CN104048102B - 低噪声控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低噪声控制阀，包括阀体，所述阀体中部通过上阀座安装有阀塞，所述阀塞顶部安装阀盖，位于阀盖与阀塞中部开孔处安装阀杆；所述阀塞内卡接弹性气囊腔体上部，所述弹性气囊腔体下部安装于入流导流装置内，所述入流导流装置通过螺栓与阀塞相连，所述入流导流装置外端安装有阀套，所述阀套安装于下阀座上；位于阀体出流管壁焊接有夹心出流整流装置。本发明结构紧凑、合理，安装方便，使用可靠性好，具有抑制空化发生、衰减流体脉动压力的作用。

Description

低噪声控制阀

技术领域

本发明涉及阀门控制技术领域，尤其是一种对非均匀流场整流、消除流体脉动压力作用的低噪声控制阀。

背景技术

工业应用领域中各种流体输运管道广泛使用控制阀，进行流量、压力的调节。普通控制阀在实际工作中常常产生较大噪声，一方面，流体激励阀体及其下游管路引起工作环境中空气噪声，生产人员易产生听觉疲劳，工作舒适性差；另一方面，流体激励阀体过流部件和下游管路可能引起部件或系统的损伤断裂，在化工、核工业等安全性可靠性要求高的情况下问题尤为突出。

空化和湍流压力脉动是控制阀噪声产生的主要来源。控制阀在不同开度、流量、压差下，节流口面积小流动速度高，在节流口下游产生低压区域，局部低压使得气泡析出形成空泡，气泡向下游输运，在压力回升的情况下破裂，形成强烈的流体冲击；在不产生空化的情况下，控制阀作为管路系统中不广顺区域，不可避免的会形成湍流，其湍流脉动压力激励阀体过流壁面及其上下游管路，引起结构振动并产生辐射噪声。因此如何避免空化并降低湍流脉动压力成为降低控制阀噪声的关键。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的低噪声控制阀，从而使其具有抑制空化发生、衰减流体脉动压力的作用，使用可靠性好，成本低。

本发明所采用的技术方案如下：

一种低噪声控制阀，包括阀体，所述阀体中部通过上阀座安装有阀塞，所述阀塞顶部安装阀盖，位于阀盖与阀塞中部开孔处安装阀杆；所述阀塞内卡接弹性气囊腔体上部，所述弹性气囊腔体下部安装于入流导流装置内，所述入流导流装置通过螺栓与阀塞相连，所述入流导流装置外端安装有阀套，所述阀套安装于下阀座上；位于阀体出流管壁焊接有夹心出流整流装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述阀套的结构为：包括安装于下阀座上的下盖板，所述下盖板上同心安装有空心圆柱形的内层穿孔筒体和外层穿孔筒体，所述内层穿孔筒体和外层穿孔筒体的顶部安装上盖板，所述下盖板和上盖板上均开有豁口，所述豁口分别与内外穿孔筒体配合并限位；所述内外穿孔筒体的筒壁上均开有穿孔，所述穿孔沿周向方向从腔体出口到腔体背面逐渐加密，所述穿孔沿轴向方向从下盖板到上盖板逐渐加密；

所述弹性气囊腔体的结构为：所述弹性气囊腔体的外部为薄壁，内部充气；所述弹性气囊腔体上部成圆柱形结构，其下部延伸倒锥形结构，所述弹性气囊腔体的顶部设置有安装阀杆的槽口，位于弹性气囊腔体的顶部还开有凹槽，所述凹槽内设置有充气口；

弹性气囊腔体外部形成气囊壁面，所述气囊壁面为薄橡胶或硅胶；

所述入流导流装置的结构为：包括导流头和导流扇，所述导流头上宽下窄，至上而下光滑过渡，所述导流头上切割有斜条，所述导流头顶端开螺纹孔并通过螺栓与阀塞相连；所述导流扇焊接于导流头的外圆周；

所述夹心出流整流装置的结构为：包括依次层叠的上穿孔曲面铜板、中间橡胶片、下穿孔曲面铜板，所述上穿孔曲面铜板和下穿孔曲面铜板上均开有密排圆孔。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，安装方便，使用可靠性好，具有抑制空化发生、衰减流体脉动压力的作用。

本发明入流导流装置的设计，可消除入流腔体内轴向和周向大尺度漩涡，使入流进入阀套流线更为广顺，起到均匀流场消除脉动压力的作用。在导流头上设置有斜条，导流扇与导流头焊接成一体并通过螺栓安装于阀塞下端面；使其改变阀腔体内流动形态，对非均匀入流导流并消除阀腔体内大尺度漩涡，起到减振降噪效果。

本发明所述的弹性气囊腔为外层为橡胶或硅胶的空气气囊，气囊壁薄具有良好弹性，气囊上部安装有打气孔，可预充气压力与阀腔体内背景压力平衡；气囊通过入流导流装置主体上的斜缝与腔体内水介质连通，具有蓄能吸波、衰减入流腔体内脉动压力的作用。

本发明所述的双层非均匀通孔分布阀套分为里外两层，并通过上下封盖连接形成整体；内外层通孔不对中形成拐角降压的多级分流降压方式，相同流阻条件下阀套出口流速低于单节流口控制阀，可有效抑制空化产生和减小流体脉动压力；此外，环向和轴向不均匀的孔面积或数量分布可均匀阀套出流，同样减小局部流速，达到抑制空化发生和减小流体脉动压力作用；

本发明所述的夹心出流整流装置包括上下开孔铜板和中间橡胶多孔吸声材料，焊接于控制阀出口部分，装置整体形状对出流湍流结构密集区域进行整流并起到衰减出流压力脉动作用，中间橡胶多孔吸声材料起到衰减出流压力脉动及消声作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的全剖视图。

图3为本发明阀塞及入流导流装置与阀套连接关系示意图。

图4为本发明阀套与阀座装配图。

图5为本发明阀套周向非均匀穿孔分布示意图。

图6为本发明阀套轴向非均匀穿孔分布示意图。

图7为本发明入流导流装置、弹性气囊腔体、阀塞的连接关系示意图。

图8为本发明弹性气囊腔体的主视图。

图9为图8中沿A-A截面的全剖视图。

图10为本发明夹心出流整流装置结构示意图。

其中：1、阀杆；2、阀盖；3、阀塞；4、上阀座；5、阀体；6、下阀座；7、弹性气囊腔体；701、充气口；702、气囊壁面；8、阀套；801、上盖板；802、内层穿孔筒体；803、外层穿孔筒体；804、下盖板；9、入流导流装置；901、导流头；902、导流扇；10、夹心出流整流装置；101、上穿孔曲面铜板；102、中间橡胶片；103、下穿孔曲面铜板；11、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的低噪声控制阀，包括阀体5，阀体5中部通过上阀座4安装有阀塞3，阀塞3顶部安装阀盖2，位于阀盖2与阀塞3中部开孔处安装阀杆1；阀塞3内卡接弹性气囊腔体7上部，弹性气囊腔体7下部安装于入流导流装置9内，入流导流装置9通过螺栓11与阀塞3相连，入流导流装置9外端安装有阀套8，阀套8安装于下阀座6上；位于阀体5出流管壁焊接有夹心出流整流装置10。

如图3、图4、图5和图6所示，阀套8的结构为：包括安装于下阀座6上的下盖板804，下盖板804上同心安装有空心圆柱形的内层穿孔筒体802和外层穿孔筒体803，内层穿孔筒体802和外层穿孔筒体803的顶部安装上盖板801，下盖板804和上盖板801上均开有豁口，豁口分别与内外穿孔筒体配合并限位；内外穿孔筒体的筒壁上均开有穿孔，穿孔沿周向方向从腔体出口到腔体背面逐渐加密，穿孔沿轴向方向从下盖板804到上盖板801逐渐加密。

内外筒体穿孔不对中，流体从内层向外层流动需要迂回扩散，内外筒体开孔数目或面积呈渐变型式：腔体出口到腔体背面逐渐加密，下盖板804到上盖板801逐渐加密。优点在于三点：其一，内外双层设计产生多级分流拐角降压，可控制阀8套出口流速，抑制空化发生；其二双层设计使得在调节开度内层通流面积减小时，外层通流面积不变，这对于控制阀套8出口流速，同样对抑制空化发生有利；其三，阀套内外层非均匀的开孔设计充分考虑阀体形状对阀套8出流的影响，使得流通面积与局部流动阻力相匹配，达到整个阀套8出口流速均匀的目的，对于抑制空化、降低流体脉动压力效果显著。

如图8和图9所示，弹性气囊腔体7的结构为：弹性气囊腔体7的外部为薄壁，内部充气；弹性气囊腔体7上部成圆柱形结构，其下部延伸倒锥形结构，弹性气囊腔体7的顶部设置有安装阀杆1的槽口，位于弹性气囊腔体7的顶部还开有凹槽，凹槽内设置有充气口701。

弹性气囊腔体7外部形成气囊壁面702，气囊壁面702为薄橡胶或硅胶。

弹性气囊腔体7的设计，具有两个优点：其一通过充气口701向气囊充气，使得气压与入流压力持平，形状不变可保持较好弹性；其二气囊腔体弹性好，低频蓄能吸波效果优良，可起到降低入流腔体内脉动压力作用。

如图7所示，入流导流装置9的结构为：包括导流头901和导流扇902，导流头901上宽下窄，至上而下光滑过渡，导流头901上切割有斜条，导流头901顶端开螺纹孔并通过螺栓11与阀塞3相连；导流扇902焊接于导流头901的外圆周。导流扇902沿周向等间距焊接于导流头901，导流头901沿轴向切割有斜条的设计使得弹性气囊腔体7与入流腔体流体介质受力平衡。入流导流装置9可消除入流腔体内轴向和周向大尺度漩涡，使入流进入阀套流线更为广顺，起到均匀流场消除脉动压力的作用。

本发明所述的入流导流装置9采用不锈钢材料。

如图10所示，夹心出流整流装置10的结构为：包括依次层叠的上穿孔曲面铜板101、中间橡胶片102、下穿孔曲面铜板103，上穿孔曲面铜板101和下穿孔曲面铜板103上均开有密排圆孔。上下穿孔曲板开有密排圆孔，使得中间橡胶片102与水介质相连。阀套8腔体出口区域湍流结构丰富，为主要振动噪声源产生区域。夹心出流整流装置10在形状上起到整理出流均匀流场的作用；中间橡胶片102通过铜板穿孔与流体相连，起到降低脉动压力和吸声的作用。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种低噪声控制阀，包括阀体（5），所述阀体（5）中部通过上阀座（4）安装有阀塞（3），所述阀塞（3）顶部安装阀盖（2），位于阀盖（2）与阀塞（3）中部开孔处安装阀杆（1）；其特征在于：所述阀塞（3）内卡接弹性气囊腔体（7）上部，所述弹性气囊腔体（7）下部安装于入流导流装置（9）内，所述入流导流装置（9）通过螺栓（11）与阀塞（3）相连，所述入流导流装置（9）外端安装有阀套（8），所述阀套（8）安装于下阀座（6）上；位于阀体（5）出流管壁焊接有夹心出流整流装置（10）。

2.如权利要求1所述的低噪声控制阀，其特征在于：所述阀套（8）的结构为：包括安装于下阀座（6）上的下盖板（804），所述下盖板（804）上同心安装有空心圆柱形的内层穿孔筒体（802）和外层穿孔筒体（803），所述内层穿孔筒体（802）和外层穿孔筒体（803）的顶部安装上盖板（801），所述下盖板（804）和上盖板（801）上均开有豁口，所述豁口分别与内外穿孔筒体配合并限位；所述内外穿孔筒体的筒壁上均开有穿孔，所述穿孔沿周向方向从腔体出口到腔体背面逐渐加密，所述穿孔沿轴向方向从下盖板（804）到上盖板（801）逐渐加密。

3.如权利要求1所述的低噪声控制阀，其特征在于：所述弹性气囊腔体（7）的结构为：所述弹性气囊腔体（7）的外部为薄壁，内部充气；所述弹性气囊腔体（7）上部成圆柱形结构，其下部延伸倒锥形结构，所述弹性气囊腔体（7）的顶部设置有安装阀杆（1）的槽口，位于弹性气囊腔体（7）的顶部还开有凹槽，所述凹槽内设置有充气口（701）。

4.如权利要求3所述的低噪声控制阀，其特征在于：弹性气囊腔体（7）外部形成气囊壁面（702），所述气囊壁面（702）为薄橡胶或硅胶。

5.如权利要求1所述的低噪声控制阀，其特征在于：所述入流导流装置（9）的结构为：包括导流头（901）和导流扇（902），所述导流头（901）上宽下窄，至上而下光滑过渡，所述导流头（901）上切割有斜条，所述导流头（901）顶端开螺纹孔并通过螺栓（11）与阀塞（3）相连；所述导流扇（902）焊接于导流头（901）的外圆周。

6.如权利要求1所述的低噪声控制阀，其特征在于：所述夹心出流整流装置（10）的结构为：包括依次层叠的上穿孔曲面铜板（101）、中间橡胶片（102）、下穿孔曲面铜板（103），所述上穿孔曲面铜板（101）和下穿孔曲面铜板（103）上均开有密排圆孔。