CN105937635A - 一种用于流向切换及流量控制的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于流体控制技术领域，提供一种可用于流向切换及流量控制的装置，包括阀芯、四端口阀座、端盖和顶盖；所述阀芯由外环、隔板、阀芯底板和阀芯轴组成，所述四端口阀座由开孔外环、缩颈部件和阀座底板、密封件组成。本发明具有以下优点：1.通过单个阀实现了流向切换及流量控制，极大地简化了系统，2.采用分流而非节流方式，并通过开孔大小控制流噪声，噪声小，3.通过阀芯开孔的设置本装置能产生恒定的流阻，不论处于何种工况、阀的转角如何，流阻均相同，泵可工作在额定点附近，无偏工况运行。

Description

一种用于流向切换及流量控制的装置
技术领域
本发明属于流体控制技术领域，具体涉及一种可用于流向切换及流量控制的装置。
背景技术
流向切换和流量控制是流体控制系统中的两个重要功能，一般情况下，流向切换通过管路上的多个开关阀实现，流量控制通过调节阀实现。
图1中所示为传统的流向切换及流量控制系统，从A点向B点供水时，需要打开第三开关阀3和第一开关阀1，关闭第二开关阀2和第四开关阀4，调节阀5控制流量；从B点向A点供水时，如图中所示流向，需要打开第二开关阀2和第四开关阀4，关闭第三开关阀3和第一开关阀1，调节阀5控制流量。
采用上述传统方式实现的流体控制系统，一般管路和阀件较多，系统较为复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，针对流向切换和流量调节时需要采用不同阀件导致系统复杂的问题，而提供一种兼具流向切换功能和流量调节功能的四端口控制装置，从而极大地简化系统。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种用于流向切换及流量控制的装置，包括阀芯、四端口阀座、端盖和顶盖；所述阀芯由外环、隔板、阀芯底板和阀芯轴组成，所述阀芯底板固定在阀芯底部，阀芯轴固定在阀芯底板上，所述外环被一对平行隔板分割成三个腔体，第一隔板、第二隔板在阀芯轴线两侧对称分布，所述外环上设有开孔，外环的中间腔体上的开孔平行于第一隔板和第二隔板，垂直于阀芯轴线，在中间腔体上均布，所述外环的两侧腔体上的开孔均布于靠近隔板的两个夹角区域内，开孔沿外环径向，垂直于阀芯轴线，外环的两侧腔体上远离隔板处没有开孔，所述四端口阀座由开孔外环、缩颈部件和阀座底板、密封件组成，所述开孔外环的内径大于外环的外径，开孔外环和外环之间设有密封件，所述开孔外环上沿周向均匀地开有4个相同尺寸的长方形孔，长方形孔外设有缩颈部件，缩颈部件上设有与管路系统相连的法兰，所述阀座底板上还设有与阀芯轴相配的轴承。
在上述技术方案中，所述密封件为软密封，设置于四端口阀座上的长方形孔的外围。
在上述技术方案中，所述端盖与阀芯固连，端盖上设有与阀芯轴同轴的连接轴，所述顶盖可拆卸，顶盖上设有与连接轴相配的轴承，连接轴穿过顶盖上的轴承，顶盖上的轴承与驱动机构相连。
在上述技术方案中，第一隔板、第二隔板上可敷设声学阻尼材料，以避免机械共振。
在上述技术方案中，所述第一隔板、第二隔板与外环的相交线，以及两侧腔体上开孔区和不开孔区的分界线，将外环圆周等分成八个区域。
在上述技术方案中，所述外环上的开孔直径不宜过小，避免流速过高如大于3m/s时产生过大的流噪声。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明通过单个阀实现了流向切换及流量控制，极大地简化了系统。
2.本发明采用分流而非节流方式，并通过开孔大小控制流噪声，噪声小。
3. 通过阀芯上开孔的设置产生恒定的流阻，不论处于何种工况、阀的转角如何，流阻均相同，泵可工作在额定点附近，无偏工况运行。
附图说明
图1为传统的流向切换及流量控制系统。
图2本发明装置的结构示意图。
图3为本发明中阀芯部分的结构示意图。
图4本发明装置在工况一的使用实例示意图。
图5本发明装置的工况二的使用实例示意图。
其中：1-4为开关阀，5为调节阀，6为泵组，7.阀芯、8.四端口阀座、9.端盖、10.顶盖、11.外环、12.隔板、13.阀芯底板、14.阀芯轴、15.开孔外环、16. 缩颈部件、17.阀座底板、18.连接轴、19. 用于流向切换及流量控制的装置、20.泵。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
如图2、3所示，本发明实施例提供一种用于流向切换及流量控制的装置，包括阀芯7、四端口阀座8、端盖9和顶盖10；所述阀芯7由外环11、隔板12、阀芯底板13和阀芯轴14组成，所述阀芯底板13固定在阀芯底部，阀芯轴14固定在阀芯底板13上，所述外环11被一对平行隔板分割成三个腔体a、b、c，第一隔板、第二隔板在阀芯轴线两侧对称分布，所述外环11上设有开孔，外环的中间腔体a上的开孔平行于第一隔板和第二隔板，垂直于阀芯轴线，在中间腔体a上均布，所述外环的两侧腔体b、c上的开孔均布于靠近隔板的两个夹角区域d内，外环的两侧腔体上远离隔板区域e处没有开孔，两个开孔区域d被中间所夹的不开孔区域e分开。所述第一隔板、第二隔板与外环的相交线，两侧腔体上开孔区和不开孔区的分界线，将外环圆周等分成八个区域。
与管路系统连接后，所述阀芯1上的开孔和四端口阀座2相配合，可在所需多个工况对应的转角下产生恒定的总流阻。所述腔体a、b、c上的孔数与孔径相配合，保证流阻相同，如a上孔数与对应孔径阻力系数之乘积，等于d上孔数与对应孔径阻力系数之乘积的两倍。
所述四端口阀座由开孔外环15、缩颈部件16和阀座底板17、密封件组成，所述开孔外环15的内径大于外环11的外径，开孔外环15和外环11之间设有密封件，所述开孔外环15上沿周向均匀地开有4个相同尺寸的长方形孔，长方形孔外设有缩颈部件16，缩颈部件16通过焊接、螺栓等形式固连在开孔外环15上，缩颈部件16上设有与管路系统相连的法兰，所述阀座底板17上还设有与阀芯轴14相配的轴承。
所述密封件为弹性密封，设置于四端口阀座上的长方形孔的外围，用来封闭长方形孔的两边，该密封防止相邻端口通过开孔外环15和外环11间的环形间隙互通。
所述端盖9与阀芯7固连，端盖9上设有与阀芯轴14同轴的连接轴18，所述顶盖10可拆卸，顶盖10上设有与连接轴18相配的轴承，与阀芯底板13相连的阀芯轴14向外伸出，与阀座底板17上的轴承相配，类似地，与端盖9相连的连接轴18向外伸出，穿过顶盖10上的轴承，顶盖10上的轴承与驱动机构相连。驱动机构驱动连接轴旋转从而调节阀芯的旋转角度。
特别地，第一隔板、第二隔板上可敷设声学阻尼材料，以避免机械共振。
特别地，所述外环上的开孔直径应保证不会产生过大的流噪声。
图4、图5为本发明装置的使用实例示意图。工况一，从A点向B点供水时，本发明装置通过驱动机构调节阀芯的转角，保证所需流量从右侧端口进入上部端口，再从下部端口进入左侧端口，由于隔板并未完全封死上、下端口，多余流量从下部端口回到上部端口；工况二，从B点向A点供水时，本发明装置通过驱动机构调节阀芯的转角，保证所需流量从左侧端口进入上部端口，再从下部端口进入右侧端口，由于隔板并未完全封死上、下端口，多余流量从下部端口进入上部端口。
本发明应用于船舶流体控制系统时效果良好。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，如调整孔的形状和数量，再如改变不同部件之间的连接或密封形式，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于流向切换及流量控制的装置，其特征在于：包括阀芯、四端口阀座、端盖和顶盖；所述阀芯由外环、隔板、阀芯底板和阀芯轴组成，所述阀芯底板固定在阀芯底部，阀芯轴固定在阀芯底板上，所述外环被一对平行隔板分割成三个腔体，第一隔板、第二隔板在阀芯轴线两侧对称分布，所述外环上设有开孔，外环的中间腔体上的开孔平行于第一隔板和第二隔板，垂直于阀芯轴线，在中间腔体上均布，所述外环的两侧腔体上的开孔均布于靠近隔板的两个夹角区域内，开孔沿外环径向，垂直于阀芯轴线，外环的两侧腔体上远离隔板处没有开孔，所述四端口阀座由开孔外环、缩颈部件和阀座底板、密封件组成，所述开孔外环的内径大于外环的外径，开孔外环和外环之间设有密封件，所述开孔外环上沿周向均匀地开有4个相同尺寸的长方形孔，长方形孔外设有缩颈部件，缩颈部件上设有与管路系统相连的法兰，所述阀座底板上还设有与阀芯轴相配的轴承。
2.根据权利要求1所述的用于流向切换及流量控制的装置，其特征在于：所述密封件为软密封，设置于四端口阀座上的长方形孔的外围。
3.根据权利要求1所述的用于流向切换及流量控制的装置，其特征在于：所述端盖与阀芯固连，端盖上设有与阀芯轴同轴的连接轴，所述顶盖可拆卸，顶盖上设有与连接轴相配的轴承，连接轴穿过顶盖上的轴承，顶盖上的轴承与驱动机构相连。
4.根据权利要求1所述的用于流向切换及流量控制的装置，其特征在于：所述第一隔板、第二隔板上敷设声学阻尼材料。
5.根据权利要求1所述的用于流向切换及流量控制的装置，其特征在于：所述第一隔板、第二隔板与外环的相交线，以及两侧腔体上开孔区和不开孔区的分界线，将外环圆周等分成八个区域。
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