CN107202191B - 流量控制阀和流量控制阀系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量控制阀和流量控制阀系统；其中，该流量控制阀包括执行机构、阀体和阀芯；执行机构内设置有电机；阀芯设置于阀体的腔体内；阀芯的阀杆与电机连接，在电机带动下，阀芯的阀座在腔体的入口与出口间移动；阀座的移动区域对应的腔体内壁上设置有多个间隔结构；两两相邻的间隔结构之间形成流道；每个流道靠近腔体的入口侧的宽度与远离腔体的入口侧的宽度不同，以使阀座位于不同位置时的流量不同。本发明可以稳定精确地控制液体的流量大小，提高流量控制阀的流量可控性。

Description

流量控制阀和流量控制阀系统

技术领域

本发明涉及流量控制技术领域，尤其是涉及一种流量控制阀和流量控制阀系统。

背景技术

流量控制阀是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门，适用于配水管需控制流量和压力的管路中，保持预定流量不变，将过大流量限制在一个预定值，并将上游高压适当减低，即使主阀上游的压力发生变化，也不会影响主阀下游的流量。

现有的流量控制阀大多通过电机控制阀座的移动，改变控制阀内流道的面积；然而，由于流道形状不规则，阀座在开启的瞬间，流入控制阀液体的流量瞬间增大，短时增大至最大流量；导致难以精确地控制和调节液体流量；同时，现有的流量控制阀入水口处通常设置有阀杆支撑部件，该阀杆支撑部件增大了液体流动的阻力，使得液体流道形状更加复杂，对流量的控制具有负面影响。

针对现有的流量控制阀流量可控性较差的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种流量控制阀和流量控制阀系统，以稳定精确地控制液体的流量大小，提高流量控制阀的流量可控性。

第一方面，本发明实施例提供了一种流量控制阀，包括执行机构、阀体和阀芯；执行机构内设置有电机；阀芯设置于阀体的腔体内；阀芯的阀杆与电机连接，在电机带动下，阀芯的阀座在腔体的入口与出口间移动；阀座的移动区域对应的腔体内壁上设置有多个间隔结构；两两相邻的间隔结构之间形成流道；每个流道靠近腔体的入口侧的宽度与远离腔体的入口侧的宽度不同，以使阀座位于不同位置时的流量不同。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，沿腔体径向方向，每个间隔结构的靠近腔体的入口侧的宽度小于远离腔体的入口侧的宽度。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，设置有间隔结构的腔体部分的形状为圆台形；多个间隔结构呈辐射状地均匀分布于圆台形的腔体内壁上。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述间隔结构的一侧为固定侧；固定侧与腔体的内部连接；间隔结构的另一侧为自由侧；多个间隔结构的自由侧形成圆柱状子腔体；阀座在圆柱状子腔体内移动；阀座固定架与多个间隔结构的自由侧接触。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述间隔结构的固定侧的厚度大于自由侧的厚度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述腔体的入口设置于阀体的底部；腔体的出口设置于阀体的侧壁上。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述阀芯还包括嵌套于阀杆顶部的螺纹结构、阀杆固定架和密封圈，以及设置于阀座顶部的阀座固定架。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述密封圈的数量为多个；多个密封圈分别嵌套于螺纹结构的外部、以及阀杆固定架内的阀杆的外部。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述电机包括步进电机。

第二方面，本发明实施例提供了一种流量控制阀系统，该系统包括第一方面中的流量控制阀，还包括远端控制器；远端控制器与流量控制阀中的执行机构电连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种流量控制阀和流量控制阀系统，其阀座的移动区域对应的阀体的腔体内壁上设置有多个间隔结构，两两相邻的间隔结构之间形成流道，且每个流道靠近腔体的入口侧的宽度与远离腔体的入口侧的宽度不同；该方式中，阀座的不同位置对应流道的不同宽度或横截面积，从而可以稳定精确地控制液体的流量大小，提高了流量控制阀的流量可控性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种流量控制阀的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种流量控制阀在50％流量状态下的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的图2中的流量控制阀沿XX’截面，并沿着Y方向观察的流道截面示意图；

图4为本发明实施例提供的第一种流量控制阀在100％流量状态下的具体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的图4中的流量控制阀沿XX’截面，并沿着Y方向观察的流道截面示意图；

图6为本发明实施例提供的第一种流量控制阀的流量随着流道间隙变化的曲线图；

图7为本发明实施例提供的第二种流量控制阀在关闭状态下的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第二种流量控制阀在开启状态下的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第二种流量控制阀的流量随着流道间隙变化的曲线图；

图10为本发明实施例提供的图8中的流量控制阀沿XX’截面，并沿着Y方向观察的流道截面示意图；

图11为本发明实施例提供的第一种流量控制阀在关闭状态下的局部结构示意图；

图12为本发明实施例提供的第一种流量控制阀在半开启状态下的局部结构示意图；

图13为本发明实施例提供的第一种流量控制阀在完全开启下的局部结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种流量控制阀系统的结构框图；

图15为本发明实施例提供的流量控制阀外部结构的俯视图；

图16为本发明实施例提供的流量控制阀外部结构的主视图；

图17为本发明实施例提供的流量控制阀外部结构的仰视图。

图标：10-执行机构；11-阀体；12-阀芯；101-电机；121-阀杆；122-阀座；111-间隔结构；30-流道；50-固定侧；51-自由侧；52-圆柱状子腔体；100-阀杆支撑结构；20-螺纹结构；21-阀杆固定架；22-密封圈；23-阀座固定架；140-流量控制阀；141-远端控制器；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的流量控制阀流量可控性较差的问题，本发明实施例提供了一种流量控制阀和流量控制阀系统；该技术可以应用于区域供暖或中央集中供暖、供热水的相关系统中，对液体流量的控制中；还可以应用于其他系统环境下，对液体流量的控制中；该技术可以采用相关的软件或硬件实现，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

参见图1所示的第一种流量控制阀的结构示意图；该流量控制阀包括执行机构10、阀体11和阀芯12；

该执行机构10内设置有电机101；阀芯12设置于阀体11的腔体内；阀芯12的阀杆121与电机101连接，在电机101带动下，阀芯12的阀座122在腔体的入口与出口间移动；

阀座122的移动区域对应的腔体内壁上设置有多个间隔结构111；两两相邻的间隔结构111之间形成流道；每个流道靠近腔体的入口侧的宽度与远离腔体的入口侧的宽度不同，以使阀座位于不同位置时的流量不同。

图1中以每个流道靠近腔体的入口侧的宽度小于远离腔体的入口侧的宽度为例进行说明；当阀座紧靠腔体的入口时，阀座完全关闭流道，此时流量为零；当阀座在电机的控制下上移过程中，阀座与腔体内壁之间的距离逐渐增加，使得间隔结构之间的流道宽度逐渐增加，因而流道的横截面积逐渐增加，进而流量逐渐增加。可以理解，每个流道靠近腔体的入口侧的宽度也可以大于远离腔体的入口侧的宽度，二者具体关系在本实施例中不做限定。

本发明实施例提供的一种流量控制阀，其阀座的移动区域对应的阀体的腔体内壁上设置有多个间隔结构，两两相邻的间隔结构之间形成流道，且每个流道靠近腔体的入口侧的宽度与远离腔体的入口侧的宽度不同；该方式中，阀座的不同位置对应流道的不同宽度或横截面积，从而可以稳定精确地控制液体的流量大小，提高了流量控制阀的流量可控性。

实施例二：

参见图2所示的第一种流量控制阀在50％流量状态下的具体结构示意图；由于间隔结构沿腔体径向方向的宽度越宽，其间隔结构之间的流道横截面积越大，进而流量越大。如图2所示，沿阀体的腔体径向方向，每个间隔结构的靠近腔体的入口侧的宽度小于远离腔体的入口侧的宽度，当阀座自下向上移动时，与阀座齐平的流道宽度越大，且流道的宽度随着阀座的高度稳定变化，从而实现流量稳定变化的目的。

图3为图2中的流量控制阀沿XX’截面，并沿着Y方向观察的流道截面示意图；当阀座上升一段后，阀座释放一部分的流道，液体通过各个间隔结构之间的流道30流入阀体的腔体内。

参见图4所示的第一种流量控制阀在100％流量状态下的具体结构示意图；当阀座上移至图4中所示的位置时，该位置对应的间隔结构的宽度不再发生变化，因而当阀座位于该位置时，液体的流量已达到最大，阀座再上移时，流量不再变化。

图5为图4中的流量控制阀沿XX’截面，并沿着Y方向观察的流道截面示意图；对比图3中可知，当阀座位于图4中所示位置时，该位置对应的间隔结构的宽度比图3中的间隔结构宽，因而流道横街面积大，该情况下的流量比图3中所示的流量大。

结合图2至图5可知，阀体内的腔体中，设置有间隔结构的腔体部分的形状为圆台形；圆台形的腔体形状可以使间隔结构的宽度渐变，当阀座上下移动时，流道的横截面积随着阀座的高度渐变；上述多个间隔结构呈辐射状地均匀分布于圆台形的腔体内壁上。

具体地，如图5所示，上述间隔结构的一侧为固定侧50该固定侧50与腔体的内部连接；间隔结构的另一侧为自由侧51；多个间隔结构的自由侧形成圆柱状子腔体52；阀座在圆柱状子腔体52内移动；阀座固定架与多个间隔结构的自由侧接触。

由于阀座固定架限制在上述圆柱状子腔体中，且与多个间隔结构的自由侧接触，该方式可以避免阀座发生横向的位移，保障流量控制阀在发生震动或偏移的情况下，依然可靠地实现流量控制。

进一步地，如图5或图3所示，上述间隔结构的固定侧的厚度大于自由侧的厚度。该方式可以使阀座在不同的高度移动相同的距离时，流道的横截面积变化相对稳定，进一步提高流量控制的稳定性。

进一步地，如图1、图2或图4所示，流量控制阀的腔体的入口设置于阀体的底部；腔体的出口设置于阀体的侧壁上。在实际实现时，腔体的入口和出口的具体位置可以根据实际需要进行设置，本实施例在此不做限制。

参见图6所示的第一种流量控制阀的流量随着流道间隙变化的曲线图；该流道间隙可以为阀座的高度对应的流道的宽度或横截面积；当流道间隙为0％时，阀座位于最低位置，流量控制阀为关闭状态，流量为0％；当流道间隙为100％，阀座位于圆柱状子腔体内的最高位置，该位置对应的流量宽度或横截面积的最大值，流量为最大流量，即100％。由图6中可知，该流量控制阀的流量与流道间隙近似为线性变化，该曲线的斜率较小，且斜率稳定，说明该流量控制阀流量控制的稳定性较好，可以实现精确的流量控制。

参见图7所示的第二种流量控制阀在关闭状态下的结构示意图，图8所示的第二种流量控制阀在开启状态下的结构示意图；图7或图8所示的流量控制阀的阀体的腔体内没有设置流道结构，该方式易导致阀座从关闭到开启的一瞬间，流量陡增，很快接近于流量的最大值；当阀座继续上升时，流量几乎不变；如图9所示的第二种流量控制阀的流量随着流道间隙变化的曲线图；由图9可知，当流道间隙较小时，曲线斜率较大，且斜率一直在增大，导致流量在流道间隙很小时就到达100％，而继续增大流道间隙时，流量不再变化；说明图7或图8所示的流量控制阀流量可控性较差，难以实现精确的流量控制。

进一步地，图10为图8中的流量控制阀沿XX’截面，并沿着Y方向观察的流道截面示意图；由于图7或图8中的阀体的腔体内不设置间隔结构，阀座在移动方向的垂直方向上没有限位装置，当流量控制阀发生震动或倾斜时，阀座容易发生横向位移，发生横向位移后的阀座不能有效地关闭流量控制阀，导致流量控制阀控制的可靠性较差。

为了解决上述问题，如图10所示，图7或图8所示的流量控制阀的阀体入口处设置有阀杆支撑结构100，以保证阀座不发生横向位移；然而，由于设置了阀杆支持结构，易导致流道变窄，液体流动阻力变大的问题，从而对液体流量产生消极的影响。

对比而言，图1、图2或图4中提供的流量控制阀由于设置了间隔结构，可以稳定精确地控制液体的流量大小，提高了流量控制阀的流量可控性；同时，可以避免阀座发生横向的位移，保障流量控制阀在发生震动或偏移的情况下，依然可靠地实现流量控制。

为了更好地说明图1、图2或图4中提供的流量控制阀的液体控制原理，参见图11、图12和图13提供的第一种流量控制阀在关闭状态下、半开启状态下以及完全开启下的局部结构示意图；如图11所示，流量控制阀在关闭状态下，腔体内没有液体进出；流量控制阀在半开启状态下，腔体内的液体沿着图12中所示的箭头流动；流量控制阀在完全开启状态下，腔体内的液体沿着图13中所示的箭头流动；且流量控制阀在完全开启状态下流道的横截面积最大，因而液体流量最大。

可以理解，上述图1、图2或图4中提供的流量控制阀中还包括如下结构：以图2中的流量控制阀为例，流量控制阀中阀芯还包括嵌套于阀杆顶部的螺纹结构20、阀杆固定架21和密封圈22，以及设置于阀座顶部的阀座固定架23。

进一步地，上述密封圈的数量为多个；多个密封圈分别嵌套于螺纹结构的外部、以及阀杆固定架内的阀杆的外部。例如，图2中，螺纹结构的外部设置有一个密封圈；阀杆固定架内设置有两个密封圈，以提高流量控制阀的密封性。

进一步地，上述电机包括步进电机。

实施例三：

参见图14所示的一种流量控制阀系统的结构框图，该系统包括上述流量控制阀140，还包括远端控制器141；该远端控制器141与流量控制阀140中的执行机构10电连接。

本发明实施例提供的流量控制阀系统，与上述实施例提供的流量控制阀具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，图15、图16和图17分别为流量控制阀外部结构的俯视图、主视图和仰视图；该流量控制阀的外部结构包括执行机构10和阀体11。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种流量控制阀，其特征在于，包括执行机构、阀体和阀芯；

所述执行机构内设置有电机；所述阀芯设置于所述阀体的腔体内；所述阀芯的阀杆与所述电机连接，在所述电机带动下，所述阀芯的阀座在所述腔体的入口与出口间移动；

所述阀座的移动区域对应的腔体内壁上设置有多个间隔结构；两两相邻的所述间隔结构之间形成流道；每个所述流道靠近所述腔体的入口侧的宽度与远离所述腔体的入口侧的宽度不同，以使所述阀座位于不同位置时的流量不同；

沿所述腔体径向方向，每个所述间隔结构的靠近所述腔体的入口侧的宽度小于远离所述腔体的入口侧的宽度；设置有所述间隔结构的所述腔体部分的形状为圆台形；多个所述间隔结构呈辐射状地均匀分布于所述圆台形的腔体内壁上。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述间隔结构的一侧为固定侧；所述固定侧与所述腔体的内部连接；

所述间隔结构的另一侧为自由侧；多个所述间隔结构的自由侧形成圆柱状子腔体；所述阀座在所述圆柱状子腔体内移动；所述阀座固定架与多个所述间隔结构的自由侧接触。

3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，所述间隔结构的所述固定侧的厚度大于所述自由侧的厚度。

4.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述腔体的入口设置于所述阀体的底部；所述腔体的出口设置于所述阀体的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述阀芯还包括嵌套于所述阀杆顶部的螺纹结构、阀杆固定架和密封圈，以及设置于所述阀座顶部的阀座固定架。

6.根据权利要求5所述的流量控制阀，其特征在于，所述密封圈的数量为多个；

多个所述密封圈分别嵌套于所述螺纹结构的外部、以及所述阀杆固定架内的所述阀杆的外部。

7.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述电机包括步进电机。

8.一种流量控制阀系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-7任意一项所述的流量控制阀，还包括远端控制器；

所述远端控制器与所述流量控制阀中的执行机构电连接。