所述阀套内的内腔；以及
基本平行于所述阀轴取向并通过所述计量塞从所述鼻状部延伸到所述内腔的通道，其中所述通道配置成从所述感测端口到所述内腔联通流体流，其中所述内腔处的流体的腔压力抵消所述鼻状部处的流体的流体压力。
10.根据权利要求8所述的流体控制阀，其特征在于，所述计量塞还包括锥体，所述锥体从所述计量塞的第一端延伸到所述计量塞的定位为与所述第一端相对的第二端，其中所述锥体在所述鼻状部处逐渐变细以形成渐缩颈部。
11.根据权利要求10所述的流体控制阀，其特征在于，所述感测端口包括围绕所述渐缩颈部径向定位的多个感测端口。
12.根据权利要求10所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀还包括活塞构件，所述活塞构件位于所述阀套内并且在所述第二端处以可操作方式连接到所述计量塞，其中所述活塞构件配置成使所述计量塞在所述打开位置与所述封闭位置之间移动。
13.一种流体控制阀，包括：
包括入口和出口的阀套；以及
位于所述阀套内的计量塞，其中所述计量塞配置成在所述阀套内沿着阀轴在允许流体在入口与出口之间流动的打开位置与阻挡流体在入口与出口之间流动的封闭位置之间线性运动，其中参考平面垂直于所述阀轴取向，其中所述计量塞包括：
第一端和与所述第一端相对的第二端；
位于所述计量塞的靠近所述出口的所述第一端处的鼻状部；
锥体，所述锥体从所述计量塞的所述第一端延伸到所述计量塞的所述第二端，其中所述锥体在所述鼻状部处逐渐变细以形成渐缩颈部；
自所述渐缩颈部延伸的唇部，其中所述唇部的唇直径比所述渐缩颈部的颈直径宽；以及
位于所述鼻状部处的感测端口，其中所述感测端口在所述出口处与流体流流体联通，其中所述感测端口关于所述参考平面呈一个角度取向。
14.根据权利要求13所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀还包括：
位于所述阀套内的内腔；以及
基本平行于所述阀轴取向并通过所述计量塞从所述鼻状部延伸到所述内腔的通道，其中所述通道配置成从所述感测端口到所述内腔联通流体流，其中所述内腔处的流体的腔压力抵消所述鼻状部处的流体的流体压力。
15.根据权利要求13所述的流体控制阀，其特征在于，所述感测端口包括围绕所述渐缩颈部径向定位的多个感测端口。
16.根据权利要求13所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀还包括活塞构件，所述活塞构件位于所述阀套内并且在所述第二端处以可操作方式连接到所述计量塞，其中所述活塞构件配置成使所述计量塞在所述打开位置与所述封闭位置之间移动。
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