CN105605242A - 新型流量特性可调的阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型流量特性可调的阀门。前阀体内部中心设有内腔，前阀体入口端面中心安装有支撑架，前阀体出口端面中心开有沉孔，后阀体安装在沉孔中并与前阀体之间密封连接，后阀体中部端面设有用于流体通过的通槽，气囊装在前阀体的内腔内，前阀体侧面开有径向通孔，气缸连接导管相通，导管穿过径向通孔与气囊连接相通；气缸通过导管将空气压缩到气囊内，气囊体积随着内部气体量的多少而发生变化，从而改变流体的流通面积，进而控制流体流量。本发明优化了阀门结构，结构简单，降低了阀门生产误差，改变了传统阀门的流体控制原理，满足不同流量特性的要求，适应性强，节约了生产制造成本。

Description

新型流量特性可调的阀门
技术领域
本发明涉及了一种阀门，尤其是涉及了一种新型流量特性可调的阀门，改变了传统的流体控制原理，适合于多种工况下的使用需求。
背景技术
阀门是管路系统中的重要装置，控制着流体的通断，具有减压、节流、调节流量等功能，具有操作简便、实用性高等优点，随着石油化工行业的发展，阀门得到了广泛的应用。
阀门使用范围广泛，品种数量繁多，并且向结构简单、调节性能可靠、成本低的方向发展。其成本的多少直接影响到整个企业的利益，目前大多数生产厂家朝着结构简单、控制方便、适应性强的方向迈进，也是企业发展的重要方向。随着石化工业、生活用水输送和科学研究的发展，阀门的种类已达到几十甚至上百种，特别是石油与天然气输送管线，阀门的数量更是数以百万计，阀门的好坏直接影响到整个系统的性能。
目前，大多数阀门结构复杂、制造成本高、密封性较差，阀门大多数由铸铁铸造，体积大而笨重，阀芯和阀体之间主要是硬密封，极易造成磨损，降低了阀门的使用寿命。然而，随着阀门行业的发展，亟需一种新型结构简单、适应性强的阀门来满足市场的需求。
发明内容
为了简化阀门结构，降低生产成本，提高阀门的适应性，本发明提出了一种新型流量特性可调的阀门，从而满足不同工况下的要求，在满足阀门基本要求的前提下，节约生产成本，满足管路系统对不同流量特性的需求。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括气缸、前阀体、气囊和后阀体；前阀体内部中心设有内腔，前阀体入口端面中心安装有支撑架，前阀体出口端面中心开有沉孔，后阀体安装在沉孔中并与前阀体之间密封连接，后阀体中部端面设有用于流体通过的通槽，气囊装在前阀体的内腔内，前阀体侧面开有径向通孔，气缸连接导管相通，导管穿过径向通孔与气囊连接相通；气缸通过导管将空气压缩到气囊内，气囊体积随着内部气体量的多少而发生变化，从而改变流体的流通面积，进而控制流体流量。
所述的支撑架呈网状结构，其中心设有中心轴，中心轴呈空竹状结构，内腔内壁与中心轴之间形成用于容置气囊的环形腔。
所述的气囊为弹性材料，气囊的外壁面始终与前阀体的内腔接触。
所述的沉孔为阶梯孔，后阀体为与沉孔配合的梯形凸台结构，前阀体沉孔与后阀体大端之间通过紧定螺钉固定，并在前阀体沉孔和后阀体小端之间端面和侧壁的连接面设有第一密封圈和第二密封圈密封。
所述的后阀体为可更换阀体，通槽为圆形通孔、椭圆形孔或者由两个扇形对称均布形成的结构。
所述的导管与前阀体内壁之间设有填料。
本发明将阀门结构简化，改变了传统的控制流体通断的原理，提供一种可替换的后阀体，不仅可以降低生产成本，减少安装精度误差，既能够控制流体通断与调节，还可以满足不同工况下对流量特性的要求，为阀门的研发提供了重要的理论指导。
本发明具有的有益效果是：
本发明简化了阀门结构，改变了传统阀门控制流体的原理，降低了生产成本。除具有阀门的基本功能外，还提出了可更换的后阀体，通过改变后阀体的开口形状获得不同的流量特性。前阀体和后阀体接触面上所设计的梯形结构还能够增加密封可靠性。
本发明节约了成本，降低了加工精度误差，从而优化了阀门结构，避免了阀芯在转动过程中与阀体的摩擦损伤，并能够满足多种工况下对流量特性的需求。
本发明可满足石油、化工等领域的需求。
附图说明
图1是本发明阀门的结构示意图。
图2是本发明前阀体的三维结构图。
图3是本发明具有不同开口的后阀体三维结构图。
图4是使用不同开口形状的后阀体得到的流量特性曲线图。
图中：1、气缸，2、导管，3、前阀体，3.1、支撑架，3.2、内腔，3.3、径向通孔，4、填料，5、中心轴，6、气囊，7、紧定螺钉，8、后阀体，9.1、第一密封圈，9.2、第二密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括气缸1、前阀体3、气囊6和后阀体8；前阀体3内部中心设有内腔3.2，前阀体3入口端面中心安装有支撑架3.1，前阀体3出口端面中心开有沉孔，支撑架3.1、内腔3.2和沉孔相连通且同轴，后阀体8安装在沉孔中并与前阀体3之间密封连接，后阀体8中部端面设有用于流体通过的通槽，气囊6装在前阀体3的内腔3.2内，前阀体3侧面开有径向通孔3.3，气缸1连接导管2相通，导管2穿过径向通孔3.3与气囊6连接相通；气缸1通过导管2将空气压缩到气囊6内，气囊6体积随着内部气体量的多少而发生变化，从而改变流体的流通面积，进而控制流体流量。
如图2所示，支撑架3.1呈网状结构，其中心设有中心轴5，中心轴5呈空竹状结构，内腔3.2内壁与中心轴5之间形成用于容置气囊6的环形腔。当气囊6的体积足够大时，气囊6与前阀体3的内腔3.2和中心轴5形成良好的密封，阻断流体流通。支撑架3.1一方面起到了整流的作用，另一方面固定气囊，使气囊在体积足够大的情况下始终保持在前阀体内部，进行轴向限位。
气囊6为弹性材料，其形状大小随着内部气体体积量而发生变化，气囊6的外壁面始终与前阀体3的内腔3.3接触。
如图1和图2所示，沉孔为阶梯孔，后阀体8为与沉孔配合的梯形凸台结构，前阀体3沉孔与后阀体8大端之间通过紧定螺钉7固定，并在前阀体3沉孔和后阀体8小端之间端面和侧壁的连接面设有第一密封圈9.1和第二密封圈9.2密封。前阀体3和后阀体8接触面为梯形面，在前阀体3和后阀体8之间装有第一密封圈9.1和第二密封圈9.2，增加了密封的可靠性。
如图3所示，后阀体8的通槽为圆形通孔、椭圆形孔或者由两个扇形对称均布形成的结构，分别如图中的图3(a)、图3(c)和图3(b)，可实现近似快开、等百分比和直线型流量特性。后阀体8为可更换阀体，在每个后阀体8上开有不同类型的通槽，从而获得不同类型的流量特性。
导管2与前阀体3内壁之间设有填料4。
本发明的工作过程及原理是：
流体从前阀体的入口端流入，当经过前阀体的支撑架时，流体的流态被调整从而形成流动状态稳定的流体。流体穿过前阀体到达后阀体的左端，经过后阀体的通槽流出。气囊在没有充气的状态下体积最小，此时的流体流量最大；当需要降低流体的流量时，通过气缸将空气由导管压缩到气囊内部，气囊的体积收到内部气体的作用而增大，从而使流体流经前阀体的流通截面减少，最后使流体流量降低；当气囊体积足够大时，气囊的壁面能够与前阀体内腔和中心轴环形壁面形成良好的密封作用，此时的流量为零，从而实现阀门截断的功能。
后阀体为可更换装置，通过更换不同通槽的后阀体可获得不同流量特性的阀门。阀门的流量系数公式可表示为：
其中，Q为流量，ρ为密度，Δp为阀门两端压差。
在流量一定的条件下，流体的流通截面越小，阀门两端的压差越大，从而阀门的流量系数越小。上述使用不同通槽的后阀体得到的流量特性如图4所示，从图中可看出通槽形状的变化直接影响到阀门的流量特性。当使用圆形通孔的后阀体时，阀门的流量系数呈现一种近似快开型流量特性；当使用椭圆形孔的后阀体时，阀门的流量系数呈现一种近似直线型的流量特性；当使用对称均布两个扇形孔的后阀体时，阀门的流量系数呈现一种近似等百分比型的流量特性。
可见，本发明新型的阀门优化了阀门结构，提高球阀的适应性，通过更换不同类型的后阀体获得不同流量特性的阀门；并且改变了传统的流体原理，降低了生产成本，适应多种工况下对流量特性的需求，具有突出显著的社会效益和技术效果。

Claims (6)

1.一种新型流量特性可调的阀门，其特征在于：包括气缸(1)、前阀体(3)、气囊(6)和后阀体(8)；前阀体(3)内部中心设有内腔(3.2)，前阀体(3)入口端面中心安装有支撑架(3.1)，前阀体(3)出口端面中心开有沉孔，后阀体(8)安装在沉孔中并与前阀体(3)之间密封连接，后阀体(8)中部端面设有用于流体通过的通槽，气囊(6)装在前阀体(3)的内腔(3.2)内，前阀体(3)侧面开有径向通孔(3.3)，气缸(1)连接导管(2)相通，导管(2)穿过径向通孔(3.3)与气囊(6)连接相通；气缸(1)通过导管(2)将空气压缩到气囊(6)内，气囊(6)体积随着内部气体量的多少而发生变化，从而改变流体的流通面积，进而控制流体流量。
2.根据权利要求1所述的一种新型流量特性可调的阀门，其特征在于：所述的支撑架(3.1)呈网状结构，其中心设有中心轴(5)，中心轴(5)呈空竹状结构，内腔(3.2)内壁与中心轴(5)之间形成用于容置气囊(6)的环形腔。
3.根据权利要求1所述的一种新型流量特性可调的阀门，其特征在于：所述的气囊(6)为弹性材料，气囊(6)的外壁面始终与前阀体(3)的内腔(3.3)接触。
4.根据权利要求1所述的一种新型流量特性可调的阀门，其特征在于：所述的沉孔为阶梯孔，后阀体(8)为与沉孔配合的梯形凸台结构，前阀体(3)沉孔与后阀体(8)大端之间通过紧定螺钉(7)固定，并在前阀体(3)沉孔和后阀体(8)小端之间端面和侧壁的连接面设有第一密封圈(9.1)和第二密封圈(9.2)密封。
5.根据权利要求1所述的一种新型流量特性可调的阀门，其特征在于：所述的后阀体(8)为可更换阀体，通槽为圆形通孔、椭圆形孔或者由两个扇形对称均布形成的结构。
6.根据权利要求1所述的一种新型流量特性可调的阀门，其特征在于：所述的导管(2)与前阀体(3)内壁之间设有填料(4)。
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