CN102691812B - 平衡轴向流动压强调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及平衡轴向流动压强调节器。平衡轴向阀组件包括控制构件，其被设置在阀体内并且相对于阀口移动用于控制通过该阀体的流体流动。滑动阀杆被可操作地连接至具有带铰链的托架的该控制构件。该组件还包括具有中心孔和阀塞的基体，该基体的末端形成阀座。该控制构件被安装在该基体上并且朝向和远离该阀座移动，用以控制通过该阀体的流体流动。该控制构件平行于通过该阀体的流体流动路径移动。

Description

平衡轴向流动压强调节器

技术领域

本发明一般涉及流体调节器，更具体地，涉及具有平衡阀内件组件的轴向流动流体调节器。

背景技术

调节器常常被应用在流体或气体分配系统中，用以控制在调节器的下游系统中的压强。众所周知，在通常的气体分配系统中供应气体的压强可以根据对系统的要求、气候、供应源和/或其他因素而变化。然而，大多数装备了例如，诸如锅炉、烤炉等气体装置的终端用户设施需要将气体根据预定的压强参数输送。因此，该些分配系统使用调节器，用以确保所输送的气体满足终端用户设施的需求。

在流体或气体调节器(总称“流体调节器”)中，许多设计和性能的考虑因素可以是重要的。例如，流体调节器的设计者可能努力要设计出具有较高的压强稳定性和减少的对于入口压强变化的敏感性的调节器。此外，设计者可能努力要构建出更小巧的设计方案，并且设计出易于组装和服务的调节器。

已知多种类型的流体调节器，例如，滑动阀杆调节器、旋转调节器等。在一些调节器中，诸如，滑动阀杆调节器和旋转阀动器，当流体通过阀座时，通过阀的流体流动被扭转了90度或更多。90度的扭转是必需的，因为用于阀的阀动器被定向为大体上垂直于流体流动方向，并且阀塞被定向为平行于阀动器的移动(即，垂直于流体流动方向)，用以简化阀动器-阀塞接口。然而，在一些应用中，由于扭转通过调节器的流体流动路径，一些滑动杆和旋转调节器可能遭受振动并且损失阀效率。

轴向阀或管式流动控制阀可以替代滑动阀杆和旋转控制阀。轴向流动阀具有贯穿阀的流动路径或通道，其实质上垂直或平行于流体流动方向，用于最小化通过阀体的湍流。轴向流动控制阀通常包括阀动器，其被安装至阀体的外表面。阀动器被可操作地耦接至阀的流动控制构件并且在打开位置和关闭位置之间移动流动控制构件，用以允许或阻止流体通过阀的流动。一些已知的轴向流动控制阀在阀体内相对于座圈致动流动控制构件，用以控制流体通过阀体的流动。

然而，轴向流动调节器常常是不平衡的。不平衡的配置导致增长的入口敏感性、阀塞振动、以及低流量系数，尤其在较高的压强情况下。因此，在高压操作中常常不使用高压轴向流动调节器。

发明内容

根据本发明的一方面，流体流动调节装置包括具有控制构件的平衡轴向阀组件，该控制构件被设置在阀体内并且能够相对于阀口移动用于控制通过阀体的流体流动。滑动阀杆被可操作地连接至具有带铰链的托架的控制构件。该组件还包括具有中心孔和阀塞的基体，基体的一端形成阀座。控制构件被安装在基体上并且朝向和远离该阀座移动，用以控制通过阀体的流体流动。控制构件平行于通过该阀体的流体流动路径移动。

根据一个或多个优选的方式，控制构件可以包括用于容纳阀塞的盲孔。控制构件在阀塞上朝向或远离阀座滑动。

根据另一方面，控制构件可以包括终止在倒角面的边缘。

根据附加的优选的方式，控制构件可以包括用于容纳基体的部分的中心孔，并且阀座成形在阀塞上，控制构件被可滑动地连接至基体。

根据另一方面，控制构件可以通过保持器被连接至带铰链的托架，保持器包括叉形体和两个隔开的腿部。

附图说明

图1是包括平衡调节器组件的轴向流动流体调节装置的剖视图。

图2是图1的平衡调节器组件的特写剖视图。

图3是图2的平衡调节器组件的立体图。

图4是图2的平衡调节器组件的放大的局部立体图。

图5是具有平衡调节器组件的另一实施例的轴向流动调节器的剖视图。

图6是图5的平衡调节器组件的特写剖视图。

图7是图6的平衡调节器组件的立体图。

图8是图6的平衡调节器组件的放大的局部立体图。

具体实施方式

现在参考附图，图1示出根据本发明的第一示例的教导而组装的轴向流动流体调节装置并且通过附图标记10表示。流体调节装置10包括阀体12，其包括阀入口14、阀出口16、以及阀口18。圆柱形的控制元件20被可移动地设置在阀体12内，以便控制元件20能够相对于阀口18移位，以便控制在入口14和出口16之间的流体的流动。阀口18通常包括阀座19。本领域的技术人员可以理解，能够通过在如图1所示的打开位置与关闭位置(未示出)之间移动控制元件20来控制经由流体调节装置的流体的控制。在打开位置，控制元件20离开阀座19，在关闭位置，控制元件20位于阀座19上。

流体调节装置10还包括阀动器38，其在示出的例子中是在现有技术中通常应用的类型的气动隔膜类型阀动器。其他的阀动器可以被证明是合适的。L形带铰链的托架40被安装在阀体12内，以便通过阀杆22将阀动器38可操作地耦接至控制元件20。带铰链的托架40包括被定向为实质上互相垂直的第一部分41和第二部分42。带铰链的托架40增加来自阀动器38的力，这导致能够在低压设置下使用较小的隔膜以及因此能够在低压设置下使用更小巧的阀动器。第一部分41被直接地连接至阀杆22并且随同阀杆22一起移动。第二部分42被直接地连接至控制构件20并且当阀杆22移动第一部分41时，致动控制构件20。第一和第二部分41、42都被连接至铰链44，其能够围绕枢轴点45枢轴转动。带铰链的托架40将阀动器力的方向改变大约90度。在图1所示的例子中，阀动器38响应于阀动器外壳50内的压强差，以实质上垂直的方向移动阀杆22。当阀杆22垂直移动时，带铰链的托架40围绕枢轴点45枢轴转动，因此以实质上水平的方向、实质上平行于流体流动的方向致动控制构件20。将控制构件20定向为实质上平行于流体流动的方向简化了流体流动路径，这降低流阻，从而导致相对高的流量系数。

当带铰链的托架40响应于阀动器38移动时，带铰链的托架40的第二部分42朝向和远离阀座19推动和拉动控制构件20。因此，通过控制构件20调节通过阀体12的流体流动，控制构件20由阀动器38定位，并且控制构件20以实质上平行于通过阀体12的流体流动的方向移动。在图1的实施例中，带铰链的托架40位于阀座19的下游。

现在参考图2-4，平衡阀组件包括控制构件20和阀座基底60。控制构件20相对于阀座基底60上的阀座19移动，用于允许或限制通过阀体12的流体流动(图1)。阀座基底60包括具有中空的中心孔64的基体62和环形安装凸缘65。环形安装凸缘65可以容纳固定器(未示出)，用以将阀座基底60固定至阀体12(图1)。流体进入中空的中心孔64的第一端66并且从中空的中心孔64的第二端68出来。阀座19由基体62形成邻近中心孔64的第二端68。阀座基底60还包括圆柱形阀塞70，其与阀座19隔开。阀塞70可以通过一个或多个柱72被连接至基体62。阀塞70可以包括大于中空的中心孔64的外部圆周。

控制构件20包括具有盲孔82的控制体80。盲孔82包括内壁84，其尺寸适于容纳阀塞70。控制体80还包括边缘86，其从控制体80的第一端88延伸至控制体80的第二端90。边缘86终止在倒角端表面92，其与阀座19协作，用以控制通过阀体12的流体流动(图1)。

当控制构件20在打开位置时，如图2所示，流体流动(由箭头A表示)在基体62的第一端66进入基体62并且流过基体62的中心孔64并流出基体62的第二端68，并在基座19与倒角端表面92之间流动。

阀塞70可以包括一个或多个密封件，诸如o形环94，其被设置在形成在外部圆周中的环形沟道95中。当控制构件20在关闭位置时，o形环94防止流体在阀塞周围流动并流过控制构件20中的开口98。控制构件中的开口98使得在阀体12中的流体流动通道与盲孔82之间的流体压强相等。开口98平衡在阀座19的出口边与控制构件20内的盲孔82之间的流体压强。开口98产生平衡内件布置，其不易受入口和出口压强中的变化的影响。控制构件20还可以包括从一端延伸的实质上圆柱形的栓99，栓99包括诸如凹陷部100的连接部分，其将控制构件连接至带铰链的托架40的第二部分42(图1)。

基体62还可以包括一个或多个密封件，诸如o形环96，其被设置在形成在基体62的外部圆周中的环形沟道97中。o形环96提供在基体62与阀体12之间的流体密封。

在图1-4的实施例中，带铰链的托架40位于相对于控制构件20在流体流动的方向的下游，并且控制构件20位于阀座19的下游。作为结果，流体流动易于推动控制构件20远离阀座19并且朝向打开位置。因此，在本实施例中，打开力相对较小。图1-4的实施例非常适合于减压、圆顶、以及真空破坏应用。

现在参考图5，示出根据本发明的第二示例的教导而组装的轴向流动流体调节装置并且通过附图标记110表示。流体调节装置110包括阀体112，其包括阀入口114、阀出口116、以及阀口118。圆柱形的控制构件120被可移动地设置在阀体112内，以便控制构件120能够相对于阀口118移位，以便控制在入口112与出口116之间的流体的流动。阀口118通常包括阀座119。本领域的技术人员可以理解，能够通过在如图5所示的打开位置与关闭位置(未示出)之间移动控制元件120来控制经由流体调节装置的流体流动。在打开位置，控制元件120离开阀座119，在关闭位置，控制元件120位于阀座119上。

流体调节装置110还包括阀动器138，其在示出的例子中是在现有技术中通常应用的类型的气动隔膜类型阀动器。其他的阀动器可以被证明是合适的。L形带铰链的托架140被安装在阀体112内，以便通过阀杆122将阀动器138可操作地耦接至控制元件，其中带铰链的托架包括被定向为实质上互相垂直的第一部分141和第二部分142。第一部分141被直接地连接至阀杆122并且第二部分142通过保持器121被间接地连接至控制构件120。第一和第二部分141、142都被连接至铰链144，其能够围绕枢轴点145枢轴转动。带铰链的托架140将阀动器力的方向改变大约90度。在图5所示的例子中，阀动器138响应于阀动器外壳150内的压强差，以实质上垂直的方向移动阀杆122。当阀杆122垂直移动时，带铰链的托架140围绕枢轴点145枢轴转动，因此以实质上水平的方向、实质上平行于流体流动的方向致动控制构件120。在该实施例中，带铰链的托架140被安装在阀座119的上游。

现在参考图6-8，平衡阀组件包括控制元件120、保持器171、以及阀座基底160。控制元件120相对于阀座基底160上的阀座119移动，用于允许或限制通过阀体112的流体流动(图5)。阀座基底160包括双块基体162，其包括第一和第二体块162a、162b，其中具有中空的中心孔164以及位于第一体块162a上的环形安装凸缘165。经由带螺纹的部分167，第一和第二体块162a、162b可以被互相固定。环形安装凸缘165可以容纳固定器(未示出)，用以将阀座基底160固定至阀体112(图5)。流体进入中空的中心孔164的第一端166并且从中空的中心孔164的第二端168出来。阀座119被形成在实质上圆柱形的阀塞170上，通过一个或多个柱172将阀塞170与第二体块162b隔开。阀塞170可以包括大于中空的中心孔164的外部圆周。阀座119可以包括在阀塞170的一边上的倒角面177。诸如o形环194的一个或多个密封件可以位于阀座119的邻近位置，当控制构件120在关闭位置时，o形环增强在阀座119与控制构件120之间的密封。

控制构件120包括具有中心孔182的控制体180。盲孔182包括内壁184，其尺寸适于容纳第二体块162b，控制构件120形成至少部分地设置在第二体块162b上的管套。控制构件的一端可以终止在倒角端表面192，其与阀座119协作，用以控制通过阀体112的流体流动(图5)。控制构件120能够在打开位置(如图6所示)与关闭位置(未示出)之间沿第二体块162b滑动。在打开位置，控制构件120离开阀座119，在关闭位置，控制构件120与阀座119协作，以防止流体流入中心孔182和164。

当控制构件120在打开位置时，如图6所示，流体在阀座119与倒角面192之间流动(由箭头A表示)，流入控制构件120的中心孔182，并且流入阀座基底160的中心孔164。

控制构件120由保持器121致动。保持器121包括叉形体123，其具有两个腿部125。两个腿部125互相分离并且在两个腿部125之间的空间中容纳第二体块162b的一部分和控制构件120的一部分。每个腿部容纳固定器127，其将保持器121固定至控制构件120。控制构件120可以选择性地包括形成在外表面中的一个或多个沟道129，沟道129尺寸可以适于容纳支柱125的部分，以便支柱125可被稳定在沟道129内，并且因此更耐振动。保持器121可以还包括孔200，用于将保持器121固定至带铰链的托架140的第二部分142(图5)，以便保持器121随同带铰链的托架140一起致动。

阀座基底160还可以包括一个或多个密封件，诸如o形环196，其被设置在形成在基体162的外部圆周中的环形沟道197中。o形环196提供在基体162与阀体12之间和/或在基体162与控制构件120之间的流体密封。

当带铰链的托架140响应于阀动器138移动时，带铰链的托架140的第二部分142朝向和远离阀座119推动和拉动控制构件120。因此，通过控制构件120调节通过阀体112的流体流动，控制构件120由阀动器138定位，并且控制构件120以实质上平行于通过阀体112的流体流动的方向移动。在图5的实施例中，带铰链的托架140位于阀座19的上游。

在图5-8的实施例中，带铰链的托架140相对于阀座119位于流体流动的方向的上游，并且控制构件120位于阀座119的下游。作为结果，流体流动易于推动控制构件120远离阀座119并且朝向打开位置。因此，在本实施例中，打开力相对较小。图5-8的实施例非常适合于真空恢复的应用。

根据公开示例的一方面，平衡阀导致更有效率的控制阀，当其与现有的轴向流动阀相比时，具有较低的入口敏感性。减少的入口敏感性易于抑制不稳定的条件。附加地，公开的轴向流动调节器比现有的轴向流动调节器更小巧。

在此处描述了本发明的优选的实施例，包括发明人已知的、用于执行本发明的、最佳的模式。虽然在此处示出和描述了许多示例，但是本领域的技术人员容易理解，各种实施例的详情并不互斥。替代地，一旦本领域的技术人员阅读了在此的教导，其应该能够将一个实施例的一个或多个特征与其他实施例的一个或多个特征组合。此外，应该理解，所示的实施例仅作为示例，并不应该将其作为限制本发明的范围。除非另有在此指明或除非内容上明显地矛盾，能够以任何合适的顺序施行在此处描述的所有方法。在此提供的任何一个和所有例子或示例语言(例如，“诸如”)的使用，仅仅为了更好地说明本发明的示例实施例的内容，并不对本发明的范围产生限制。说明书的任何语言都应该不应被解释为将任何未写入权利要求的元素指示为实现本发明的基本要素。

Claims (24)

1.轴向流动控制阀，包括：

阀体，其限定了在入口与出口之间的通道，其中所述通道实质上平行于在所述阀体的所述入口与所述出口处的流体流动路径；

阀动器，其被连接至所述阀体用于移动阀杆；

平衡阀组件，其被设置在所述阀体内，所述平衡阀组件包括控制构件和基体，所述控制构件位于形成在所述基体上的阀座的下游；以及

带铰链的托架，其被设置在所述阀体内，所述带铰链的托架被连接至所述阀杆和所述控制构件，所述带铰链的托架响应于所述阀杆的移动而移动，用于驱动所述控制构件；

其中所述控制构件包括盲孔，并且所述基体包括阀塞，所述阀塞被容纳在所述盲孔内，所述控制构件能够相对于所述阀座移动，用于选择性地允许或限制通过所述阀体的流体流动。

2.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述控制构件能够实质上平行于所述流体流动路径移动。

3.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述带铰链的托架位于所述阀座的下游。

4.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述带铰链的托架包括第一部分和第二部分，所述第一部分被定向为实质上垂直于所述第二部分。

5.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述控制构件包括控制体，其具有从所述控制体的一端延伸的边缘部分。

6.根据权利要求5所述的轴向流动控制阀，其中所述边缘部分终止在倒角面。

7.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述基体包括中心孔。

8.根据权利要求7所述的轴向流动控制阀，其中所述阀塞具有外部圆周，其大于所述中心孔。

9.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中通过支柱将所述阀塞与所述阀座隔开。

10.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述阀塞包括设置在环形沟道中的o形环。

11.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述阀体包括设置在环形沟道中的o形环。

12.根据权利要求1所述的轴向流动控制阀，其中所述平衡阀组件被安装在减压阀、圆顶阀、以及真空破坏阀中的一个中。

13.轴向流动控制阀，包括：

阀体，其限定了在入口与出口之间的通道，其中所述通道实质上平行于在所述阀体的所述入口与所述出口处的流体流动路径；

阀动器，其被连接至所述阀体用于移动阀杆；

平衡阀组件，其被设置在所述阀体内，所述平衡阀组件包括控制构件和基体，所述控制构件位于形成在所述基体上的阀座的下游；以及

带铰链的托架，其被设置在所述阀体内，所述带铰链的托架被连接至所述阀杆和所述控制构件，所述带铰链的托架响应于所述阀杆的移动而移动，用于驱动所述控制构件；

其中所述控制构件包括中心孔，并且所述基体包括具有阀座的阀塞，所述控制构件被可滑动地设置在所述基体的部分上，所述控制构件能够相对于所述阀座移动，用于选择性地允许或限制通过所述阀体的流体流动。

14.根据权利要求13所述的轴向流动控制阀，其中所述平衡阀组件被安装在真空破坏阀中。

15.根据权利要求13所述的轴向流动控制阀，其中所述带铰链的托架位于所述阀座的上游。

16.根据权利要求13所述的轴向流动控制阀，其中所述基体包括第一体块和第二体块，所述第一体块和第二体块通过带螺纹的连接互相连接。

17.根据权利要求13所述的轴向流动控制阀，其中所述基体包括中心孔。

18.根据权利要求17所述的轴向流动控制阀，其中所述阀塞的外部圆周大于所述基体的所述中心孔。

19.根据权利要求13所述的轴向流动控制阀，还包括保持器，其将所述带铰链的托架耦接至所述控制构件。

20.根据权利要求19所述的轴向流动控制阀，其中所述保持器包括叉形体。

21.根据权利要求20所述的轴向流动控制阀，其中所述叉形体包括两个腿部。

22.根据权利要求21所述的轴向流动控制阀，所述两个腿部互相间隔一段距离。

23.根据权利要求22所述的轴向流动控制阀，其中所述控制构件的部分和所述基体的部分被容纳在所述两个腿部之间。

24.根据权利要求23所述的轴向流动控制阀，其中所述控制构件包括形成在外表面中的一对沟道，并且所述两个腿部被至少部分地设置在所述一对沟道内。