CN102954226A

CN102954226A - 减压节流阀

Info

Publication number: CN102954226A
Application number: CN2011102370512A
Authority: CN
Inventors: 孙杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: CN102954226B

Abstract

本发明提供一种减压节流阀(100)，其设置在流体通路中并具有阻断该流体通路的闭合状态和允许该流体通路中的流体流经的打开状态，该减压节流阀(100)包括限定出至少部分阀腔的阀座和可在该阀腔中移动的阀芯(10)。该阀芯(10)具有沿该流体的流动方向(F)顺序布置的多级主体，每个所述主体分别限定出节流表面，该阀座限定出分别围绕相应主体的节流表面的多个阀座节流面。在该打开状态下，该多级主体的节流表面与相应的阀座节流面限定出在其间延伸的多级节流通道(11，12，13，14)并且所述多级节流通道中的每一个构造成沿该流动方向是渐缩的。该多级节流通道(11，12，13，14)的体积流量沿该流动方向是逐级递减的。

Description

减压节流阀

技术领域

本发明涉及流体压力和流量调节装置，尤其是减压节流阀。

背景技术

为了实现流体的压力和流量调节，已经开发了多种减压节流阀。现有技术中通常通过一级或两级的小节流断面阀(微流量阀)来调节流体通路的流量和压力，但是这种阀门通常不适合高压下使用。这主要是因为在阀门开启时，由于高压流体的蒸汽压会形成强大的空化作用，这会造成阀门内部零件的快速磨损，例如被气蚀，需对腐蚀零件频繁更换。

从而，存在着对适合于用于高压流体通路且消除或缓解空化现象从而使用寿命长和可靠性高的压力流量调节系统尤其是减压节流阀的需求。

发明内容

因此，本发明的目的是提供符合上述要求的减压节流阀。

本发明的减压节流阀的技术效果包括可用于高压流体并且缓解或消除空化现象。

根据本发明一个方案，提供一种减压节流阀，其设置在流体通路中并具有阻断该流体通路的闭合状态和允许该流体通路中的流体流经的打开状态，该减压节流阀包括限定出至少部分阀腔的阀座和可在该阀腔中移动的阀芯。该阀芯具有沿该流体的流动方向顺序布置的多级主体，每个所述主体分别限定出节流表面，该阀座限定出分别围绕相应主体的节流表面的多个阀座节流面。在该打开状态下，该多级主体的节流表面与相应的阀座节流面限定出在其间延伸的多级节流通道并且所述多级节流通道中的每一个构造成沿该流动方向是渐缩的，且该多级节流通道的体积流量沿该流动方向是逐级递减的。

根据本发明的一个特别优选的实施例，该多级主体是分别限定出从该流体通路的下游朝上游渐缩的锥形节流表面的多级锥状主体。

根据本发明进一步优选的实施例，所述阀座节流面包括平行于所述阀芯的移动方向的环形内表面。作为替代或附加，所述阀座节流面包括沿该流动方向渐缩的锥形内表面。

根据本发明一个具体实施例，多级主体包括沿所述流动方向顺序布置的限定出31°-35°锥度的锥形节流表面的一级锥状主体、限定出19°-23°锥度的锥形节流表面的二级锥状主体、限定出11°-15°锥度的锥形节流表面的三级锥状主体和限定出7°-11°锥度的锥形节流表面的四级锥状主体。

根据一个优选实施例，根据本发明的减压节流阀还包括在所述多级节流通道之间限定出的减压腔。

根据一个优选实施例，所述多级主体彼此间隔且通过小直径连接部固定连接。更优选地，所述多级主体与所述小直径连接部一体成形。

根据一个优选实施例，所述阀座包括多个阀座构件，所述多个阀座构件具有一体成形的环形部分，所述环形部分限定出所述阀座节流面。

根据进一步优选的实施例，所述阀座构件还限定出内径比所述环形部分大的第二环形部分。所述减压腔至少部分由所述小直径连接部和/或所述第二环形部分限定出。

根据本发明一个实施例，所述减压节流阀还具有容纳所述阀座的套筒状阀体和将所述阀座压紧固定到所述阀体的压紧结构。

根据本发明一个实施例，所述阀座限定出阀座密封面，所述阀芯限定出在所述闭合状态下密封结合所述阀座密封面的阀芯密封面。

根据本发明另一优选实施例，在所述闭合状态下，至少部分主体的节流表面和相应的阀座节流面相接触，从而在所述主体和阀座节流面之间形成密封，该密封可以作为阀座密封面和阀芯密封面之间的接合密封的附加和替代。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明的减压节流阀的一个实施例，其中视图左侧示出了该减压节流阀处于闭合状态，视图右侧示出了其处于打开状态。

附图标记列表

1-一级锥状主体；2-二级锥状主体；3-三级锥状主体；4-四级锥状主体；5-阀体(套筒体)；6、7、8-阀座件；9-小直径连接部；10-阀芯(活门)；11-第一节流通道；12-第二节流通道；13-第三节流通道；14-第四节流通道；15-阀芯密封面；16-阀座密封面；17-减压腔；18-流体出口；19-压紧螺母；20-压紧环；F-流体；P_h-阀门高压侧；P_l-阀门低压侧；V1-第一节流速度；V2-第二节流速度；V1-第三节流速度；V1-第四节流速度。

具体实施方式

在图1中显示了一种减压节流阀100，该减压节流阀尤其是一种设置在高压流体通路中的微流量阀。其设置在流体通路中并具有阻断所述流体通路的闭合状态(如图1左侧所示)和允许所述流体通路中的流体流经所述阀的打开状态(如图1右侧所示)。该减压节流阀100具有套筒状阀体5(套筒体)。如图1所示，该减压节流阀还包括通过压紧螺母19和压紧环20被压紧固定到所述阀体5上的多个阀座构件6、7、8。在所示实施例中阀座构件6和7大体类似，除了阀座构件6中还形成有阀座密封面16，这些阀座构件6和7呈具有较小内径的第一环形部分和具有较大内径的第二环形部分且截面呈倒L形。此外，还具有总体呈环形部分的阀座构件8。在所示是实施例中多个阀座构件拼合成该减压节流阀的阀座，可以想到可以提供一体成形的阀座。在所述阀体内，具体而言在所述阀座内至少部分限定出了阀腔，或者说阀门通道。优选地，该由阀座限定的阀门通道是经校准的，从而阀芯10可被精确控制地在所述阀腔中移动，以在闭合状态下通过在其上一体成形的阀芯密封面15与阀座密封面16密封接合。

现继续参考图1描述与发明思想相关的减压节流阀100的结构和操作。如上所述，该减压调节阀布置在流体通路中，在该阀的打开状态下，流体F从该阀的入口流经阀芯并从该阀的流体出口18流出，如图所示是大体从下向上流，但这只是示意，流动方向可以根据需要按照任何合适的方向。本领域技术人员将明白，在该减压调节阀的入口侧即使存在着高压流体的高压侧P_h，而流体流过阀芯之后到达阀门出口侧时压力和流量均大大降低，例如从上游压力15-30MPa降低到0.2-0.4MPa，并且流量减少到0-400L/h，因此该阀门的出口侧是低压侧P_l。这是通过本发明的下述设置所决定的。

如图1所示，在该阀芯10中一体成形有沿所述流动方向顺序布置的限定出31°-35°锥度的锥形节流表面的一级锥状主体1、限定出19°-23°锥度的锥形节流表面的二级锥状主体2、限定出11°-15°锥度的锥形节流表面的三级锥状主体3和限定出7°-11°锥度的锥形节流表面的四级锥状主体4。其中该锥体具体而言是锥形节流表面是从该流动通路的下游朝上游(即逆着流体F的流动方向)渐缩的。相应地，在阀门构件的环形部份(阀门构件6和7的第一环形部分以及环状阀门构件8)中形成有围绕相应的主体的锥形节流表面的环形阀座节流面(环形部分的内表面)，从而上述的锥度等于锥形节流表面与阀座节流面之间的夹角大小。且如图1右侧所示，在打开状态下，多级锥状主体的节流表面与相应的阀座节流面分别限定出在其间延伸且沿该流动方向渐缩的第一节流通道11、第二节流通道12、第三节流通道13和第四节流通道14。这些节流通道沿所述流动方向其体积流量是逐级递减的。即第一节流通道11的体积流量大于第二节流通道12；第二节流通道12的体积流量大于第三节流通道13；第三节流通道13的体积流量大于第四节流通道14。这是本发明很重要的一点，通过这样设置，能够使得高压下的流体的流量和流速能够逐级减小，因此大大缓解和消除空化现象。例如，通过这种设置，经过不同节流通道之后的流体速度可以分别为V1＝123m/s、V2＝77m/s、V3＝40m/s、V4＝29m/s。此外，如图1所示，在打开状态下，随着阀芯10的进一步提升，多级节流通道均相应地增大，即允许通过的体积流量均相应地增大，但仍然符合从上游到下游的节流通道的体积流量逐级递减的规定。

此外，通过上述这种体积流量逐级递减的规定，本发明的减压节流阀在工作中具有很高的稳定性，例如比起各级节流通道的体积流量相等甚至逐级增大的情况，可以有效地避免阀芯的跳动。

如图1左侧所示，在闭合状态下，至少部分锥状主体(在此为一级、二级和三级锥状主体)的节流表面和相应的阀座节流面相接触，从而在所述主体和阀座节流面之间形成密封。本领域技术人员将明白，该密封可以作为阀座密封面和阀芯密封面之间的接合密封的附加和替代。

如图1所示，所述多级锥状主体彼此间隔且通过一体的小直径连接部9固定连接。这里所述的小直径是指该小直径连接部的最大直径至少小于等于锥状主体的最小直径。通过该小直径连接部和上述的第二环形部分，在多级节流通道之间限定出减压腔17。减压腔对于本发明来说也是重要的，通过上述多级节流通道节流减速的同时，该减压腔有助于大大减小流体压力，从而进一步缓解和消除空化现象。

在所示的实施例中，示出了四级节流通道和三个减压腔，但是本领域技术人员将明白可以根据需要设置更多或更少数目的节流通道和减压腔。

此外尽管在所示的实施例中，所述阀座节流面是呈平行于阀芯移动方向，即阀门中心线方向布置的环形内表面，但是本领域技术人员可以想到，作为该环形内表面的替代或者附加，所述阀座节流面还可以包括沿流体的流动方向渐缩的锥形内表面。此外，本发明的节流表面和阀座节流面可以有多种配置方式，只要所形成的多级节流通道的体积流量是逐级递减的。例如但不限于，多级主体如所示实施例那样限定出锥度逐级减小的锥形节流表面，而同时阀座节流面呈锥度逐级减小或者锥度保持大体不变的锥形内表面；或者多级主体的节流表面可以类似于所示出实施例的阀座节流面那样呈平行于阀门中心的柱形，而相应地，阀座节流面呈锥度逐级减小的锥形内表面等。此外，多级主体的节流表面还可以构造成逆向于流动方向呈带弧形的渐缩表面。而且，在所示的实施例中，所述阀座节流面的内径例如是相等的，而多级主体具有相应的外径。但本领域技术人员可以在本发明的思想下，选择阀座和阀芯的合适的径向尺寸，例如节流表面的外径和阀座节流面的内径。

现已通过参考附图描述了本发明的优选实施例，但应该明白，本发明的思想和范围并不局限于所示出的实施例而是由所附的权利要求书的范围及其等同而限定。

Claims

1.一种减压节流阀(100)，其设置在流体通路中并具有阻断该流体通路的闭合状态和允许该流体通路中的流体流经的打开状态，该减压节流阀(100)包括限定出至少部分阀腔的阀座和可在该阀腔中移动的阀芯(10)，其特征是，该阀芯(10)具有沿该流体的流动方向(F)顺序布置的多级主体，每个所述主体分别限定出节流表面，该阀座限定出分别围绕相应主体的节流表面的多个阀座节流面，其中，在该打开状态下，该多级主体的节流表面与相应的阀座节流面限定出在其间延伸的多级节流通道(11，12，13，14)并且所述多级节流通道中的每一个构造成沿该流动方向是渐缩的，且该多级节流通道的体积流量沿该流动方向是逐级递减的。

2.根据权利要求1所述的减压节流阀，其特征是，该多级主体是分别限定出从该流体通路的下游朝上游渐缩的锥形节流表面的多级锥状主体。

3.根据权利要求1所述的减压节流阀，其特征是，每个所述阀座节流面包括平行于所述阀芯的移动方向的环形内表面。

4.根据权利要求3所述的减压节流阀，其特征是，该多级主体包括沿该流动方向顺序布置的限定出31°-35°锥度的锥形节流表面的一级锥状主体(1)、限定出19°-23°锥度的锥形节流表面的二级锥状主体(2)、限定出11°-15°锥度的锥形节流表面的三级锥状主体(3)和限定出7°-11°锥度的锥形节流表面的四级锥状主体(4)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的减压节流阀，其特征是，还包括在该多级节流通道(11，12，13，14)之间限定出的减压腔(17)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的减压节流阀，其特征是，该多级主体彼此间隔且通过小直径连接部(9)固定连接。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的减压节流阀，其特征是，该阀座包括多个阀座构件(6，7，8)，所述多个阀座构件(6，7，8)具有一体成形的环形部分，所述环形部分限定所述阀座节流面。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的减压节流阀，其特征是，还具有容纳该阀座的套筒状阀体(5)和将该阀座压紧固定到该阀体的压紧结构。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的减压节流阀，其特征是，该阀座(16)限定出阀座密封面，所述阀芯(10)限定出在所述闭合状态下密封结合所述阀座密封面(16)的阀芯密封面(15)。

10.根据权利要求1或2所述的减压节流阀，其特征是，该阀座节流面包括沿该流动方向渐缩的锥形内表面。