CN104407629A - 一种高温流体流量调节机构 - Google Patents

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Abstract

一种技术效果优良的高温流体流量调节机构，所述高温流体流量调节机构构成如下：端盖(1)、流通通道(2)、传动齿轮(3)、行程控制杆(4)、传动轴承力节(5)、射流冷却孔(6)、传动轴(7)和挡板(8)；所述行程控制杆(4)通过传动齿轮(3)连接于传动轴(7)的一端，传动轴(7)具体为空心结构，所述端盖(1)位于传动齿轮(3)外侧，所述挡板(8)为球形结构，挡板(8)的中心轴设置有通孔结构，挡板(8)通过通孔结构套在传动轴(7)的另一端，所述高温流体流量调节机能够实现工作流体的温度超过500℃流体的流量调节，结构简单，方便使用，且可扩展性强，具有较大的经济和社会价值。

Description

一种高温流体流量调节机构
技术领域
本发明涉及流量调节机构的结构设计和应用技术领域，特别提供了一种高温流体流量调节机构。
背景技术
在热能与动力工程领域，温度是工作介质的一项重要指标，代表工作介质的做功能力，对于大多数的热机来说，提高工作介质的温度是提高输出能力的主要方法；对于工程试验来说，温度是试验达到目的的基础参数，而与此同时就带来了对高温流体的调节和控制问题。
高温流体的调节和控制一直是热能与动力工程领域的难点和瓶颈，高温流体的温度带来的热膨胀量、热负荷为控制机构的选材、结构设计、工作方式等带来了诸多难题。目前国内市场中的高温调节阀门工作温度大多在500℃以下，工作流体的温度超过500℃后，就需要进行冷却，与此带来的就是整套的冷却系统和额外控制系统，增加了成本和系统的复杂性。
人们迫切希望获得一种高温流体流量调节机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的高温流体流量调节机构，解决热能与动力工程设计中，高温流体流量、压力的调节和控制等方面的问题。
所述高温流体流量调节机构构成如下：端盖1、流通通道2、传动齿轮3、行程控制杆4、传动轴承力节5、射流冷却孔6、传动轴7和挡板8；所述行程控制杆4通过传动齿轮3连接于传动轴7的一端，传动轴7具体为空心结构，所述端盖1位于传动齿轮3外侧，所述挡板8为球形结构，挡板8的中心轴设置有通孔结构，挡板8通过通孔结构套在传动轴7的另一端，所述传动轴承力节5位于传动齿轮3和挡板8之间的传动轴7上，射流冷却孔6位于传动轴承力节5之间的传动轴7上，所述挡板8位于流通通道2内。
所述流通通道2的两端连接有平缓通道，所述平缓通道的管径是流通通道2管径的5～6倍。
所述射流冷却孔6同时起到气封进气的作用；
所述传动轴承力节5为椭球形结构，其耐磨性和工艺性好于球形，针对高温带来的热膨胀问题，使运动件与静止件保证最小的接触面积，同时根据工作温度，精确计算零件膨胀量、合理安排零件间隙，并采用气体封严结构，控制高温气体的泄漏量。传动轴承力节5可以布置在挡板的两端或布置在单侧，流体温度在500K以下可以采用两端布置结构，500K以上为保证可靠性必须采用单侧布置的结构；尺寸依据传动轴确定；承力节的冷却形式需要根据所调节流体的要求来确定，可以采用开放式冷却结构或封闭式冷却结构。冷却孔通常情况是选用长径比在3～4的射流冷却孔。
所述传动轴7具体为空心结构，传动轴7上设置有射流冷却孔6解决高温带来的热负荷问题，保证在必要的情况下可以在热端零件上形成对流冷却和气膜冷却，有效的控制零件承受的热负荷。
针对对某些高温流体来说，参数测量是控制系统的必要反馈，本专利设计的机构的主体零件为空心体，便于安装各种测量传感器。
所述高温流体流量调节机构根据流体的流量、温度、压力及要求的调节量确定流通通道2的截面尺寸。通常情况下为保证调节的稳定性，在调节机构前后需要布置一定长度的平缓通道，一般为管径的5～6倍，同时流体的速度要控制在马赫数0.3～0.4。
所述高温流体流量调节机构根据流体温度设计挡板尺寸。通过在挡板内部形成冷却通道、在挡板表面形成气膜可以使挡板温度比流体温度低300K～450K，以此为基础计算挡板膨胀量，可以将挡板与流通通道间隙减小60％，达到降低调节装置泄露量的目的。
所述高温流体流量调节机构可以降低流量调节机构的复杂程度，根据高温流体的特点可以对机构零件自由选材，搭配冷却结构，可以解决调节机构无法承受高温的瓶颈，降低工程系统的研制成本。
高温流体根据流体的自身条件会具有不同的特性，气态、液态或气、液混合等，相应的工作参数也不同，因此在设计流量调节机构时必须根据流体的特点对相应的技术方案进行调整。
所述高温流体流量调节机构采用热补偿结构、冷却结构。冷却结构可以选用直接冷却、间接冷却、异介质冷却等；传动结构包括手动、电动、调节精度，必要时还需加装传感器等。
所述高温流体流量调节机能够实现工作流体的温度超过500℃流体的流量调节，结构简单，方便使用，且可扩展性强，具有较大的经济和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为高温流体流量调节机构示意图；
图2为传动轴示意图。
具体实施方式
实施例1
所述高温流体流量调节机构构成如下：端盖1、流通通道2、传动齿轮3、行程控制杆4、传动轴承力节5、射流冷却孔6、传动轴7和挡板8；所述行程控制杆4通过传动齿轮3连接于传动轴7的一端，传动轴7具体为空心结构，所述端盖1位于传动齿轮3外侧，所述挡板8为球形结构，挡板8的中心轴设置有通孔结构，挡板8通过通孔结构套在传动轴7的另一端，所述传动轴承力节5位于传动齿轮3和挡板8之间的传动轴7上，射流冷却孔6位于传动轴承力节5之间的传动轴7上，所述挡板8位于流通通道2内。
所述流通通道2的两端连接有平缓通道，所述平缓通道的管径是流通通道2管径的5～6倍。
所述射流冷却孔6同时起到气封进气的作用；
所述传动轴承力节5为椭球形结构，其耐磨性和工艺性好于球形，针对高温带来的热膨胀问题，使运动件与静止件保证最小的接触面积，同时根据工作温度，精确计算零件膨胀量、合理安排零件间隙，并采用气体封严结构，控制高温气体的泄漏量。传动轴承力节5可以布置在挡板的两端或布置在单侧，流体温度在500K以下可以采用两端布置结构，500K以上为保证可靠性必须采用单侧布置的结构；尺寸依据传动轴确定；承力节的冷却形式需要根据所调节流体的要求来确定，可以采用开放式冷却结构或封闭式冷却结构。冷却孔通常情况是选用长径比在3～4的射流冷却孔。
所述传动轴7具体为空心结构，传动轴7上设置有射流冷却孔6解决高温带来的热负荷问题，保证在必要的情况下可以在热端零件上形成对流冷却和气膜冷却，有效的控制零件承受的热负荷。
针对对某些高温流体来说，参数测量是控制系统的必要反馈，本专利设计的机构的主体零件为空心体，便于安装各种测量传感器。
所述高温流体流量调节机构根据流体的流量、温度、压力及要求的调节量确定流通通道2的截面尺寸。通常情况下为保证调节的稳定性，在调节机构前后需要布置一定长度的平缓通道，一般为管径的5～6倍，同时流体的速度要控制在马赫数0.3～0.4。
所述高温流体流量调节机构根据流体温度设计挡板尺寸。通过在挡板内部形成冷却通道、在挡板表面形成气膜可以使挡板温度比流体温度低300K～450K，以此为基础计算挡板膨胀量，可以将挡板与流通通道间隙减小60％，达到降低调节装置泄露量的目的。
所述高温流体流量调节机构可以降低流量调节机构的复杂程度，根据高温流体的特点可以对机构零件自由选材，搭配冷却结构，可以解决调节机构无法承受高温的瓶颈，降低工程系统的研制成本。
高温流体根据流体的自身条件会具有不同的特性，气态、液态或气、液混合等，相应的工作参数也不同，因此在设计流量调节机构时必须根据流体的特点对相应的技术方案进行调整。
所述高温流体流量调节机构采用热补偿结构、冷却结构。冷却结构可以选用直接冷却、间接冷却、异介质冷却等；传动结构包括手动、电动、调节精度，必要时还需加装传感器等。
所述高温流体流量调节机能够实现工作流体的温度超过500℃流体的流量调节，结构简单，方便使用，且可扩展性强，具有较大的经济和社会价值。

Claims (3)

1.一种高温流体流量调节机构，其特征在于：所述高温流体流量调节机构构成如下：端盖(1)、流通通道(2)、传动齿轮(3)、行程控制杆(4)、传动轴承力节(5)、射流冷却孔(6)、传动轴(7)和挡板(8)；所述行程控制杆(4)通过传动齿轮(3)连接于传动轴(7)的一端，传动轴(7)具体为空心结构，所述端盖(1)位于传动齿轮(3)外侧，所述挡板(8)为球形结构，挡板(8)的中心轴设置有通孔结构，挡板(8)通过通孔结构套在传动轴(7)的另一端，所述传动轴承力节(5)位于传动齿轮(3)和挡板(8)之间的传动轴(7)上，射流冷却孔(6)位于传动轴承力节(5)之间的传动轴(7)上，所述挡板(8)位于流通通道(2)内。
2.按照权利要求1所述高温流体流量调节机构，其特征在于：所述流通通道(2)的两端连接有平缓通道，所述平缓通道的管径是流通通道(2)管径的5～6倍。
3.按照权利要求1所述高温流体流量调节机构，其特征在于：所述流通通道(2)内流体的速度为马赫数0.3～0.4。
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