CN110388471B - 用于通过阀组件调节流动的设备和方法 - Google Patents

Abstract

阀组件的流动调节器包括本体，该本体包括纵向轴线、第一端、第二端、以及连接第一端和第二端的流动路径。非平坦表面形成在本体的第一端中。多个通道限定流动路径并平行于纵向轴线延伸。多个通道中的至少一个通道的长度与多个通道中的相邻通道的长度不同。圆柱形壳体围绕多个通道并包括第一端和第二端。第一端邻近本体的第一端定位。第一端的非平坦表面部分地由多个通道中的至少一个通道的端部限定。

Description

用于通过阀组件调节流动的设备和方法

技术领域

本公开内容总体上涉及阀组件，更具体而言，涉及阀组件的流动调节器以及通过阀组件调节流动的方法。

背景技术

在一些阀中，由流过控制阀的流体引起的波动的压力波产生不想要的噪声。例如，流体动力学噪声可能由气蚀引起，气蚀是经受快速压力变化的流动流的蒸汽腔的形成和坍塌。当流体中的蒸汽腔经受较高压力时，蒸汽腔内爆并且可能产生强烈的冲击波，冲击波可能损坏阀的内部部分或生成可听噪声。例如，空气动力学噪声可能由气体或蒸汽的湍流引起。流动调节器或抗气蚀设备可与控制阀一起使用，以控制流体动力学和空气动力学噪声。

发明内容

根据第一示例性方面，阀组件可包括阀体，所述阀体限定入口、出口、以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径。阀杆可设置在所述阀体中，并且控制元件可操作地连接到所述阀杆并设置在所述流体流动路径中。所述控制元件可以通过所述阀杆围绕枢转轴线在打开位置与关闭位置之间旋转，在所述打开位置，所述控制元件允许所述入口与所述出口之间的流体流动，在所述关闭位置，所述控制元件将所述入口与所述出口密封。流动调节器可以耦接到所述阀体，并且可以包括第一端、第二端、和连接所述第一端和所述第二端的第二流动路径。当所述控制元件处于所述打开位置时，所述第二流动路径可以与所述阀体的所述流体流动路径流动连通。所述流动调节器的所述第一端可以具有非平坦表面，所述非平坦表面被布置为允许所述控制元件围绕所述枢转轴线在所述关闭位置与所述打开位置之间旋转。

根据第二示例性方面，流动调节器可包括本体，所述本体包括纵向轴线、第一端、第二端、以及连接所述第一端和所述第二端的流动路径。非平坦表面可以形成在所述本体的所述第一端中，并且多个通道可以限定所述流动路径并且可以平行于所述纵向轴线延伸。所述多个通道中的至少一个通道的长度可以与所述多个通道中的相邻通道的长度不同。圆柱形壳体可以围绕所述多个通道，并且可以包括第一端和第二端。所述第一端可以邻近所述本体的所述第一端定位。所述第一端的所述非平坦表面可以部分地由所述多个通道中的所述至少一个通道的端部限定。

根据第三示例性方面，一种调节通过阀组件的流动的方法可包括：提供阀组件，提供阀组件包括：提供限定入口、出口、以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径的阀体。提供阀组件还可包括：提供设置在所述阀体中的阀杆并提供可操作地连接到所述阀杆并设置在所述流体流动路径中的控制元件。此外，所述方法可以包括：提供流动调节器，所述流动调节器包括第一端、第二端并限定第二流动路径，所述流动调节器的所述第一端具有非平坦表面。所述方法可包括将所述流动调节器的所述第一端耦接到所述阀体，所述第一端被定位为允许所述控制元件围绕所述枢转轴线在关闭位置与打开位置之间旋转，在所述关闭位置，所述控制元件将所述入口与所述出口密封，在所述打开位置，所述控制元件允许所述入口与所述出口之间的流体流动。此外，所述方法可以包括：将所述阀体的所述流体流动路径与所述流动调节器的所述第二流动路径连接。

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方面，阀组件、流动调节器、和调节流体流动的方法还可包括以下优选形式中的任何一个或多个形式。

在优选形式中，所述控制元件可包括前缘，并且所述流动调节器的所述非平坦表面的轮廓可设置为与所述控制元件的所述前缘的旋转弧相匹配。

在优选形式中，所述阀组件可包括限定所述第二流动路径的多个通道。至少一个通道可包括至少部分地限定所述流动调节器的所述非平坦表面的端部。

在优选形式中，所述流动调节器可包括纵向轴线，并且所述至少一个通道可具有平行于所述纵向轴线的纵向长度。所述多个通道中的第二通道可包括不同的纵向长度。

在优选形式中，所述至少一个通道可以具有横截面面积，所述第二通道可以具有不同的横截面面积。

在优选形式中，所述流动调节器的所述第一端可以是邻近所述阀体的所述出口定位的入口端。

在优选形式中，所述阀组件可包括耦接到所述阀体的管道，并且，所述管道可具有尺寸设计为接收所述流动调节器的孔。

在优选形式中，所述流动调节器可以固定在所述阀体与所述管道之间。

在优选形式中，所述流动调节器可与所述管道一体地形成。

在优选形式中，所述流动调节器的所述第一端的部分可设置在所述阀体中。

在优选形式中，所述控制元件可包括在所述控制元件处于关闭位置时面向所述流动调节器的所述第一端的波状外形的表面。所述第一端的所述非平坦表面的部分可以与所述控制元件的所述波状外形的表面的部分相匹配。

在优选形式中，所述流动调节器的所述第一端的所述非平坦表面可具有由半径R限定的曲率。所述半径R的长度至少为所述控制元件的所述枢转轴线与所述控制元件的所述前缘之间的距离。

在优选形式中，所述本体的部分可以延伸超出所述圆柱形壳体的所述第一端。

在优选形式中，所述多个通道可与所述圆柱形壳体一体地形成。

在优选形式中，本体可包括垂直于所述纵向轴线的直径。所述多个通道中的通道的横截面面积可以沿着所述本体的直径变化。

在优选形式中，所述多个通道中的所述至少一个通道的横截面形状可以是非圆形的。

在所述方法的优选形式中，耦接所述流动调节器可包括：邻近所述阀体的所述出口定位流动调节器的第一端。

在所述方法的优选形式中，提供流动调节器可以包括：提供非平坦表面，所述非平坦表面的轮廓被设置为与所述控制元件的前缘的旋转弧相匹配。

在所述方法的优选形式中，提供流动调节器可包括：通过增材制造定制制造流动调节器。定制制造可包括：标识所述控制元件的几何形状，以及将所述流动调节器的所述非平坦表面为与所述控制元件的所述几何形状相匹配。

附图说明

图1是包括根据本公开内容的第一示例性布置的教导组装的流动调节器、并示出了处于部分打开位置的阀组件的控制元件的阀组件的透视图；

图2是图1的阀组件并示出图1的流动调节器的第二端的后视，；

图3是在图1和图2的A-A处截取的图1的阀组件的横截面侧视图；

图4是图1的流动调节器的前透视图；

图5是包括根据本公开内容的第二示例性布置的教导组装的流动调节器、并示出了处于部分打开位置的阀组件的控制元件的阀组件的透视横截面视图；

图6是示出了处于打开位置的控制元件的图5的阀组件的横截面侧视图；

图7是图5的流动调节器的前透视图；

图8是图5的流动调节器的正视图；

图9是包括根据本公开内容的第三示例性布置的教导组装的流动调节器、并示出了处于部分打开位置的阀组件的控制元件的阀组件的横截面侧视图；

图10是包括根据本公开内容的第四示例性布置的教导组装的图9的第三示例性流动调节器、并示出了处于关闭位置的阀组件的控制元件的阀组件的横截面侧视图。

图11是图9和图10的流动调节器的前透视图；

图12是包括设置在管线内并根据本公开内容的第五示例性布置的教导组装的第四示例性流动调节器、并示出了处于关闭位置的阀组件的控制元件的阀组件的横截面侧视图。

图13是示出了处于部分打开位置的控制元件的图12的阀组件的横截面透视图；

图14是图12的流动调节器的透视图；

图15是根据本公开内容的教导的第五示例性流动调节器的横截面视图；以及

图16是根据本公开内容的教导的第六示例性流动调节器的横截面视图。

具体实施方式

本公开内容总体上涉及流动调节器、包括流动调节器的阀组件、以及调节通过阀的流体流动的方法。

在图1至图3中，第一示例性旋转阀组件10包括控制阀12和流动调节器14，并且该阀组件10根据本公开内容的教导构造。控制阀12包括阀体16，阀体16限定入口18、出口22、以及当阀12打开或至少部分打开时连接入口18和出口22的流体流动路径24。阀杆26设置在阀体16中，并且可旋转以通过旋转控制元件30来控制阀12的打开和关闭。控制元件30可操作地耦接到阀杆26，设置在流体流动路径24中，控制通过阀体16的流体流动。控制元件30可通过阀杆26绕枢转轴线X在打开位置(图1和图3中所示的部分打开位置)与关闭位置之间旋转，在打开位置，控制元件30允许在入口18与出口22之间的流体流动，在关闭位置，控制元件30将入口18与阀体16的出口22密封。控制元件30可以具有任何形状和/或配置，以在控制元件30处于关闭位置时防止流体流过入口18，并且在控制元件30处于打开位置或部分打开位置时允许流体流过入口18。流动调节器14耦接到阀体16，并包括第一端34、第二端36和连接第一端34和第二端36的第二流动路径40。当控制元件30处于打开或部分打开位置时，第二流动路径40与阀体16的流体流动路径24流动连通。在图1和图2所示的示例中，阀12是蝶形阀，并且控制元件30是阀盘。然而，在另一个示例中，阀可以是不同的旋转阀，并且控制元件30可以是球封闭构件。

如图3所示，流动调节器14的第一端34具有非平坦表面42，该非平坦表面42被布置为允许控制元件30围绕枢转轴线X在关闭位置与打开位置之间旋转，而不摩擦或者接触流动调节器14。具体地，控制元件30包括前缘44和后缘46，并且流动调节器14的第一端34的非平坦表面42的轮廓被设置为与控制元件30的前缘44的旋转弧S相匹配。如图1至图3所示，流动调节器14与阀体16的出口22相邻，因此第一端34是流动入口端，并且第二端36是流动调节器14的流动出口端。更具体而言，当阀12处于关闭位置时，流动调节器14的第一端34面向控制元件30的后表面48。然而，在其它示例中，流动调节器14可以安装到阀体16上，以使得第一端34与阀体16的入口18相邻。因此，流动调节器14的第一端34的非平坦表面42的轮廓将被设置为与控制元件30的后缘46的旋转弧相匹配。

流动调节器14是圆柱形的并且包括纵向轴线Z。多个通道50限定第二流动路径40，并且在流动调节器14的第一端34与第二端36之间延伸。至少一个通道54包括第一端56、第二端58、限定在第一端56与第二端58之间的纵向长度L1。通道54的第一端56至少部分地限定流动调节器14的第一端34的非平坦表面42。第二通道60具有限定在第二通道60的第一端62与第二端64之间的纵向长度L2。第一通道54的长度L1大于第二通道60的长度L2。应当意识到，多个通道50的多个端部限定了流动调节器14的非平坦表面42。如图4所示，多个端部被布置为形成球形印记或轮廓，以允许控制元件30围绕枢转轴线X的完整旋转(例如，360度)。在其它示例中，多个通道50的端部的轮廓可以以各种方式设置，以允许控制元件30的完整或部分旋转，而不会抑制或妨碍对阀12的打开和关闭。

如图1至图4所示，流动调节器14包括包围多个通道60的圆柱形壳体66。圆柱形壳体66包括第一端68和第二端70，其中第一端68邻近流动调节器14的第一端34定位。多个通道50可以与圆柱形壳体66一体形成，或者限定流动调节器14的多个通道50的本体可以单独形成，并且然后附接到圆柱形壳体66的内表面74。圆柱形壳体66包括相对于纵向轴线Z从壳体66径向延伸的环形边缘76。包括一个或多个凸缘78的边缘76被配置为抵靠阀体16的外表面80平放(如图3所示)，以将流动调节器14固定到阀体16上。如图2所示，流动调节器14的圆柱形壳体66经由穿过每个凸缘78的孔84设置的一个或多个紧固件82耦接到阀体16。在该特定示例中，边缘76被固定到邻近阀体16的出口22的外表面80，以使得阀体16的流体流动路径24与流动调节器14的第二流动路径40流体连通。在一些示例中，圆柱形壳体66可以是管线、尾件(tailpiece)或耦接到阀组件10的阀体16的其它管道。

多个通道50具有均匀的横截面形状，在这种情况下为六边形。通道50是线性的并且在圆柱形壳体66的第一端68与圆柱形壳体66的第二端70之间延伸。在这种情况下，多个通道50的多个第二端(例如，第一通道54的58)与圆柱形壳体66的第二端70共面。多个通道50与纵向轴线Z平行，因此彼此平行，并且多个通道50中的大部分通道的横截面面积是相同的。如图4所示，流动调节器14的第一端34的球形压印或轮廓围绕流动调节器14的纵向轴线Z对称。这种对称允许使用者将流动调节器14安装在相对于阀12的任何方向处。在另一个示例性阀组件(诸如图5-6中的第二示例性阀组件110)中，流动调节器114包括具有变化的横截面面积的多个通道150，它们被定位为当流动调节器114以相对于阀体16的特定方向安装时实现所期望的流动条件。

现在转到图5-6，根据本公开内容的教导构造第二示例性阀组件110。第二示例性阀组件110包括第一示例性阀12和第二示例性流动调节器114。第二示例性流动调节器114类似于上述第一示例性流动调节器14，除了第二示例性流动调节器114具有以不同的配置布置的多个通道150。因此，为了便于参考，并且尽可能地，流动调节器114的相同或相似的部件将保留与上面关于第一流动调节器14概述的相同的附图标记，但是附图标记将增加100。为简洁起见，缩写或甚至省略了对许多这些元件的描述。

图5至图8的流动调节器114被形成为更紧密地匹配控制元件30在关闭位置与打开位置之间的区域旋转。与图1至图4的流动调节器14相比，图5至图8的流动调节器114的第一端134包括非平坦表面142，该非平坦表面142的轮廓被设置为允许控制元件30围绕枢转轴线X旋转四分之一圈(即90度)。第一端134包括多个通道150的第一部分185以及多个通道150的第二部分186，第一部分185具有相对平坦的端部，第二部分186具有限定非平坦表面142的轮廓的端部。当控制元件30处于关闭位置时，第一部分185邻近控制元件30的后缘46定位，并且第二部分186在控制元件30的旋转期间邻近前缘44定位。流动调节器114的第一端134被成形为匹配前缘44的行进路径和控制元件30的后表面48两者，以使流动通道150更靠近控制元件30。在该示例中，流动调节器114在特定方向处耦接到阀体16，以实现期望的流动特性。另外，流动调节器114的多个通道150的横截面形状的图案和变化增加了更多的复杂性，以更紧密地匹配特定阀12或控制元件30的几何形状。

流动调节器114被布置为调节从第一流体流动路径24流过流动调节器114的第二流体流动路径140的流体，以在流动调节器114的第二或出口端136处实现特定的流动状态。如图7和图8最佳所示，多个流动通道150具有不同的横截面面积，以使得流动通道的横截面面积沿着流动调节器114的直径D变化。例如，流动调节器114被划分成第一、第二、第三、第四和第五部分188a、188b、190a、190b和192，其中通道150的横截面面积沿直径D增加并且朝向流动调节器114的纵向轴线N增加。第一端134的第一部分188a和第二部分188b是距流动调节器114的纵向轴线N最远的部分，并且第一部分188a和第二部分188b的通道50具有最小的横截面面积。在控制元件30的较低行程位置处(即，当控制元件30围绕枢转轴线X以小角度旋转时)，第一部分188a暴露于流体流动并且在其它部分188b、190a、190b、192接收来自阀12的出口22的流体流动之前接收流过阀12的流体。第三部分190a和第四部分190b的流动通道150具有比第一部分188a和第二部分188b更大的横截面面积，并且第五部分192具有最大的横截面面积。当控制元件30围绕枢转轴线X旋转时，多个通道150的横截面面积从第一部分188a到第三部分190a以及最后第五部分192增加，其中通道150的横截面面积是最大的，以最小化通过流动调节器114的流动限制。另外，第一部分188a和第二部分188b的较小横截面面积有助于在控制元件30旋转到部分打开位置时保持背压存在。

类似于第一流动调节器14，第二示例性流动调节器114包括第一流动通道154，其长度不同于第二流动通道160的长度。然而，与第一流动调节器14的第一流动通道54和第二流动通道60相反，第二流动调节器114的第一通道154和第二通道160也具有不同的横截面面积。在该示例中，第一通道154的横截面面积155大于第二通道160的横截面面积161。然而，第一通道154和第二通道160两者都具有六边形横截面形状并且线性地延伸通过流动调节器114。

现在转向图9，根据本公开内容的教导构造第三示例性阀组件210。第三示例性阀组件210包括第一示例性阀12和第三示例性流动调节器214。第三示例性流动调节器214类似于上述第一示例性流动调节器14，除了第三示例性流动调节器214具有以不同的配置布置的多个通道250。因此，为了便于参考，并且尽可能地，流动调节器214的相同或类似的部件将保留与上面关于第一流动调节器14概述的相同的附图标记，但是附图标记将增加200。为简洁起见，缩写或甚至省略了对许多这些元件的描述。

图9至图11中的流动调节器214被布置为与不同配置的旋转阀和阀组件一起工作。在图9中，流动调节器214在第三示例性阀组件210中耦接到第一示例性阀12，并且在图10中，流动调节器214在第四阀组件310中耦接到第二示例性阀112。除了第二示例性阀112的控制元件130具有不同的配置之外，图10的第二示例性阀112类似于上述第一示例性阀12。因此，为了便于参考，并且尽可能地，阀112的相同或类似的部件将保留与上面关于第一阀12概述的相同的附图标记，但是附图标记将增加100。为简洁起见，缩写或甚至省略了对许多这些元件的描述。

如图9至图11所示，流动调节器214的第一端或入口端234被成形为使得流动调节器214允许阀12的控制元件30(或图10中的阀112的控制元件130)在关闭位置与打开位置之间旋转。第一端234的非平坦表面242由多个流动通道250的端部限定。类似于第二示例性流动调节器114的第一端134，第三示例性流动调节器214的第一端234的轮廓被设置为允许控制元件30、130分别围绕枢转轴线X、W旋转四分之一圈(即90度)。换而言之，第一端234由具有相对平坦的端部的多个通道250的第一部分285和具有形成非平坦表面242的轮廓的端部的多个通道250的第二部分286两者限定。流动调节器214的第一端234的第二部分286被成形为在控制元件30、130围绕枢转轴线X、W旋转时接收控制元件30、130的前缘44、144。当控制元件30、130处于关闭位置时，第一部分285邻近后缘46、146定位。换而言之，第二部分286的轮廓被设置为与具有半径R的第一控制元件30的前缘44或者具有半径R2的第二控制元件130的前缘144中任一个的旋转弧S2相匹配。第一控制元件30的半径R可以与第二控制元件30的半径R2相同或不同，然而，第一端234的旋转弧S2被成形为容纳控制元件30和130两者的旋转路径。

如图11中所示，第一部分285可包括具有比第二部分286的流动通道250更小的横截面面积的流动通道250。可以理解的是，对于第一部分285和第二部分286中的每一个，流动通道250的横截面面积可以是相同的，或者第一部分285和第二部分286可以被进一步划分以提供更宽范围的横截面面积。

在图10中，第四示例性阀组件310还包括下游管道或管线315。管线315包括孔317，孔317的尺寸被设置为接收流动调节器214。流动调节器214的环形边缘276通过多个紧固件(未示出)被固定(例如，紧固、附接、焊接、夹紧)在阀体116的外表面180与管线315的凸缘319之间。在一个示例中，流动调节器可以与出口集成。流动调节器可以与安装至阀体的管道(诸如管线或尾件)集成在一起。

现在转到图12和图13，根据本公开内容的教导构造第五示例性阀组件410。第五示例性阀组件410包括图10的第二示例性阀112和第四示例性流动调节器314(其也在图14中示出)。除了第四示例性流动调节器314具有以不同配置布置的多个通道150之外，第四示例性流动调节器314类似于上述第三示例性流动调节器214。因此，为了便于参考，并且尽可能地，流动调节器314的相同或相似的部件将保留与上面关于第三流动调节器214概述的相同的附图标记，但是附图标记将增加100。为简洁起见，缩写或甚至省略了对许多这些元件的描述。

在图12至图14中，圆柱形壳体366至少部分地包围流动调节器314的多个流动通道350。换而言之，流动调节器314的第一端334的第一部分385延伸超过圆柱形壳体366的第一端368并且进入阀体116的出口122。具体地，第一端334的第一部分385的轮廓被设置为与控制元件130的波状外形(contoured)的外表面148匹配，以使得在控制元件130处于关闭位置时，流动调节器315的第一部分385与控制元件130相邻。类似于第三示例性流动调节器214的入口端234的第二部分286，第二部分386被成形为与控制元件130的前缘144绕枢转轴线W旋转四分之一圈的旋转弧S3相匹配。与第三流动调节器214相比，第四示例性流动调节器314可以具体地被布置为更紧密地匹配旋转弧，并且可以包括与控制元件130的半径R2相对应的曲率半径。

在图15中，根据本公开内容的教导构造第五示例性流动调节器414，并且在图16中，根据本公开内容的教导构造第六示例性流动调节器514。除了第五示例性流动调节器414的多个通道450和第六示例性流动调节器514的多个通道550布置得不同之外，第五示例性流动调节器414和第六示例性流动调节器514类似于上述第一示例性流动调节器14。因此，为了便于参考，并且尽可能地，每个流动调节器414和514的相同或相似的部件将保留与上面关于第一流动调节器14概述的相同的附图标记，但是附图标记将分别增加300和400。

在图15中，多个通道450的第一部分485和第二部分486表示在流动调节器414的入口端处形成的通道450的图案。第一部分485的第一流动通道454包括圆形横截面形状455，并且第二部分486的第二流动通道460包括圆形横截面形状461。第一通道454的横截面面积455大于第二流动通道460的横截面面积461。在图16中，第六示例性流动调节器514的多个通道550中的大部分具有均匀的横截面形状和面积。具体地，流动通道554具有菱形横截面形状555。

本公开内容的第一、第二、第三、第四和第五阀组件10、110、210、310和410中的任何一个都被配置为调节通过阀的过程流体，以减小流体流动的湍流和噪音的传播。示例性流动调节器14、114、214、314、414、514可以在耦接到旋转阀(诸如蝶形阀)时减小噪声水平并延迟现场气蚀。调节流体流动的方法或过程可包括组装和操作阀组件，并且图5-8的第二示例性流动调节器114将用于以下描述中以帮助说明在根据本公开内容的教导的阀组件110中调节流体流动。然而，应当理解，调节流体流动的方法或过程不限于第二示例性阀组件110，并且可以应用于本文所述的任何所例示的示例性阀组件。

调节流动的方法包括提供包括阀12(诸如蝶阀)的阀组件110，以及提供流动调节器114。该方法可包括将流动调节器114的第一端134耦接到阀体16。流动调节器114的第一端134被定位为允许控制元件30围绕枢转轴线X在关闭位置与打开位置之间旋转，在关闭位置，控制元件30将入口18与出口22密封，在打开位置，控制元件30允许在入口18与出口22之间的流体流动，并且阀体16的流体流动路径24与流动调节器114的第二流动路径40流动连通。提供流动调节器包括提供具有非平坦表面142的流动调节器，该非平坦表面142的轮廓被设置为与控制元件30的前缘44的旋转弧S相匹配。更具体地，提供流动调节器114可包括通过增材制造或其它方法定制制造流动调节器。该过程可以包括标识控制元件30的几何形状，以及随后形成流动调节器114的非平坦表面42，以匹配控制元件30的几何形状。例如，图12的第四示例性流动调节器314被特别地成形为匹配控制元件130的轮廓148，控制元件130是等百分比的控制元件。

将意识到的是，多个通道50、150、250、350、450、550可以通过增材制造或其它制造方法形成，以提供具有变化复杂性的任何数量的不同配置，以实现期望的流动状况或噪音衰减效果。流动调节器14、114、214、314、414、514可以全部或部分地形成格子结构，格子结构是连接的结构元件的三维布置或阵列(即，形成多个通道50、150、250、350、450、550的格子构件或格子单元装置)可以对角地、水平地、和垂直地布置，以形成图案中的多个圆形、菱形、矩形或其它多边形形状的开口。开口可以一起或单独形成流动调节器14、114、214、314、414、514的格子部分的多个通道50、150、250、350、450、550。多个格子构件可以是单独的元件，或者，格子构件可以连接在一起(或形成在一起)，以形成具有格子图案的整体结构。另外，每个流动调节器14、114、214、314、414、514的圆柱形壳体66、166、266、366、466、566可以与限定多个通道50、150、250、350、450、550的本体一体形成，形成单一的设备。

使用通过在材料或接收表面上添加连续材料层构建三维对象的AM技术或工艺来创建定制的流动调节器14、114、214、314、414、514。AM技术可以由任何合适的机器或机器的组合来执行。AM技术通常可以涉及或使用计算机、三维建模软件(例如，计算机辅助设计或CAD、软件)、机器装备和分层材料。一旦生成CAD模型，机器装备可以从CAD文件和层读取数据，或者以层叠的方式添加连续的(例如)液体、粉末、片材层以制造三维对象。AM技术可以包括几种技术或工艺中的任何一种，诸如，举例来说，立体光刻(“SLA”)工艺、数字光处理(“DLP”)、熔融沉积成型(“FDM”)工艺、多喷嘴成型(“MJM”)工艺、选择性激光烧结(“SLS”)工艺、选择性激光熔化(“SLM”)工艺、电子束熔化(“EBM”)工艺、以及电弧焊接AM工艺。在一些实施例中，AM工艺可包括定向能量激光沉积工艺。这种定向能量激光沉积工艺可以由具有定向能量激光沉积能力的多轴计算机数控(“CNC”)车床执行。可以利用其它制造技术来创建根据本公开内容的流动调节器，而不限于本文的技术。另外，流动调节器14、114、214、314、414、514可以使用AM技术领域之外的其它制造工艺和技术(诸如，举例来说，熔模铸造和焊接)来制造。

除了本文所例示的示例之外，流动通道的图案可以专门设计用于特定的过程或应用。本领域技术人员将理解，AM可以利用可用的并适用于制造和设计根据本公开内容的流动调节器的任何数量的三维打印机或AM机器。AM实现了设计驱动的制造工艺，以使得阀组件的流动调节器可以基于设计要求而不是基于制造方法的限制和有限能力来制造。AM提供设计灵活性、新材料和结构的集成、以及本体部件的定制。增材制造可用于设计轻质、稳定、可定制和复杂的结构，从而节省涉及与加工工艺相关联的劳动力和材料的制造商成本。增材制造允许每个流动调节器根据使用其的过程的要求来进行定制。

例如，通过AM技术或其它方法获得的定制制造的流动调节器14、114、214、314、414、514可以实现期望的流动特性、强度属性、或其它特点，以有效地减少控制阀内或下游的噪声和湍流。布置在本文所述的流动调节器14、114、214、314、414、514中的多个通道50、150、250、350、450、550可以调节通过控制阀或管道的流体流动，以延长控制阀或管道的寿命。多个通道50、150、250、350、450、550创建多个单独的流动路径，这有助于恢复期望的速度分布并消除通常由管线弯头和复杂的管线布置造成的次级流动和漩涡。通过将控制阀的流动路径分成多个通道，创建了多个较小的喷射流，这可以有助于减少流动湍流。在另一个示例中，多个通道50、150、250、350、450、550的图案可以以特定布置配置以创建流动限制，从而允许控制元件30、130在打开位置进一步旋转。

根据本公开内容的教导构造的流动调节器还可以用作能够改装为多个不同的旋转控制阀的通用流动调节器。例如，第一、第二和第三示例性流动调节器14、114和214的非平坦表面42、142、242的轮廓被设置为使得每个流动调节器14、114、214都可以与多个不同的旋转控制阀一起使用，同时仍实现流动调节器14、114、214相对于阀12、112的控制元件30、130的更紧密放置。此外，每个流动调节器14、114、214、314、414、514都可以置于控制阀的上游或下游、置于管道内、与管道集成、或夹在管路中的两个管道之间。

仅用于说明的目的，本文提供的附图和描述描绘和描述了具有流动调节器的阀组件和流动调节器的优选示例。本领域技术人员将从前述讨论容易地认识到，可以在不脱离本文所述的原理的情况下采用本文所示部件的替代变型。因此，在阅读本公开内容后，本领域技术人员将意识到用于流动调节器的另外的替代结构和功能设计。因此，虽然已经例示和描述了特定实施例和应用，但是应该理解，所公开的实施例不限于本文公开的精确结构和部件。在不脱离所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在本文公开的方法和部件的布置、操作和细节中进行对本领域技术人员显而易见的各种修改、改变和变化。

Claims (20)

1.一种阀组件，包括：阀体，所述阀体限定入口、出口、以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径；阀杆，所述阀杆设置在所述阀体中；控制元件，所述控制元件可操作地连接到所述阀杆并设置在所述流体流动路径中，所述控制元件能够通过所述阀杆围绕枢转轴线在打开位置与关闭位置之间旋转，在所述打开位置，所述控制元件允许所述入口与所述出口之间的流体流动，在所述关闭位置，所述控制元件将所述入口与所述出口密封；流动调节器，所述流动调节器耦接到所述阀体并包括第一端、第二端、以及连接所述第一端和所述第二端的第二流动路径，当所述控制元件处于所述打开位置时，所述第二流动路径与所述阀体的所述流体流动路径流动连通；其中，所述流动调节器的所述第一端具有非平坦表面，所述非平坦表面被布置为波状外形，以允许所述控制元件围绕所述枢转轴线在所述关闭位置与所述打开位置之间旋转四分之一圈。

2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述控制元件包括前缘，并且，所述流动调节器的所述非平坦表面的轮廓被设置为与所述控制元件的所述前缘的旋转弧相匹配。

3.根据权利要求1所述的阀组件，还包括：多个通道，所述多个通道限定所述第二流动路径，其中，至少一个通道包括至少部分地限定所述流动调节器的所述非平坦表面的端部。

4.根据权利要求3所述的阀组件，其中，所述流动调节器包括纵向轴线，并且，所述至少一个通道具有平行于所述纵向轴线的纵向长度，并且所述多个通道中的第二通道包括不同的纵向长度。

5.根据权利要求4所述的阀组件，其中，所述至少一个通道具有横截面面积，并且所述第二通道具有不同的横截面面积。

6.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述流动调节器的所述第一端是邻近所述阀体的所述出口定位的入口端。

7.根据权利要求1所述的阀组件，还包括耦接到所述阀体的管道，所述管道具有尺寸设计为接收所述流动调节器的孔。

8.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述流动调节器固定在所述阀体与所述管道之间。

9.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述流动调节器与所述管道一体地形成。

10.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述流动调节器的所述第一端的部分被设置在所述阀体中。

11.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述控制元件包括在所述控制元件处于所述关闭位置时面向所述流动调节器的所述第一端的波状外形的表面，并且其中，所述第一端的所述非平坦表面的部分与所述控制元件的所述波状外形的表面的部分相匹配。

12.根据权利要求2所述的阀组件，其中，所述流动调节器的所述第一端的所述非平坦表面具有由半径R限定的曲率，其中，所述半径R的长度至少为所述控制元件的所述枢转轴线与所述控制元件的所述前缘之间的距离。

13.一种阀组件的流动调节器，所述流动调节器包括：本体，所述本体包括纵向轴线、第一端、第二端、以及连接所述第一端和所述第二端的流动路径；非平坦表面，所述非平坦表面形成在所述本体的所述第一端中；多个通道，所述多个通道限定所述流动路径并平行于所述纵向轴线延伸，所述多个通道中的至少一个通道的长度与所述多个通道中的相邻通道的长度不同；以及圆柱形壳体，所述圆柱形壳体围绕所述多个通道并包括第一端和第二端，所述第一端邻近所述本体的所述第一端定位；其中，所述第一端的所述非平坦表面部分地由所述多个通道中的所述至少一个通道的端部限定，并且被布置为波状外形，以允许控制元件围绕枢转轴线在关闭位置与打开位置之间旋转四分之一圈。

14.根据权利要求13所述的流动调节器，其中，所述本体的部分延伸超出所述圆柱形壳体的所述第一端。

15.根据权利要求13所述的流动调节器，其中，所述多个通道与所述圆柱形壳体一体地形成。

16.根据权利要求13所述的流动调节器，其中，所述本体包括垂直于所述纵向轴线的直径，并且其中，所述多个通道中的通道的横截面面积沿着所述本体的所述直径变化。

17.根据权利要求13所述的流动调节器，其中，所述多个通道中的所述至少一个通道的横截面形状是非圆形的。

18.一种调节通过阀组件的流动的方法，所述方法包括：提供阀组件，包括：提供阀体，所述阀体限定入口、出口、以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径；提供阀杆，所述阀杆设置在所述阀体中；提供控制元件，所述控制元件操作地连接到所述阀杆并设置在所述流体流动路径中，提供流动调节器，所述流动调节器包括第一端、第二端，并限定第二流动路径，所述流动调节器的所述第一端具有非平坦表面；将所述流动调节器的所述第一端耦接到所述阀体，所述第一端被定位为允许所述控制元件围绕枢转轴线在关闭位置与打开位置之间旋转四分之一圈，在所述关闭位置，所述控制元件将所述入口与所述出口密封，在所述打开位置，所述控制元件允许所述入口与所述出口之间的流体流动；以及将所述阀体的所述流体流动路径与所述流动调节器的所述第二流动路径连接。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，提供流动调节器包括：提供非平坦表面，所述非平坦表面的轮廓被设置为与所述控制元件的前缘的旋转弧相匹配。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，提供流动调节器包括：通过增材制造定制制造流动调节器，其中，定制制造包括：标识所述控制元件的几何形状，以及将所述流动调节器的所述非平坦表面形成为与所述控制元件的所述几何形状相匹配。

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