CN102384291B - 自力式流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自力式流量控制阀，包括设有进口和出口的阀体，进口和出口之间设有介质通道连通，阀体上设有手动调节介质通道流量的手动调节组件和自动调节介质通道流量的自动调节组件，所述自动调节组件包括设在介质通道的节流口中的阀芯和与阀芯固定连接的下阀杆，所述阀芯为套筒式阀芯，阀芯的外环面与节流口环侧壁配合，阀芯的内部设有与下阀杆固定连接的固定片，固定片与阀芯内侧壁之间设有间隙。本发明结构简单，制造方便，功能完备，减少介质对调节阀芯的冲蚀，提高阀芯的使用寿命及控制阀的调节精度，并且提高产品在系统中运行的稳定性。

Description

自力式流量控制阀

技术领域

本发明涉及阀门，特别是一种自力式流量控制阀。

背景技术

在现有的流量控制阀产品中，有一种采用复杂曲线双阀瓣结构的节流元件的流量控制阀，介质从阀瓣与阀座之间的间隙流过，随着这个间隙的变化达到流量调节的目的，这种流量控制阀在实际使用工况中，介质流经阀瓣与阀座间的间隙时流速加快，容易加速阀瓣的磨损，阀瓣的使用寿命短，易磨损；而且阀瓣采用复杂的曲线形状，加工、制造、检验比较困难，阀瓣的精度不容易保证，不能保证流量控制阀流量调节精度。

另外还有一种流量控制阀，如中国国家知识产权局在2008年6月25日授权公告的一个名称为《流量控制阀》的实用新型专利，专利号为200720114476.3，该专利说明书中公开了一种流量控制阀，包括带有进水口和出水口的阀体以及固连在阀体下端的下端盖，在进水口和出水口之间设有手动调节流量的手动调节阀组件，在手动调节阀组件和下端盖之间设置有自动调节阀组件，所述自动调节阀组件包括用于调节流量的阀芯、皮碗、和弹簧、皮碗设置在阀体和下端盖之间并通过皮碗和下端盖形成一个密封的空腔、该空腔和出水口之间设有使两者相通的通道，阀芯的下端与上诉的皮碗固连，阀芯的上端顶在手动调节阀组件上，弹簧设置在空腔内，其一端顶在下端盖，另一端顶在阀芯的下端。在上述发明专利中，阀芯采用圆筒状，在圆筒侧壁开有侧孔，介质从阀芯侧孔与阀座之间的间隙流过，随着间隙的变化达到流量调节的目的，但是在实际使用工况中介质从侧孔流过，流通面积小，流量有限，特别是压差较小时，流过侧壁侧孔的流量更小，达不到流量控制精度；另外阀芯采用的是双支撑结构，在实际使用中，阀芯频繁往复运动，阀芯外壁磨损较快，阀芯的寿命短，易损坏，双支撑结构产品的摩擦力大，调节时灵敏度低；手动流量调节组件在流量手动调整到位后，无自锁功能，当管道里压力突然发生变化或有水锤现象时易导致手动流量调节阀瓣已经设定好的位置发生变化，影响设定的流量值；最后工作压差范围固定，大概在30KPa-300Kpa，工作范围窄，对工况的适应能力弱，当系统压力变化超过工作压差范围时易导致流量控制阀调节功能失效，调节精度丧失。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提供一种自力式流量控制阀，结构简单，制造方便，功能完备，减少介质对调节阀芯的冲蚀，提高阀芯的使用寿命及控制阀的调节精度，并且提高产品在系统中运行的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：自力式流量控制阀，包括设有进口和出口的阀体，进口和出口之间设有介质通道连通，阀体上设有手动调节介质通道流量的手动调节组件和自动调节介质通道流量的自动调节组件，所述自动调节组件包括设在介质通道的节流口中的阀芯和与阀芯固定连接的下阀杆，其特征在于：所述阀芯为套筒式阀芯，阀芯的外环面与节流口环侧壁配合，阀芯的内部设有与下阀杆固定连接的固定片，固定片与阀芯内侧壁之间设有间隙。

进一步的，所述自动调节组件还包括设在阀体上的下阀盖、设在下阀盖中的膜片和调节弹簧，膜片的边沿定位在下阀盖与阀体之间，膜片的中部定位在下阀杆的下端，膜片与下阀盖之间形成压力腔，膜片上方与介质通道连通，下阀盖与阀体中设有连通压力腔和出口的通道，调节弹簧定位在下阀杆与下阀盖之间并将下阀杆向上推，在下阀盖底部设有改变调节弹簧的弹簧力的弹簧调节结构。

进一步的，所述弹簧调节结构包括下弹簧座和调节杆，下弹簧座设在调节弹簧与下阀盖之间，调节弹簧的下端通过下弹簧座定位在下阀盖底部，下阀盖底部设有穿装调节杆的调节孔，调节杆与调节孔之间通过螺纹连接，调节杆穿过调节孔伸入下阀盖内部抵在下弹簧座上并在相对调节孔转动时使下弹簧座相对下阀盖上下移动。

进一步的，所述下阀杆的下端设有直径变小的阶梯段，阶梯段上套设有定位垫片和上弹簧座，膜片的中部夹在定位垫片与上弹簧座之间，阶梯段下端设有外螺纹，外螺纹上设有相配合的螺母，拧紧螺母使上弹簧座和定位垫片上移并最终抵在阶梯段的台阶面上将膜片的中部定位，调节弹簧的上端定位在上弹簧座上。

进一步的，所述阀体中设有阀座，阀座位于膜片上方，阀座中设有流通孔，流通孔的下端为多边形孔，下阀杆穿过流通孔与膜片连接，阀座与阀体螺纹连接，阀座的外径大于阀芯的外径，流通孔的最小内径小于阀芯的外径。

进一步的，所述手动调节组件包括设在阀体上的上阀盖、设在上阀盖中的上阀杆、流量调节窗和调节手轮，上阀杆的下端设有至少一个下轴切面，流量调节窗包括连接部和调节片，连接部上设有与上阀杆的下端配合的卡装槽，调节片设在连接部下方且调节片的下端抵在节流口上端面，调节片的内径大于阀芯的外径且调节片的宽度小于调节片所在圆环的周长，上阀杆的中部与上阀盖之间密封配合，上阀杆的上端穿出上阀盖，上阀杆的上端设有至少一个上轴切面，调节手轮中设有与上阀杆的上端配合的卡装孔，在上阀杆上设有限制上阀杆轴向位移上下限的轴向定位结构，在调节手轮与上阀盖之间设有周向自锁结构。

进一步的，所述轴向定位结构包括设在上阀杆中部的环形凹槽、凸台和设在环形凹槽中的轴用挡圈，凸台设在环形凹槽上方，凸台外侧面的直径大于卡装孔的内径。

进一步的，所述周向自锁结构包括设在调节手轮中的内齿圈和设在上阀盖上端的外齿圈，外齿圈与内齿圈啮合。

进一步的，所述上阀杆的上端还设有将调节手轮弹性下压的压紧结构，所述压紧结构包括套在上阀杆上端的压缩弹簧和设在上阀杆上端的螺纹紧固件，螺纹紧固件的宽度大于压缩弹簧的外径，压缩弹簧的下端抵在卡装孔的上端面上，压缩弹簧的上端抵在螺纹紧固件的下端面上。

进一步的，所述螺纹紧固件包括螺钉和垫片，上阀杆上端面上设有内螺纹孔，螺钉与内螺纹孔配合，垫片的宽度大于压缩弹簧的外径，压缩弹簧的上端抵在垫片的下端面上。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：更改阀芯结构，降低阀芯的制造难度及流量控制阀的制造成本，减少阀芯与阀座的磨损，减少介质对阀芯的冲蚀，提高阀芯的使用寿命及控制阀的调节精度；保证在工作压差较小时，流量稳定，达到较高的流量控制精度；手动调节组件设置周向自锁结构能够保证在流量设定后，系统工况发生变化时设定的流量值不发生变化，提高产品在系统中运行的稳定性；通过弹簧调节结构调节压差范围使流量控制阀工作范围更宽，对工况的适应能力更强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为阀芯的俯视图；

图3为自动调节组件的结构示意图；

图4为阀座与阀芯的结构关系示意图；

图5为手动调节组件的结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示本发明一种实施例的结构示意图，自力式流量控制阀，包括设有进口101和出口102的阀体1，进口和出口之间设有介质通道10连通，阀体上设有手动调节介质通道流量的手动调节组件2和自动调节介质通道流量的自动调节组件3，所述自动调节组件包括设在介质通道的节流口11中的阀芯31和与阀芯固定连接的下阀杆32，所述阀芯为套筒式阀芯，阀芯的外环面与节流口环侧壁配合，阀芯的内部设有与下阀杆固定连接的固定片311，固定片与阀芯内侧壁之间设有间隙312。

如图3所示，在本实施例中，所述自动调节组件还包括设在阀体上的下阀盖33、设在下阀盖中的膜片34和调节弹簧35，膜片的边沿定位在下阀盖与阀体之间，膜片的中部定位在下阀杆的下端，膜片与下阀盖之间形成压力腔330，膜片上方与介质通道连通，下阀盖与阀体中设有连通压力腔和出口的通道12，调节弹簧定位在下阀杆与下阀盖之间并将下阀杆向上推，在下阀盖底部设有改变调节弹簧的弹簧力的弹簧调节结构。在这里，所述弹簧调节结构包括下弹簧座36和调节杆37，下弹簧座设在调节弹簧与下阀盖之间，调节弹簧的下端通过下弹簧座定位在下阀盖底部，下阀盖底部设有穿装调节杆的调节孔331，调节杆与调节孔之间通过螺纹连接，调节杆穿过调节孔伸入下阀盖内部抵在下弹簧座上并在相对调节孔转动时使下弹簧座相对下阀盖上下移动。事实上，也可以采用螺母配合调节杆的结构来实现调节下弹簧座相对下阀盖的位置，具体结构就是将螺母固定在调节孔中，调节杆与螺母通过螺纹连接配合，这样可以简化调节孔的生产工艺和过程。通过调整调节弹簧的弹簧力改变膜片上下压差大小，从而调节阀门的流量。

另外，所述下阀杆的下端设有直径变小的阶梯段321，阶梯段上套设有定位垫片38和上弹簧座39，膜片的中部夹在定位垫片与上弹簧座之间，阶梯段下端设有外螺纹322，外螺纹上设有相配合的螺母323，拧紧螺母使上弹簧座和定位垫片上移并最终抵在阶梯段的台阶面上将膜片的中部定位，调节弹簧的上端定位在上弹簧座上。

如图4所示，所述阀体中设有阀座13，设置阀座主要是为了便于阀芯的安装同时限制阀芯的位移下限，阀座位于膜片上方，阀座中设有流通孔131，流通孔的下端为多边形孔，设置多边形孔是便于安装时拧紧阀座，在本实施例中设置为内六角孔；下阀杆穿过流通孔与膜片连接，阀座与阀体螺纹连接，阀座的外径大于阀芯的外径，流通孔的最小内径小于阀芯的外径。

如图5所示，所述手动调节组件包括设在阀体上的上阀盖21、设在上阀盖中的上阀杆22、流量调节窗23和调节手轮24，上阀杆的下端设有至少一个下轴切面221，流量调节窗包括连接部231和调节片232，连接部上设有与上阀杆的下端配合的卡装槽233，这里主要是限制上阀杆与流量调节窗的相对转动，不限制两者的相对轴向移动，下轴切面可以设置两个或者两个以上，但数量设置过多会使上阀杆的下端外侧面接近于圆，周向转动限制作用就难以实现；调节片设在连接部下方且调节片的下端抵在节流口上端面，调节片的内径大于阀芯的外径且调节片的宽度小于调节片所在圆环的周长，上阀杆的中部与上阀盖之间密封配合，上阀杆的上端穿出上阀盖，上阀杆的上端设有至少一个上轴切面222，调节手轮中设有与上阀杆的上端配合的卡装孔241，上轴切面的作用与下轴切面类似，也可以设置两个或者两个以上，但数量设置过多会使上阀杆的上端外侧面接近于圆，周向转动限制作用就难以实现，比如在本实施例中设置四个使上阀杆的上端横截面呈矩形；在上阀杆上设有限制上阀杆轴向位移上下限的轴向定位结构，在调节手轮与上阀盖之间设有周向自锁结构。

作为优选结构，所述轴向定位结构包括设在上阀杆中部的环形凹槽223、凸台224和设在环形凹槽中的轴用挡圈25，凸台设在环形凹槽上方，凸台外侧面的直径大于卡装孔的内径。这样上阀杆轴向位移的上下限就分别被限制在卡装孔下端面与上阀盖上端面。所述周向自锁结构包括设在调节手轮中的内齿圈241和设在上阀盖上端的外齿圈211，外齿圈与内齿圈啮合。这里要求调节手轮向上移动后，在上阀杆到达轴向位移上限之前，外齿圈与内齿圈能够脱开啮合，转化为对尺寸的描述为：在调节手轮处于自锁状态下，外齿圈与内齿圈啮合部分的宽度小于上阀盖上端面与卡装孔下端面之间的距离。

另外，在本实施例中，所述上阀杆的上端还设有将调节手轮弹性下压的压紧结构，所述压紧结构包括套在上阀杆上端的压缩弹簧26和设在上阀杆上端的螺纹紧固件27，螺纹紧固件的宽度大于压缩弹簧的外径，压缩弹簧的下端抵在卡装孔的上端面上，压缩弹簧的上端抵在螺纹紧固件的下端面上。在本实施例中，所述螺纹紧固件包括螺钉271和垫片272，上阀杆上端面上设有内螺纹孔225，螺钉与内螺纹孔配合，垫片的宽度大于压缩弹簧的外径，压缩弹簧的上端抵在垫片的下端面上。在这里，将上阀杆的上端设置外螺纹，螺纹紧固件采用螺母与外螺纹配合也可以实现压缩弹簧的定位。

本发明的阀芯采用套筒式结构，结构简单，加工制造容易，尺寸精度也容易保证，节流精度高，在节流过程中产生的噪音小，阀瓣不容易被冲蚀，使用寿命长；在工作压差较小时，阀芯与阀座间的过流面积大，流量稳定，达到较高的流量控制精度；手动调节组件设置周向自锁结构能够保证在流量设定后，管道里压力突然发生变化或有水锤现象时，手动调节组件已经设定好的位置不会发生变化，提高了产品在系统中运行的稳定性；通过弹簧调节结构调节压差范围使流量控制阀工作范围更宽，对工况的适应能力更强，性能更可靠。

本发明专利的工作原理如下：当介质从进口进入介质通道时，经过阀芯、流量调节窗到达阀门的出口，流体在阀芯的作用下，产生了三段不同的压力区，从进口到阀芯之间的区域内的压力最高，记为P1；流经阀座到达膜片上方和流经阀芯到达流量调节窗的压力下降，记为P2；流经流量调节窗到阀门出口的区域压力最低，称为P3；P3压力下的介质经过阀体与阀盖的通道到达下阀盖的压力腔中并与调节弹簧的弹簧力一起作用于膜片的下部，当系统压力升高时，P2增大，介质作用在膜片上方的压力就大于P3压力下的介质作用在膜片下方与调节弹簧的弹簧力所形成的合力，膜片带动下阀杆与阀芯向下运动，阀芯与阀座间的距离减小，因此两者之间流通面积减小，即阀门的流通能力-流量系数Kv值减小，根据流量公式

流量可维持不变，实现新的平衡状态；反之亦然，从而达到了流量自动调节的目的。当需要手动调整流量时，拉起调节手轮，调节手轮克服压缩弹簧的压力在上阀杆上轴向滑动，调节手轮的内齿圈与上阀盖的外齿圈脱离啮合，转动调节手轮带动上阀杆和流量调节窗实现流量调节，当流量调节到需要数值后，松开调节手轮，调节手轮在压缩弹簧的压力下，沿上阀杆轴向下移，调节手轮的内齿圈与上阀盖的外齿圈重新自动啮合完成定位自锁功能；当系统的工作压差改变超出规定的工作范围时，通过工具旋转下阀盖底部的调节杆，使调节杆向上或向下运动，调节调节杆上端的下弹簧座相对下阀盖的位置，改变调节弹簧的刚度实现新的平衡，来加大或减小本发明产品的压差工作范围。

Claims (9)

1.自力式流量控制阀，包括设有进口（101）和出口（102）的阀体（1），进口和出口之间设有介质通道（10）连通，阀体上设有手动调节介质通道流量的手动调节组件（2）和自动调节介质通道流量的自动调节组件（3），所述自动调节组件包括设在介质通道的节流口（11）中的阀芯（31）和与阀芯固定连接的下阀杆（32），所述阀芯为套筒式阀芯，阀芯的外环面与节流口环侧壁配合，阀芯的内部设有与下阀杆固定连接的固定片（311），固定片与阀芯内侧壁之间设有间隙（312），其特征在于：所述手动调节组件包括设在阀体上的上阀盖（21）、设在上阀盖中的上阀杆（22）、流量调节窗（23）和调节手轮（24），上阀杆的下端设有至少一个下轴切面（221），流量调节窗包括连接部（231）和调节片（232），连接部上设有与上阀杆的下端配合的卡装槽（233），调节片设在连接部下方且调节片的下端抵在节流口上端面，调节片的内径大于阀芯的外径且调节片的宽度小于调节片所在圆环的周长，上阀杆的中部与上阀盖之间密封配合，上阀杆的上端穿出上阀盖，上阀杆的上端设有至少一个上轴切面（222），调节手轮中设有与上阀杆的上端配合的卡装孔（241），在上阀杆上设有限制上阀杆轴向位移上下限的轴向定位结构，在调节手轮与上阀盖之间设有周向自锁结构。

2.根据权利要求1所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述自动调节组件还包括设在阀体上的下阀盖（33）、设在下阀盖中的膜片（34）和调节弹簧（35），膜片的边沿定位在下阀盖与阀体之间，膜片的中部定位在下阀杆的下端，膜片与下阀盖之间形成压力腔（330），膜片上方与介质通道连通，下阀盖与阀体中设有连通压力腔和出口的通道（12），调节弹簧定位在下阀杆与下阀盖之间并将下阀杆向上推，在下阀盖底部设有改变调节弹簧的弹簧力的弹簧调节结构。

3.根据权利要求2所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述弹簧调节结构包括下弹簧座（36）和调节杆（37），下弹簧座设在调节弹簧与下阀盖之间，调节弹簧的下端通过下弹簧座定位在下阀盖底部，下阀盖底部设有穿装调节杆的调节孔（331），调节杆与调节孔之间通过螺纹连接，调节杆穿过调节孔伸入下阀盖内部抵在下弹簧座上并在相对调节孔转动时使下弹簧座相对下阀盖上下移动。

4.根据权利要求2所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述下阀杆的下端设有直径变小的阶梯段（321），阶梯段上套设有定位垫片（38）和上弹簧座（39），膜片的中部夹在定位垫片与上弹簧座之间，阶梯段下端设有外螺纹（322），外螺纹上设有相配合的螺母（323），拧紧螺母使上弹簧座和定位垫片上移并最终抵在阶梯段的台阶面上将膜片的中部定位，调节弹簧的上端定位在上弹簧座上。

5.根据权利要求2所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述阀体中设有阀座（13），阀座位于膜片上方，阀座中设有流通孔（131），流通孔的下端为多边形孔，下阀杆穿过流通孔与膜片连接，阀座与阀体螺纹连接，阀座的外径大于阀芯的外径，流通孔的最小内径小于阀芯的外径。

6.根据权利要求1所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述轴向定位结构包括设在上阀杆中部的环形凹槽（223）、凸台（224）和设在环形凹槽中的轴用挡圈（25），凸台设在环形凹槽上方，凸台外侧面的直径大于卡装孔的内径。

7.根据权利要求1所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述周向自锁结构包括设在调节手轮中的内齿圈（241）和设在上阀盖上端的外齿圈（211），外齿圈与内齿圈啮合。

8.根据权利要求1所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述上阀杆的上端还设有将调节手轮弹性下压的压紧结构，所述压紧结构包括套在上阀杆上端的压缩弹簧（26）和设在上阀杆上端的螺纹紧固件（27），螺纹紧固件的宽度大于压缩弹簧的外径，压缩弹簧的下端抵在卡装孔的上端面上，压缩弹簧的上端抵在螺纹紧固件的下端面上。

9.根据权利要求8所述的自力式流量控制阀，其特征在于：所述螺纹紧固件包括螺钉（271）和垫片（272），上阀杆上端面上设有内螺纹孔（225），螺钉与内螺纹孔配合，垫片的宽度大于压缩弹簧的外径，压缩弹簧的上端抵在垫片的下端面上。

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