CN104428568B - 阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阀(101)，所述阀包括阀体(103)，所述阀体具有流体入口(107)、流体出口(109)、内腔(105)和外腔(141)，所述外腔至少部分围绕所述内腔。所述外腔(141)与所述流体入口(107)和所述内腔(105)流体连通，并且所述内腔(105)与所述流体出口(109)流体连通。提供分流器(143、145)，所述分流器在所述外腔(141)中形成至少两个流动通道(141A、141B)。

Description

阀

技术领域

本发明涉及用于气体和液体的控制阀，例如所谓的球阀。

背景技术

在球阀中，流体入口与流体出口之间的流量受能够在内腔内移动的插塞控制。在一些球阀中，内腔中设有节流阀盒并且插塞能够以可移动方式布置在节流阀盒内。

图1中示出了根据现有技术的球阀。所述阀的整体用标记1表示，其包括阀体3，所述阀体具有流体入口5和流体出口7。流体入口5具有入口法兰5F并且流体出口7具有出口法兰7F。入口法兰5F和出口法兰7F共轴，AA是两个法兰5F和7F的公共轴。

阀体3形成内腔9，其内布置有节流阀盒11。节流阀盒11容纳可移动插塞13。可移动插塞13根据双箭头f13将阀打开和关闭。通过阀杆15控制移动，所述阀杆穿过阀盖19中的通道17。阀盖19封闭阀体3的内腔9。节流阀盒和可移动插塞共轴。节流阀11和可移动插塞13的公共轴B-B大体上与入口法兰5F和出口法兰7F的公共轴A-A正交。

可移动插塞13与节流阀11的内表面中形成的封闭座21共同作用。在图1中所示的位置中，可移动插塞13处于其下方位置，并且通过密封地与封闭座21接触来关闭阀1。

通过向上移动可移动插塞13，所述阀能够逐渐打开，以允许流体从中流过。根据可移动插塞13的位置，可以调整流过阀1的流量。

流体出口7的中心线用轴A-A表示，其置于封闭座21的物位附近并且位于节流阀盒11的流体可透部分11A的下方。由于出口法兰7F相对于节流阀盒11和封闭座21的位置，从所述阀排出的流体将沿S形流动路径流动。特别是在流过阀1的流体为气体时，由于气体将在流过节流阀盒11时膨胀，因此S形流动路径会导致局部流速增大。速度增大将导致阀1运行期间产生振动和噪声。

由于漩涡从上游管路接近阀的入口，因此现有技术的球阀易受入口流动不稳定和流动不均匀的影响。漩涡和/或不稳定流体结构可能对插塞产生不可接受的作用力，从而导致故障(金属磨损或阀杆卡住)。

因此需要改进阀，尤其是改进球阀，从而至少部分缓解一个或多个上述问题。

发明内容

本发明涉及一种阀，所述阀包括具有流体入口和流体出口的阀体、内腔以及插塞，所述插塞以可移动方式布置在所述内腔中，用于选择性地打开和关闭所述阀。进一步提供了分流器，所述分流器将入口流分为两个部分流，以便单独地将这两个部分流从所述流体入口向所述阀的内腔输送。根据一些实施例，提供了外腔，所述外腔至少部分围绕所述内腔并且与所述流体入口和所述内腔流体连通。所述分流器将所述外腔分为两个部分，这两个部分形成两个单独的流动通道。所述流动通道优选地具有扁平截面。

根据一些实施例，提供了一种阀，所述阀包括：阀体，所述阀体包括内腔、流体入口和流体出口，以及插塞，所述插塞以可移动方式布置在所述内腔中；至少一个分流器，所述分流器在所述流体入口与所述内腔之间形成至少两个流动通道。

提供所述分流器能够减少或消除冲击所述阀插塞的旋流，从而缓解或解决上述应力和故障风险问题。

根据有利实施例，所述阀包括：阀体，所述阀体具有流体入口、流体出口、内腔和外腔，所述外腔至少部分围绕所述内腔；阀插塞，所述阀插塞以可移动方式布置在所述内腔中，用于控制流过所述阀的流；其中所述外腔与所述流体入口和入口腔流体连通；其中所述内腔与所述流体出口流体连通；并且其中所述外腔内提供了至少一个分流器，所述分流器形成至少两个流动通道。

在一些实施例中，所述插塞以可移动方式布置在所述阀的所述内腔内设置的节流阀盒中。所述节流阀盒设有至少部分流体可透的壁，例如，设有流体端口。所述插塞紧密接纳在所述节流阀盒内，并且能够沿其纵轴移动，以便选择性地覆盖所述节流阀盒的流体端口，从而限制所述外腔与所述内腔之间的流体流动。

所述分流器优选地延伸穿过所述流体入口，将所述流体入口分为与所述外腔流体连通的至少两个端口。优选情况下，所述端口对称。

在特别有利的实施例中，例如，所述阀体形成为通过铸造制成的一个一体成形阀体，并且包括围绕所述内腔的内壁以及至少部分围绕所述内壁的外壁。所述外腔形成于所述阀体的所述外壁与所述内壁之间。所述内壁能够横向发展，以形成所述流体出口。例如，所述内壁可以具有大体呈圆柱形的主要部分，形成所述流体出口的管道从所述主体横向延伸。所述流体出口可以设有出口法兰。反过来，所述外壁可以界定入口法兰和形成所述流体入口的管道。

优选情况下，所述入口法兰和所述出口法兰大体上共轴。

在一些实施例中，所述分流器包括：第一凸块，所述第一凸块从所述内壁延伸并且面对所述流体入口；以及第二凸块，所述第二凸块从所述外壁延伸并且面对所述内壁。优选地，所述第二凸块布置成与所述内壁中的孔相对，所述孔将所述内腔与所述外腔流体连通。

有利地，所述第一凸块在所述第二凸块中合并，从而形成具有连续细长主体的分流器。

在一些实施例中，所述阀的所述插塞能够移动，以选择性地打开和关闭所述内壁中与所述分流器相对的孔。

根据一些实施例，所述外腔中可以设有次级分流器。例如，每个所述次级分流器从所述内壁穿过所述外腔中的对应流动通道的宽度向所述外壁延伸。

提供外腔可提供进一步优点，其中外腔围绕容纳所述阀的所述插塞的所述内腔。如上所述，提供共轴入口法兰和出口法兰的现有技术阀具有从节流阀盒向出口法兰延伸的S形出口管道的缺点。由于流体加速流过其中，因此S形管道会产生振动和噪声。

提供部分围绕阀体内腔的外腔能够改进阀体设计，其中从入口腔向出口法兰延伸的出口管道接近直线形管道。例如，通过布置入口孔，这可以在低于出口法兰所在物位的物位处或者与出口法兰的下方点对齐处将内腔与外腔流体连通。术语“下方”或“低于”是指当插塞控制构件布置在阀之上时，阀的位置。流体围绕内壁向下游流动并且从与阀盖相对的一端，即设置有节流阀盒的封闭座(如有)的一端进入内腔中。尽管在现有技术阀中，所述封闭座位于入口法兰和出口法兰所在物位附近，但在根据本发明的阀的一些实施例中，所述封闭座可以布置在较低位置，以便从内腔延伸到出口法兰的出口流动通道大体上或近似为直线性。

一般地说，所述封闭座可以布置在所述外腔与所述流体出口的中心线，即所述出口法兰的中心线之间。优选地，所述封闭座与所述外腔之间的距离小于所述封闭座与所述流体出口的中心线之间的距离。

相关特征和实施将在下文中公开并且在随附权利要求书中进一步陈述，随附权利要求书形成本说明书的整体部分。以上简要说明陈述了本发明的各实施例的特征，以便可更好地理解以下具体实施方式并且可更好地了解本发明对所属领域的贡献。当然，存在将在此后描述并且将在随附权利要求书中陈述的本发明的其他特征。就此而言，在详细解释本发明的若干实施例之前，应当理解，本发明的各实施例不限于将它们应用到以下说明中陈述的或在附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明能够具有其他实施例并能够以各种方式来实践和实行。另外，应理解，本说明书采用的词组和术语用于进行说明，而不应视为限制。

因此，所属领域的技术人员应理解，可以以本说明书的基础概念为基础，简便地设计用于实现本发明若干目的的其他结构、方法和/或系统。因此，重要的是，权利要求书被视为包括此类等效构造，只要这些等效构造不背离本发明的精神和范围。

附图说明

由于结合附图阅读以下详细说明可以更好地了解本发明的公开实施例和许多附带优点，因此能够更完整地理解这些实施例和优点，在附图中：

图1示出了根据现有技术的球阀的纵剖面，所述纵剖面沿包含所述球阀的管道中心线和插塞中心线的平面截取；

图2示出了根据本发明一个实施例的阀的纵剖面，所述纵剖面沿包含所述阀的管道中心线和插塞中心线的平面截取；

图3、图4和图5示出了图2中所示阀的阀体的截面透视图；

图6示出了进一步实施例的阀体的透视图；

图7和图8分别示出了根据图6中的线VII-VII和VIII-VIII的两个截面。

具体实施方式

下文将参考附图详细描述示例性实施例。不同附图中的相同参考数字是指相同或类似的元件。另外，所述附图不一定按比例绘制。此外，以下具体实施方式并不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求书限定。

整个说明书中对“一个实施例”或“一项实施例”或“一些实施例”的引用表示结合该实施例描述的具体特征、结构或者特性被包括在所公开的本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一项实施例中”并不一定是指相同的实施例。另外，具体特征、结构或者特性能以任何合适方式组合在一个或多个实施例中。

首先参见图2，在一个实施例中，根据本发明的球阀的整体用101表示。阀101包括阀体103，其中形成内腔105。阀101进一步包括被入口法兰107F围绕的流体入口107，以及被出口法兰109F围绕的流体出口109。在附图中所示的示例性实施例中，入口法兰107F和出口法兰109F共轴，即，它们拥有共同的中心线A-A，以使阀101能够安装在两个共轴管道(未图示)之间，阀101分别通过法兰107F和109F连接到所述管道。

在一些示例性实施例中，如图2中所示，节流阀盒111能够布置在内腔105中。可移动插塞113以可移动方式布置在节流阀盒111内。所述可移动插塞能够根据双箭头f113轴向移动，以选择性地打开和关闭阀101，或者阻止流体从中流过。在图2中所示的位置中，所述阀关闭并且可移动插塞113在位于节流阀盒的流体可透部分111A下方的位置处，密封地与节流阀盒111的内表面上设置的封闭座117接触。可移动插塞113远离封闭座117的运动将逐渐打开所述阀，以便流体从中流过。

可移动插塞113的移动受致动器(未图示)控制，所述致动器通过阀杆119作用于可移动插塞113上。阀杆119穿过阀盖123中设置的通孔121，所述阀盖通过螺钉125拧紧到球阀101的阀体103上。

可以从图3到图5所示的截面透视图中清楚地看出内腔105的形状，其中出于简明性的考虑，可以省略可移动插塞113和节流阀盒111。

内腔105具有第一端105A、相对的第二端105B以及在这两端之间延伸的侧部105C。在此示例性实施例中，阀盖123布置在第二端105B处，而侧部105C和第一端105A通过阀体103一体成形。阀体103可以通过铸造制成。

第一端105A具有中心孔105D，节流阀盒111的一个端部密封地接合在其中。节流阀盒111的相对端部通过螺钉紧固在阀体103与阀盖123之间，如图2中所示。

内腔105的第一端105A和侧部105C通过阀体103的内壁131形成。在附图中所示的示例性实施例中，内壁131的中心部分大体上呈圆柱形。也可能为其他形状。

内壁131部分被外壁133围绕，所述外壁围绕内壁131的下部延伸并且位于其下方。外壁133从阀体103的中心部分延伸，以形成入口法兰107F和入口管道135，所述入口管道代表流体入口107的第一部分。

在入口法兰107F的相对侧上，内壁131向外延伸以形成出口法兰109F以及流体出口109，所述流体出口从内腔105向出口法兰109F延伸。

外壁133和内壁131在两者之间界定外腔141。外腔141部分围绕内腔105。外腔141向入口法兰107F延伸。因此，外腔141与入口法兰107F和入口管道135形成的入口流体延伸。

从图5中可以最清楚地看出，在与入口法兰107F相对的内壁131的外表面上，提供了凸块143。凸块143将流体入口分为与外腔141流体连通的两个部分。在图示的示例性实施例中，凸块143的截面大体上呈具有圆滑顶角的三角形。可以使用不同的截面形状。在附图中所示的示例性实施例中，凸块143与入口法兰107F和流体入口107大体对称。凸块143围绕内壁131的外表面延伸并且并入外壁133的内表面上提供的凸块145中，面对内壁131中提供的孔105D，所述孔对内腔105进行定界。

在附图中所示的示例性实施例中，凸块145的截面也为具有圆滑顶角的三角形，但是也可以使用不同形状，例如矩形截面。

两个凸块143和145形成单个整体，其在入口法兰107F的前方穿过流体入口107向下游延伸，直到外壁133并入流体出口109邻近区域中的内壁131中的区域。

凸块143、145将外腔141分为两个流动通道141A和141B。优选情况下，流动通道141A和141B大体上对称。因此，凸块143、145形成分流器：从入口法兰107F进入阀体103的流体被凸块143分为两个部分流。所述部分流单独地进入两个流动通道141A和141B，分流器143、145在所述流动通道中分隔外腔141。部分流在进入节流阀盒111之前再次合并。

从图3和图5中可以清楚地看出，外腔141具有平坦截面，即具有较大尺寸和较小尺寸的截面，较小尺寸与较大尺寸之间的比率小于0.7，优选地小于0.3，更优选地等于或小于0.2。

图6到图8示出了本发明的进一步实施例。相同的参考数字用于指示与图2到图5中相同或等效的部分或元件。出于简明性的考虑，图6到图8中仅示出了阀体。应注意，柱塞和可选的节流阀盒可以布置在阀体中，如图2到图5中所示的实施例所述。

根据图6到图8，阀101包括阀体103，其中形成内腔105。阀101进一步包括被入口法兰107F围绕的流体入口107，以及被出口法兰109F围绕的流体出口109。此外在此实施例中，入口法兰107F和出口法兰109F优选地共轴，并且具有公共中心线或公共轴A-A。

内腔105具有第一端105A、相对的第二端105B以及在第一端105A与第二端105B之间延伸的侧部105C。第二端105B至少部分由阀盖123形成，所述阀盖通过螺钉连接到阀体的剩余部分，而侧部105C和第一端105A通过铸造等工艺一体形成。

第一端105A具有中心孔105D，节流阀盒(未图示)的一端密封地接合在其中。

内腔105的第一端105A和侧部105C通过阀体103的内壁131形成。内壁131部分被外壁133围绕，所述外壁围绕内壁131中与阀盖(未图示)相对并且围绕所述阀盖的部分延伸。外壁133从阀体103的中心部分延伸，以形成入口法兰107F和入口管道135，所述入口管道代表流体入口107的第一部分。

在入口法兰107F的相对侧上，内壁131向外延伸以形成出口法兰109F以及流体出口109，所述流体出口从内腔105向出口法兰109F延伸。

外壁133和内壁131在两者之间界定外腔141。外腔141部分围绕内腔105，并且通过内壁131中提供的孔105D与其流体连通。外腔141形成流体入口107的一部分，与入口法兰107F和入口管道135形成的入口部分流体连通。

在与入口法兰107F相对的内壁131的外表面上，提供了凸块143。凸块143沿内壁131的外表面延伸并且并入凸块145中，所述凸块从外壁133的内表面向外腔141的内部延伸，面对内壁131中提供的孔105D，所述孔对内腔105进行定界。两个凸块143和145形成单个整体，其在入口法兰107F的前方从流体入口107的顶部向下游延伸，直到外壁133并入邻近流体出口109的内壁131处。凸块143、145将外腔141分为两个流动通道141A和141B。优选情况下，流动通道141A和141B大体上对称。因此，凸块143、145形成分流器：从入口法兰107F进入阀体的流体被凸块143分为两个部分流。所述部分流单独地进入两个流动通道141A和141B，分流器143、145在所述流动通道中分隔外腔141。部分流在进入节流阀盒(未图示)之前再次合并。

在图6到图8所示的实施例中，对应的次级分流器201布置在外腔141的每个流动通道141A、141B中。在图示的实施例中，每个次级分流器201延伸穿过外腔141的整个宽度，即，从内壁131的外表面延伸到外壁133的内表面。

在优选的实施例中，每个次级分流器201从前缘201L延伸到后缘201T。前缘201L面对入口法兰107F并且后缘201T向外朝向外腔141的底部，即外腔141中布置有凸块145的区域。根据从入口经由外腔141流向阀体内腔105的流体方向，每个次级分流器201优选地从前缘201L向后缘201T弯曲。

因此，在本实施例中，入口流被主分流器143、145和两个次级分流器201分为四个子流。

虽然本说明书中所描述主题的公开实施例已经在附图中示出，并在以上结合若干示例性实施例具体且详细地完整描述，但所属领域的普通技术人员清楚地了解，在实质上不背离本说明书中阐述的新颖教示、原理和概念以及随附权利要求书中所陈述主题的优点的情况下，可以做出许多修改、改变和省略。因此，本发明的适当范围应仅由随附权利要求书的最宽泛解释确定，以便涵盖所有此类修改、改变和省略。

Claims (27)

1.一种阀，所述阀包括：

阀体，所述阀体包括：内腔；外腔，所述外腔至少部分围绕所述内腔；流体入口；以及流体出口；其中所述外腔与所述流体入口和所述内腔流体连通；并且其中所述内腔与所述流体出口流体连通；

插塞，所述插塞可移动地布置在所述内腔中；

至少一个分流器，所述分流器布置在所述外腔中、从所述流体入口延伸至所述内腔、并且在所述外腔中形成至少两个流动通道，所述至少两个流动通道从所述流体入口延伸至所述内腔；以及

孔，所述孔使所述内腔与所述外腔流体连通。

2.根据权利要求1所述的阀，其中所述孔通过所述插塞选择性地敞开和封闭。

3.根据权利要求1或2所述的阀，其中所述分流器延伸穿过所述流体入口，将所述流体入口分为至少两个端口，所述端口与所述外腔流体连通。

4.根据权利要求3所述的阀，其中所述至少两个端口相对于所述分流器大体上对称。

5.根据权利要求1或2所述的阀，其中所述内腔围绕中心线大体对称。

6.根据权利要求1或2所述的阀，其中所述阀体包括围绕所述内腔的内壁以及至少部分围绕所述内壁的外壁；所述外壁和所述内壁在两者之间界定所述外腔。

7.根据权利要求6所述的阀，其中所述内壁形成流体出口通道，所述流体出口通道从所述内腔向出口法兰延伸。

8.根据权利要求6所述的阀，其中所述外壁形成入口法兰。

9.根据权利要求7所述的阀，其中所述外壁形成入口法兰，所述入口法兰和所述出口法兰大体上共轴。

10.根据权利要求9所述的阀，其中所述内腔具有与所述出口法兰和所述入口法兰的公共轴大体正交的轴。

11.根据权利要求6所述的阀，其中所述分流器包括：第一凸块，所述第一凸块从所述内壁延伸并且面对所述流体入口；以及第二凸块，所述第二凸块从所述外壁延伸并且面对所述内壁。

12.根据权利要求11所述的阀，其中所述第二凸块布置成与所述孔相对，所述孔使所述内腔与所述外腔流体连通，所述孔设置在围绕所述阀的所述内腔的所述内壁中。

13.根据权利要求11或12所述的阀，其中所述第一凸块并入所述第二凸块中，从而形成连续主体。

14.根据权利要求1或2所述的阀，其中至少一个次级分流器布置在所述外腔中的每个流动通道中。

15.根据权利要求14所述的阀，其中每个所述次级分流器从所述阀体的内壁穿过所述外腔中的对应流动通道的宽度向所述阀体的外壁延伸。

16.根据权利要求14所述的阀，其中每个所述次级分流器弯曲并且从面对所述流体入口的入口前缘向面对所述外腔的底部的后缘延伸。

17.根据权利要求1或2所述的阀，其中：所述内腔包括第一端、与所述第一端相对的第二端以及侧部，所述侧部延伸在所述第一端与所述第二端之间；所述第一端和所述第二端中的一个具有与所述外腔流体连通的孔，并且所述第一端和所述第二端中的另一个包括阀盖，所述阀盖具有供插塞杆穿过其中的通孔。

18.根据权利要求17所述的阀，其中所述侧部具有端口，所述端口将所述内腔流体连通到所述流体出口。

19.根据权利要求1或2所述的阀，其包括节流阀盒，所述节流阀盒至少部分布置在所述内腔中，所述插塞可移动地布置在所述节流阀盒中。

20.根据权利要求1或2所述的阀，其中所述插塞与封闭座共同作用，以选择性地打开或关闭所述阀；并且其中所述封闭座布置在所述外腔与所述流体出口的中心线之间。

21.根据权利要求20所述的阀，其中所述封闭座与所述外腔之间的距离小于所述封闭座与所述流体出口的所述中心线之间的距离。

22.根据权利要求1或2所述的阀，其中由所述外腔中的所述至少一个分流器形成的所述两个流动通道中的每个流动通道具有细长截面。

23.根据权利要求22所述的阀，其中所述细长截面具有最小尺寸和最大尺寸，所述最小尺寸与所述最大尺寸的比率小于0.7。

24.根据权利要求23所述的阀，其中所述最小尺寸与所述最大尺寸的比率小于0.3。

25.根据权利要求24所述的阀，其中所述最小尺寸与所述最大尺寸的比率等于或小于0.2。

26.根据权利要求5所述的阀，其中所述内腔呈圆柱形。

27.使用根据权利要求1-26中任一项所述的阀，以减少从中流过的流体对所述插塞造成的振动和动态应力。