CN107975604B - 具有侧支谐振器阵列的内件组件及包括内件组件的流体控制阀 - Google Patents

具有侧支谐振器阵列的内件组件及包括内件组件的流体控制阀 Download PDF

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Abstract

一种流体阀包括具有流体入口和流体出口的阀体。流体通道连接流体入口和流体出口。内件组件位于流体通道内，并且内件组件与控制构件协作以控制通过流体通道的流体流动。内件组件包括阀笼和阀笼保持器。阀笼保持器位于阀笼的下游，并且阀笼保持器和阀笼在流体通道内纵向地对准。阀笼保持器包括侧支谐振器阵列。

Description

具有侧支谐振器阵列的内件组件及包括内件组件的流体控 制阀
技术领域
本公开内容总体上涉及流体阀，具体而言，涉及包括用于流体控制阀的侧支谐振器阵列的内件组件。
背景技术
控制阀通常用于过程工厂中，以通过其连接的管道和/或容器来控制流体(例如，气体、液体等)或任何其它物质的流动。控制阀通常由一个或多个入口和出口组成，并且包括操作以控制通过孔的流体流动的流体控制元件或构件(例如，阀门、活塞、阀塞、控制构件等)，所述孔将入口流体地连接到出口。控制构件通常联接到阀帽，所述阀帽与阀体机械联接(例如螺栓连接、夹紧、螺纹连接等)。通常，控制构件构造成接合包围穿过阀的流动路径的密封结构(例如，阀座)。
一般来说，控制元件(包括流体控制构件、底座和阀笼(如果存在的话))在本领域中被称为“内件”或“内件组件”。在某些情况下，可能需要在流体流过阀时表征流体，例如以降低压力。在这些情况下，可以使用包括具有穿过阀笼的壁钻出的多个开口的阀笼的内件组件。可以设定开口的尺寸和形状以当流体流过阀笼中的开口时表征流体流动，例如通过当流体通过阀门内件移动时减小压力。该表征或减压过程产生不想要的噪声。
发明内容
根据第一示例性方面，一种流体阀包括具有流体入口和流体出口的阀体。流体通道连接流体入口和流体出口。内件组件位于流体通道内，并且内件组件与控制构件协作以控制通过流体通道的流体流动。内件组件包括阀笼和阀笼保持器。阀笼保持器位于阀笼的下游，并且阀笼保持器和阀笼在流体通道内纵向地对准。阀笼保持器包括侧支谐振器阵列。
根据第二示例性方面，一种用于流体控制阀的内件组件包括阀笼和阀笼保持器。阀笼保持器位于阀笼的下游。阀笼保持器和阀笼在流体通道内纵向地对准。阀笼保持器包括侧支谐振器阵列。
根据第三示例性方面，一种用于流体控制阀的阀笼保持器包括位于阀笼保持器的侧壁中的侧支谐振器阵列。侧支谐振器阵列包括多个室，多个室中的每个室包括在侧壁的下游侧的开口。
进一步根据前述第一、第二或第三方面中的任何一个或多个，流体阀、内件组件或阀笼保持器还可包括以下优选形式中的任何一个或多个。
在一个优选形式中，侧支谐振器阵列包括位于阀笼保持器的侧壁中的多个空腔。
在另一优选形式中，多个空腔中的至少一个空腔包括定向在侧壁的下游侧的开口。
在另一优选形式中，多个空腔中的至少一个空腔包括球形室。
在另一个优选形式中，所述至少一个空腔包括将球形室流体连接到开口的圆柱形颈部。
在另一个优选形式中，所述至少一个空腔具有亥姆霍兹谐振器或锥体室的形式。
在另一优选形式中，所述至少一个空腔包括将锥体室流体连接到开口的方筒形颈部。
在另一优选形式中，侧支谐振器阵列包括形成在阀笼保持器的侧壁中的多个通道，至少一个通道包括在所述侧壁的下游侧的开口。
在另一优选形式中，所述至少一个通道包括所述侧壁内的至少一个方向变化。
在另一个优选形式中，侧支谐振器阵列包括形成在阀笼保持器的侧壁中的内部室，所述内部室包括位于侧壁的下游侧的多个开口。
在另一优选形式中，阀笼是减压阀笼。
在另一个优选形式中，减压阀笼包括多个通孔，每个通孔延伸完全穿过阀笼的阀笼壁。
附图说明
图1示出了根据本公开内容的教导构造的流体控制阀的横截面图；
图2示出了图1的流体控制阀的内件组件的横截面图。
图3示出了位于图2的内件组件的阀笼保持器中的空腔的一个实施例。
图4示出了位于图2的内件组件的阀笼保持器中的空腔的第二实施例。
图5示出了图2的内件组件的阀笼保持器的替代实施例。
具体实施方式
某些示例在上述标识的附图中示出并在下面详细描述。在描述这些示例时，使用相似或相同的附图标记来标识相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，为了清楚和/或简洁，可能会以比例上夸大或示意图的方式显示图中的某些特征和某些视图。另外，在本说明书全文中描述了几个示例。来自任何示例的任何特征可以与其他示例的其它特征一起被包含、替代其他示例的其它特征或以其他方式组合。
本文所述的示例涉及具有包括侧支谐振器阵列的内件组件的流体阀。这种侧支谐振器阵列允许内件组件吸收或减弱由内件组件的减压元件产生的噪声。本文描述的示例实质上减少了由内件组件的减压构件产生的噪声量，这延长了阀部件的使用寿命。谐振器阵列可以被调谐以吸收特定的有问题的噪声频率。这种方法可以减小阵列的尺寸，从而减少制造阵列的成本。通常，所描述的示例可以使用加成制造或3D打印技术来制造。
图1示出了示例性流体阀100，其具有包括入口106和出口108之间的流体流动通道104的阀体102。阀帽110经由多个紧固件112联接到阀体102，并且包括孔114以容纳杆116。杆116的端部118从阀帽体120延伸并且可操作地联接到致动器(未示出)，并且杆116的相对端122联接到控制构件124(例如，阀塞)。
如本文所使用的，示例性流体阀100的阀门内件组件126包括阀笼保持器128(例如，上部阀笼保持器或导向件)、阀笼130和底座142。在附图中所示的实施例中，阀笼保持器128和阀笼130被示出为分离和不同的结构元件。在其他实施例中，阀笼130和阀笼保持器128可以形成为单个整体结构元件。在这样的实施例中，下面相对于阀笼保持器128描述的特征位于相对于阀笼130描述的特征的下游。
通常，阀笼保持器128的端部132至少部分地位于阀体102内并且邻近阀帽110，并且阀笼保持器128的相对端134接合阀笼130的端部136，使得阀笼保持器128和阀笼130同轴对准。阀笼130位于阀体102内，使得阀笼130和底座142(例如，座圈)的相对的台阶或肩部138和140接合和/或互锁以将底座142至少部分地固定在阀体102的孔144内。这种方法无需多个紧固件以相对于阀体102固定底座142，并且消除了因此在某些情况下当将座圈联接到阀体时引起的变形。此外，借助无需多个紧固件来固定底座142，在例如日常维护期间，底座142可以更容易地从示例性流体阀100中移除和/或组装在示例性流体阀100内。
在一个示例中，阀笼保持器128、底座142、阀体102和/或任何其它阀部件可以包括动态接头152。在其他实施例中，可以无需动态接头152，并且阀笼保持器128可以直接联接到阀帽110。在包括动态接头152的情况下，允许阀笼130和阀笼保持器128在使阀笼130能够保持接触底座142以保持底座142与孔144密封接合的同时膨胀/收缩(例如，响应于热循环)。
现在转到图2-4所示，内件组件126与控制构件124协作以控制通过流体通道104的流体流动，内件组件126包括阀笼130和阀笼保持器128。在一些实施例中，内件组件126还可以包括底座142。阀笼保持器128位于阀笼130的下游，并且阀笼保持器128和阀笼130在流体通道104内纵向地对准。在一些实施例中，阀笼130可以是减压阀笼。在这种实施例中，阀笼130包括多个减压通孔160，其完全穿过阀笼130的壁162从内部(或上游)表面164延伸到外部(或下游)表面166。阀笼保持器128包括侧支谐振器阵列168a、168b。为了说明的目的，图2中示出了两个不同的侧支谐振器阵列168a、168b。在一些实施例中，侧支谐振器阵列168a、168b可以包括围绕整个阀笼保持器128的类似元件。在其它实施例中，本文所述的任何侧支谐振器阵列的元件可以组合在单个阀笼保持器128中。
在图2的右侧，侧支谐振器阵列168a包括位于阀笼保持器128的侧壁172中的多个空腔170。多个空腔170中的至少一个空腔包括定向在侧壁172的外(或下游)侧175上的开口174。
多个空腔170中的至少一个空腔包括球形室176。多个空腔170中的至少一个空腔还包括圆柱形颈部178，其将球形室176流体连接到开口174。通常，多个空腔170中的至少一个空腔可以具有亥姆霍兹谐振器的形式(图3)。
在其他实施例中，例如在图4，多个空腔170中的至少一个空腔可以包括锥体室180。多个空腔170中的至少一个空腔可以包括将锥体室180流体连接到开口174的方筒形颈部182。
在其他实施例中，侧支谐振器阵列168b(图2的左侧)包括形成在阀笼保持器128的侧壁172中的多个四分之一管或通道184。多个通道184中的至少一个通道包括在侧壁172的外(或下游)侧175上的开口186。在一些实施例中，多个通道184中的至少一个通道包括至少一个转弯188或侧壁172内的方向变化。尽管多个通道184中的通道被示出为具有线性段，但在其他实施例中，通道可以具有弯曲或圆形段。在其他实施例中，通道可以具有多于一个分支。
现在转向图5，示出了阀笼保持器228的替代实施例。在图5的实施例中，阀笼保持器228包括侧支谐振器阵列278，其包括形成在阀笼保持器228的侧壁272中的内部室290。内部室290包括位于侧壁272的外(或下游)侧上的多个穿孔或开口292。尽管在内部室290被示出为单个连续室，但是在其他实施例中，内部室290可以被细分成多个子室。
通常，本文所述的侧支谐振器阵列包括在阀笼保持器的侧壁内的空腔、通道或室。空腔、通道或室仅流体连接到阀笼保持器的下游侧。空腔、通道或室通过从周围流体中通过的声波获取能量来减少流过阀门的流体的振动运动的幅度。空腔、通道或室通过调谐到有问题的频率来减少不期望的声音频率。因为空腔、通道或室被调谐到有问题的频率，所以它们从周围的流体中去除了该频率的能量，从而消除或减少了有问题的频率。
虽然这里已经描述了某些示例性方法、装置和制品，但是该专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全属于文字上的或者根据等同原则的所附权利要求书的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (12)

1.一种流体阀，包括：
阀体，所述阀体具有流体入口和流体出口；
流体通道，所述流体通道连接所述流体入口和所述流体出口；
内件组件，所述内件组件位于所述流体通道内，并且所述内件组件与控制构件协作以控制通过所述流体通道的流体流动，所述内件组件包括阀笼和阀笼保持器，所述阀笼保持器位于所述阀笼的下游，所述阀笼保持器和所述阀笼在所述流体通道内被纵向地对准，
其中，所述阀笼保持器包括侧支谐振器阵列，其中，所述侧支谐振器阵列包括位于所述阀笼保持器的侧壁中的多个空腔，并且其中，所述多个空腔中的至少一个空腔包括球形室和锥体室中的一种，并且所述多个空腔中的所述至少一个空腔包括被定向在所述侧壁的下游侧的开口，并且所述开口流体连接到所述球形室或者所述锥体室。
2.根据权利要求1所述的流体阀，其中，所述至少一个空腔包括圆柱形颈部，所述圆柱形颈部将所述球形室流体连接到所述开口。
3.根据权利要求2所述的流体阀，其中，所述至少一个空腔具有亥姆霍兹谐振器的形式。
4.根据权利要求1所述的流体阀，其中，所述至少一个空腔包括方筒形颈部，所述方筒形颈部将所述锥体室流体连接到所述开口。
5.根据权利要求1所述的流体阀，其中，所述侧支谐振器阵列包括形成于所述阀笼保持器的所述侧壁中的多个通道，所述通道中的至少一个通道包括位于所述侧壁的下游侧的开口。
6.根据权利要求5所述的流体阀，其中，所述至少一个通道包括在所述侧壁内的至少一个方向变化。
7.根据权利要求1所述的流体阀，其中，所述侧支谐振器阵列包括形成于所述阀笼保持器的所述侧壁中的内部室，所述内部室包括位于所述侧壁的下游侧的多个开口。
8.根据权利要求1所述的流体阀，其中，所述阀笼是减压阀笼。
9.根据权利要求8所述的流体阀，其中，所述减压阀笼包括多个通孔，所述多个通孔中的每个通孔都延伸完全穿过所述阀笼的阀笼壁。
10.一种用于流体控制阀的内件组件，所述内件组件包括：
阀笼和阀笼保持器，所述阀笼保持器位于所述阀笼的下游，所述阀笼保持器和所述阀笼在流体通道内被纵向地对准，
其中，所述阀笼保持器包括侧支谐振器阵列，所述侧支谐振器阵列包括位于所述阀笼保持器的侧壁中的多个空腔，并且其中，所述多个空腔中的至少一个空腔包括球形室和锥体室中的一种，并且所述多个空腔中的至少一个空腔包括被定向在所述侧壁的下游侧的开口，并且所述开口流体连接到所述球形室或者所述锥体室。
11.根据权利要求10所述的内件组件，其中，所述至少一个空腔具有亥姆霍兹谐振器的形式。
12.一种用于流体控制阀的阀笼保持器，所述阀笼保持器包括：
侧支谐振器阵列，所述侧支谐振器阵列位于所述阀笼保持器的侧壁中，所述侧支谐振器阵列包括多个室，所述多个室中的每个室都包括位于所述侧壁的下游侧的开口，
其中，所述侧支谐振器阵列包括位于所述阀笼保持器的侧壁中的多个空腔，并且其中，所述多个空腔中的至少一个空腔包括球形室和锥体室中的一种，并且所述多个空腔中的至少一个空腔包括被定向在所述侧壁的下游侧的开口，并且所述开口流体连接到所述球形室或者所述锥体室。
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