CN102865408B - 用于阀的单元以及包括该单元的阀 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于阀的单元以及包括该单元的阀。所述阀包括体部，所述体部具有入口和出口；阀座，所述阀座在所述入口和所述出口之间限定开口；引导元件，所述引导元件安装在所述体部内并且包括限定孔的柱状壁，所述孔具有轴线；阀塞组件，所述阀塞组件包括阀塞，所述阀塞在所述引导元件的所述孔内是轴向可滑动的，从而接合或者离开所述阀座；以及单元，所述单元位于所述入口和所述出口之间并且包括多孔材料，所述多孔材料包括第一多个孔，所述第一多个孔的至少部分是互相联接的，从而形成第二多个通道，所述第二多个通道延伸穿过所述单元并且允许流体通过所述阀。
Description
技术领域
本发明一般涉及阀，特别涉及包括降噪单元的阀。
背景技术
在流体流动控制阀中，通常要求降低流体流动通过该阀所产生的噪声。一种用于减轻噪声的传统方法包括使用吸声材料包裹阀体和下游管道。这种方法一定程度上减轻了噪声，但是由于需要人力安装吸声材料，该方法通常是不方便的。另一种用于减轻噪声的方法包括在阀体内配置阀笼元件和在阀笼内可滑动的阀塞，该阀笼元件的壁带有槽或者孔。该方法提供了较为满意的效果。然而还需要进一步地降低噪声。由于槽越细(或者孔越小)噪声级别越低，因此需要在阀笼的壁上获得更窄的槽或者更小的孔。然而这会增加制造和维护的成本。
发明内容
一方面，本公开的一个实施例提供了一种阀，所述阀包括体部，所述体部具有入口和出口；阀座，所述阀座在所述入口和所述出口之间限定开口；引导元件，所述引导元件安装在所述体部内并且包括限定孔的柱状壁，所述孔具有轴线；阀塞组件，所述阀塞组件包括阀塞，所述阀塞在所述引导元件的所述孔内是轴向可滑动的，从而接合或者离开所述阀座；以及单元，所述单元位于所述入口和所述出口之间并且包括多孔材料，所述多孔材料包括第一多个孔，所述第一多个孔的至少部分是互相联接的，从而形成第二多个通道，所述第二多个通道延伸穿过所述单元并且允许流体通过所述阀。
另一方面，本公开的一个实施例提供了一种用于阀的单元，所述阀包括体部，所述体部具有入口和出口；阀座，所述阀座在所述入口和所述出口之间限定开口；引导元件，所述引导元件安装在所述体部内并且包括限定孔的柱状壁，所述孔具有轴线；以及阀塞组件，所述阀塞组件包括阀塞，所述阀塞在所述引导元件的所述孔内是轴向可滑动的，从而接合或者离开所述阀座。所述单元位于所述入口和所述出口之间并且包括多孔材料，所述多孔材料包括第一多个孔，所述第一多个孔的至少部分是互相联接的，从而形成第二多个通道，所述第二多个通道延伸穿过所述单元并且允许流体通过所述阀。
上述本发明的发明内容并不旨在描述本发明的每个公开的实施例或者每个实现方式。以下的详细的描述和附图更具体地示例了本发明的示例性的实施例。
附图说明
在下文中将参照以下附图仅通过例子更具体地描述本发明的优选实施例：
图1示出了根据本公开的阀的一个实施例的截面视图，
图2示出了可以用于图1的阀的单元的立体图，
图3示出了根据本公开的阀的一个替换实施例的截面视图，
图4示出了可以用于图3的阀的单元的立体图，
图5示出了类似于图3的视图，其中单元的安装方式不同，
图6示出了类似于图3的视图，其中使用了两个单元，
图7示出了根据本公开的阀的另一个替换实施例的截面视图，
图8示出了根据本公开的阀的又一个替换实施例的截面视图，
图9示出了可以用于图8的阀的单元的立体图，
在上述的各附图中，相似的附图标记应被理解为表示相同、相似或者相应的特征或功能。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
在以下的具体描述中，参考了所附的附图。附图构成了本发明的一部分，在附图中通过示例的方式示出了能够实施本发明的特定的实施例。就这一点而言，方向性的术语，例如“左”、“右”“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“引导”、“向前”、“拖后”等，参考附图中描述的方向使用。因此本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
参照图1，控制阀，由标记10指示，包括具有入口14和出口16的阀体12。阀座18，引导元件20，阀塞组件22，单元26，以及阀帽组件24。
入口14通过阀座18以及单元26与出口16流体连通。阀座18放置在阀体12的凹陷17内，并且限定位于入口14和出口16之间的开口19。阀座18通过引导元件20和单元26固定在凹陷17内，引导元件20和单元26通过阀帽组件24固定从而不能向上移动。阀体12示出为具有端部耦接凸缘28和30，从而能够使用其他装置将该阀10联接到流体系统中的管道或者其他设备。
阀塞22的下端配备有斜面32，该斜面32适于密封地接合阀座18的密封面34。阀杆40的下端螺纹连接到阀塞22，并且穿过阀帽组件24，从而阀杆40的上端可以接合到阀致动器(未示出)。
阀帽组件24通过螺栓42固定到阀体12，从而将引导元件20、单元26和阀座18固定到阀体12。如图1所示，在阀帽组件24和引导元件20的表面之间采用夹层垫片44以提供之间的密封。阀帽组件24具有密封腔46，其中填料50被保持在密封弹簧48和密封垫压圈52之间。密封垫压圈52、填料50和密封弹簧48适配在阀杆40与阀帽组件24之间。在密封弹簧48的下端，配备有填料环54，在密封垫压圈52的上部，配备有密封法兰56。密封法兰螺栓60螺纹地固定到阀帽组件24，从而螺栓60接合密封法兰56以限制其向上运动。
具体参照图2，单元26示出为具有筒状结构，在其上端和下端分别有径向向内的环状阶梯部36以及径向向外的环状阶梯部38。在装配中，该径向向内的环状阶梯部36以及径向向外的环状阶梯部38分别接合引导元件20和阀座18上的对应的环状阶梯部62和64，从而单元26被固定在垂直于引导元件20所限定的孔的轴线的平面内。在一个例子中，为便于安装，单元26的孔的直径大致等于引导元件20的孔的直径。单元26包括多孔材料，例如，多孔Al2O3。多孔材料包括第一多个孔，该第一多个孔的至少部分是互相联接的，从而形成延伸穿过单元26的第二多个通道。
仍参照图1，阀10示出为位于半打开位置，流体从入口14流动通过阀座18的开口19、单元26到达出口16，如流动箭头所示。流体被延伸穿过单元26的第二多个通道分成多个细流，其结果是很大程度降低了噪声。
应当理解，所述第一多个孔与单元26的体积比，即通常所称的孔隙率，以及形成第二多个通道的互相联接的孔与单元26的体积比，即通常所称的有效孔隙率，可以根据对例如阀容量的实际要求而改变。由于互相联接的孔起到使流体流动通过单元26的作用，有效孔隙率越大，阀容量就越高。在一个例子中，单元26的有效孔隙率不低于50％以保证足够高的阀容量。
还应当理解，单元26可以使用多种原材料以及方法制备。在一个例子中，单元26使用铜粉作为原材料、通过烧结技术形成为多孔铜，其有效孔隙率可以通过改变烧结温度、粉末尺寸等而改变。在另一个例子中，单元26采用传统的陶瓷材料。在另一个例子中，单元26通过浸提法形成为多孔玻璃。在另一个例子中，单元26使用钛作为原材料、通过所称的“克洛耳还原法”形成为海绵钛。优选地，单元26包括金属多孔材料，例如不锈钢、TiO2，Al2O3和ZrO2，金属多孔材料通常抗腐蚀和磨损，从而使得阀10能够在苛刻的操作条件下使用。
需要说明的是，单元26的孔的形状、尺寸和/或尺寸分布可以根据实际需要而改变。例如，使用板状颗粒制造的单元26具有板间孔洞的几何形状，粉末压制的单元26具有颗粒间的孔洞几何形状。
单元26可以具有窄粒度分布或者宽粒度分布。在一个例子中，单元26的第一多个孔随机分布在范围2-30μm内。不同尺寸的孔具有不同的流阻。结果是，单元26的透过率随着操作压力而变化。在较低的压差下，压差克服相对宽或者直的通道的流阻并使得流体通过这些通道；在较高的压差下，压差进一步克服相对窄或者弯曲的通道的流阻并使得流体通过这些通道。换言之，采用单元26的阀10在要求多种操作压强下都能够减轻噪声的场合中是有利的。
单元26可以实现的另一个优点是不易于被流体中包含的杂质堵塞，因为这些杂质的尺寸通常大于孔的典型尺寸(几十微米范围内)。这些杂质可能会附着到孔的外缘，可以通过反方向(即从出口16到入口14方向)驱动清洗液或者清洗气体通过单元26将这些杂质去除，这使得采用单元26的阀10在要求便于维护的应用中尤其有利。
阀10的一个替换实施例示于图3中，指代为阀70。如图3所示，引导元件700限定至少一个窗口702，在阀塞22离开阀座18时该窗口允许流体流过。在一个例子中，可以采用传统的阀笼作为引导元件700。单元76固定在阀座18和阀体12之间。如图4所清楚示出的，单元76包括帽部761和从帽部761的边缘向外延伸的领部762。在操作中，流体从入口14流动通过阀座18限定的开口19以及单元76的帽部761到达出口16。流体被延伸通过帽部761的第二多个通道分成多个细流，其结果是降低了噪声。
在图3示出的结构中，引导元件或者阀笼700可以配置为控制流量和流动特性例如快开、等百分比、线性等特性，而单元76可以配置成减低噪声等级。
应当说明的是，单元76不限于图3的安装方式。图5示出了另一种安装方式，其中单元76被倒置安装。也可以采用两个单元76，该两个单元76的领部762对接的安装方式，如图6所示。
此外，单元76可以全部使用多孔材料制造或者使用多孔材料与致密材料结合制造。在一个例子中，流体流过的帽部761使用多孔材料制造，用于安装目的的领部762使用致密材料制造。在另一个例子中，帽部761的部分区域采用多孔材料制造，其他部分区域采用致密材料制造。多孔材料区域与致密材料区域的比例可以配置成同时满足较高的阀容量以及单元76的整体强度。此外，根据实际的降噪需求，单元76可以使用单层(或者单级)或者多层(或者多级)多孔材料。
还应当说明的是，单元76可以具有不同的结构。如图7所示，可以用于阀80的单元86包括多孔材料制成的盘，并且固定在阀座18和阀体12之间。
阀10的另一个替代实施例示出在图8中，指代为阀90。如图8所示，单元96固定在阀座18和阀体12之间。如图9所清楚示出的，单元96包括第三多个管102。每个管102具有闭口端106以及穿过支撑板108而固定的开口端104。在操作中，当阀塞22离开阀座18时，流体从入口104流动通过阀座18限定的开口109、单元96的多个管102、流至出口16。流体被延伸通过管102的管壁的多个通道分成多个细流，其结果是降低了噪声。
为了避免或者减轻管102在操作中的震动，提供了第四多个支撑杆110，分别固定在支撑板108上并且平行于第三多个管102。两个稳定板112固定于该第四多个支撑杆110，其中每个稳定板112具有第三多个通孔，对应于第三多个管102，并且提供与对应的管102之间的间隙配合。以此方式，管102在操作中的震动被减轻或者避免。
应当理解，管102、支撑杆110、以及稳定板112的数目仅是示例性的，能够实现降噪(以及稳定管)的管102、支撑杆110、以及稳定板112的其他数目也是适用的。
在本公开中，单元26、76、86，96结合具体的阀进行了描述，在该阀中阀杆40被耦接到外部致动器。然而，应当理解的是，根据本公开的实施例的单元可以用于任何其他适合的阀，例如隔膜阀。
应当理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本发明，本领域技术人员可以理解，可以对本发明进行修改和变形，只要不偏离本发明的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本发明和所附权利要求的范围。本发明的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本发明的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。
Claims (5)
1.一种阀，包括：
体部，所述体部具有入口和出口，
阀座，所述阀座在所述入口和所述出口之间限定开口，
引导元件，所述引导元件安装在所述体部内并且包括限定孔和至少一个窗口的柱状壁，所述孔具有轴线，
阀塞组件，所述阀塞组件包括阀塞，所述阀塞在所述引导元件的所述孔内是轴向可滑动的，从而接合或者离开所述阀座，以及
单元，所述单元位于所述入口和所述出口之间并且包括多孔材料和第三多个管，所述多孔材料包括第一多个孔，所述第一多个孔具有孔尺寸分布在2-30μm范围内，所述第一多个孔的至少部分是互相联接的，从而形成第二多个通道，所述第二多个通道延伸穿过所述单元并且允许流体通过所述阀，所述第三多个管的每个具有闭口端和穿过支撑板而固定的开口端，其中，所述支撑板固定在所述阀座和所述体部之间，从而流体的流动路径从所述入口通过所述第三多个管和所述至少一个窗口至所述出口。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述多孔材料包括以下材料中的一种：不锈钢，陶瓷，氧化钛，氧化铝和氧化锆。
3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述多孔材料具有不低于50％的有效孔隙率。
4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述单元还包括分别固定在所述支撑板上且平行于所述第三多个管的第四多个支撑杆，以及固定到所述第四多个支撑杆的至少一个稳定板，其中，所述至少一个稳定板具有对应于所述第三多个管的第三多个通孔，所述第三多个通孔的每个提供与对应的管的间隙配合。
5.一种用于阀的单元，所述阀包括体部，所述体部具有入口和出口；阀座，所述阀座在所述入口和所述出口之间限定开口；引导元件，所述引导元件安装在所述体部内并且包括限定孔和至少一个窗口的柱状壁，所述孔具有轴线；以及阀塞组件，所述阀塞组件包括阀塞，所述阀塞在所述引导元件的所述孔内是轴向可滑动的，从而接合或者离开所述阀座，其中，
所述单元位于所述入口和所述出口之间并且包括多孔材料，所述多孔材料包括第一多个孔，所述第一多个孔具有孔尺寸分布在2-30μm范围内，所述第一多个孔的至少部分是互相联接的，从而形成第二多个通道，所述第二多个通道延伸穿过所述单元并且允许流体通过所述阀；并且
所述单元包括第三多个管，所述第三多个管的每个具有闭口端和穿过支撑板而固定的开口端，其中，所述支撑板固定在所述阀座和所述体部之间，从而流体的流动路径从所述入口通过所述第三多个管和所述至少一个窗口至所述出口。
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