CN110792788A - 阀内件和包括这种阀内件的控制阀 - Google Patents

Abstract

公开了阀内件和包括这种阀内件的控制阀。一种示例性装置包括用于流体控制阀的笼，笼包括具有第一开口的第一流动路径和具有第二开口的第二流动路径，在第一和第二流动路径之间设置有壁，以引导流体在改变方向并且流经第二流动路径并流经第二开口之前流入第一开口并通过第一流动路径朝向笼的端部，方向的改变减小流体的速度和阻止闪蒸或空化发生。

Description

阀内件和包括这种阀内件的控制阀

技术领域

本专利总体上涉及控制阀，具体而言，涉及阀内件和包括这种阀内件的控制阀。

背景技术

当流经控制阀的受限区域的流体的压力改变时，可能发生相变。在一些示例中，当流体的压力下降到或低于流体的蒸气压力时，在流体中形成汽穴。在下游压力高于蒸气压力的示例中，流体中的汽穴在称为空化的事件中坍缩。在下游压力保持在或低于蒸气压力的示例中，汽穴不会坍缩并且在称为闪蒸的事件中继续膨胀并加快速度。当汽穴暴露的压力恢复时，汽穴内爆。不管事件是否涉及闪蒸和/或空化，这样的事件可能损坏控制阀的部件和/或可能在操作阀时增加噪声和/或振动。

发明内容

根据第一示例，一种装置包括：用于流体控制阀的笼，所述笼包括具有第一开口的第一流动路径和具有第二开口的第二流动路径，在第一流动路径和第二流动路径之间设置有壁，以引导流体在改变方向并且流经第二流动路径并流出第二开口之前流入第一开口并流经第一流动路径朝向笼的端部，方向的改变减小流体的速度和阻止闪蒸或空化发生。

根据第二示例，一种装置包括：用于流体控制阀的笼，笼包括用于在第一方向和第二方向之间改变流经笼的流体的方向以阻止闪蒸或空化发生的单元，第一方向大致与第二方向相反。

根据第三示例，一种装置包括：阀本体，其包括入口和出口；以及阀内件，其设置在阀本体内，阀内件包括笼和塞，塞控制入口和出口之间的流体流动，笼包括第一端和第二端以及大致V形或大致U形的流动路径，该V形或U形的流动路径引导流体在跟随朝向并离开笼之前在第一端处朝向第二端进入笼。

进一步根据前述第一、第二和/或第三示例，装置和/或方法还可包括以下中的任何一个或多个：

根据一个示例，该装置还包括延伸到第一流动路径中的突出部，其中，第一流动路径内的紧邻的突出部限定压力级(pressure stage)以可控地改变流体的压力来流经笼。

根据另一示例，突出部包括具有相应轮廓的端部，以减小突出部之间的横向间隙。

根据另一示例，突出部包括第一突出部和第二突出部，第一突出部与第二突出部重叠。

根据另一示例，第一突出部和第二突出部具有不同的长度。

根据另一示例，突出部包括第一突出部和第二突出部，第一突出部沿第一方向延伸到第一流动路径中，第二突出部沿第二方向延伸到第一流动路径中。

根据另一示例，第一突出部中的至少一个设置在第二突出部中的至少两个之间。

根据另一示例，突出部包括环形肋。

根据另一示例，突出部包括第一突出部，该装置还包括延伸到第二流动路径中的第二突出部。

根据另一示例，第一流动路径在笼的端部处耦合到第二流动路径。

根据另一示例，端部是与第一开口邻近的第一端，并且笼包括第二端，第一端与第二端相对。

根据另一示例，第二开口与第一端邻近。

根据另一示例，第一开口是对于笼的流体入口，第二开口是对于笼的流体出口。

根据另一示例，笼包括第一部分和第二部分，第一部分耦接到第二部分。

根据另一示例，端部是第一端并且该第一部分包括该第一端以及笼的内壁和外壁，该第二部分包括第二端和该壁，该第一端与该第二端相对。

根据另一示例，内壁和外壁包括基本上同轴的圆柱形表面。

根据另一示例，该壁包括锥形表面。

根据另一示例，该装置还包括在内壁和外壁之间延伸的分隔件(divider)，以将第一流动路径分离成第一子流动路径和第二子流动路径，从而阻止流体在第一流动路径内涡旋。

根据另一示例，第一和第二流动路径在第一开口和第二开口之间形成大致U形或大致V形的流动路径。

根据另一示例，该壁是第一壁并且端部是第一端，该装置还包括从笼的第二端延伸的第二壁，第二壁限定流体流经的笼的第三流动路径。

根据另一示例，该装置还包括从第一端延伸的第三壁，第一壁设置在笼的内壁和第二壁之间，第二壁设置在第一壁和第三壁之间，第三壁设置在第二壁和笼的外壁之间，第三壁和外壁限定流体流经的第四流动路径。

根据另一示例，第一和第二流动路径邻近第二端耦合，第二和第三流动路径邻近第一端耦合，第三和第四流动路径邻近第二端耦合。

根据另一示例，用于改变流经笼的流体的方向的单元包括设置在笼的第一和第二流动路径之间的壁和延伸到第一和第二流动路径中的突出部，突出部形成压力级，压力级减小流体的速度并阻止闪蒸或空化发生，第一和第二流动路径在笼的端部之间延伸。

根据另一示例，该装置还包括分隔件，分隔件在内壁和外壁之间延伸，以将V形或U形的流动路径的第一流动路径分离成第一子流动路径和第二子流动路径，入口包括耦合到第一子流动路径的第一入口和耦合到第二子流动路径的第二入口，第一和第二入口或第一和第二子流动路径中的至少一个不同，以实现第一流速流经第一入口和第一子流动路径，以及第二流速流经第二入口和第二子流动路径。

附图说明

图1示出了可用于实现本文公开的示例的示例性控制阀。

图2示出了可用于实现图1的控制阀的内件的示例性笼的横截面等距视图。

图3示出了图1的笼的横截面图。

图4示出了图2的示例性笼的另一横截面图，包括参考锥体，以示出通过示例性笼的流体流动路径。

图5示出了可用于实现图1的控制阀的内件的、包括基本上同轴的流动路径示例性笼的横截面等距视图。

图6示出了可用于实现图1的控制阀的内件的包括螺纹耦接部分的示例性笼。

图7示出了可用于实现图1的控制阀的内件的、包括紧固部分的示例性笼。

图8示出了可用于实现图1的控制阀的内件的、包括重叠突出部的示例性笼的横截面图。

图9示出了可用于实现图1的控制阀的内件的、包括示例性蜿蜒形(serpentineshape)流动路径的示例性笼的横截面图。

图10示出了可用于实现图1的控制阀的内件的、包括示例性S形流动路径的示例性笼的横截面图。

图11示出了包括径向延伸的分隔件的示例性笼的横截面等距视图，所述分隔件将流动路径分离为子流动路径以阻止流经笼的流体涡旋。

图12示出了由图11的示例性笼的流动路径形成的负空间(negative space)。

图13示出了包括径向延伸的分隔件的示例性笼的横截面等距视图，所述分隔件将流动路径分离为子流动路径，其中，对于各个子流动路径的入口具有不同的长度并且被构造为与塞相互作用以控制流体流入笼中。

图14示出了图13的示例性笼的另一横截面等距视图。

图15示出了包括径向延伸的分隔件的示例性笼的横截面等距视图，所述分隔件将流动路径分离为子流动路径，其中，对于各个子流动路径的入口被构造为在阀塞的不同行程位置处暴露，以控制流体流入笼中。

图16示出了图15的示例性笼的横截面等距视图。

具体实施方式

尽管以下文本公开了示例性方法/装置和/或制品的详细描述，但应理解，产权的合法范围由本专利末尾阐述的权利要求的词语限定。因此，以下详细描述仅被解释为示例，并未描述每个可能的示例，因为描述每个可能的示例即使不是不可能也是不切实际的。使用当前技术或在本专利申请日之后开发的技术，可以实现许多替代示例。可以想到这些替代示例将落入权利要求的范围内。

本文公开的示例涉及控制阀，其包括用于高压降应用和/或流经阀的流体被认为是“脏的”的应用的多级内件。这些阀中的一些包括杆阀(例如，截止阀、角阀)，其被构造为具有一个或多个流动特性。在一些示例中，入口和/或出口(例如，窗口)的轮廓和/或塞的轮廓可以被构造为提供特定的流动特性。通过利用本文公开的示例实现阀，通过例如使压降沿着示例性内件的流动路径分布(例如，平滑地分布)来减少和/或防止闪蒸和/或空化，从而阻止和/或防止可能发生的流体相猛烈性。换句话说，本文公开的示例减少了降低阀的使用寿命的空化。此外，相对于其它示例，本文公开的示例可以以降低的成本来生产。例如，与一些其它示例性笼相比，可以以显著更少的加工过程来生产笼。

虽然示例性笼可以通过任何方法并使用一个或多个部件来生产，但是当使用添加制造工艺生产笼时，在一些示例中，笼可以作为易于安装和/或从控制阀的本体拆卸的单件来生产。可用于生产本文公开的示例性内件和/或任何其它部分(例如，阀本体)的一些添加制造技术包括三维(3D)打印、激光和/或电子束粉末床融合等。其它可用于制造示例性内件的生产工艺包括将部件铸造、加工和/或使用紧固件(例如，螺纹、焊接、粘合剂等)将部件耦接在一起。

本文公开的一些示例性笼具有限定腔的本体，所述腔通过中心壁分离成通道和/或流动路径。通道的数量可以是偶数或奇数，并且可以包括多个中心壁以限定通道。然而，当通道数量是偶数时，可以降低内件的高度，因为笼的入口和出口都设置在笼的相同端，而当通道的数量是奇数时，入口和出口例如设置在笼的不同端上。为了减少和/或防止流经内件的流体涡旋，在一些示例中，流动路径中的第一个流动路径被第一段(例如，五段)分离开和/或流动路径中的第二个流动路径被第二段(例如，零段、三段、五段)分开。所述段可以从笼的内壁与笼的外壁和/或其之间和/或笼的中心壁与笼的内壁和笼的外壁中的一个或多个之间径向延伸。

在一些示例中，中心壁的表面具有与限定腔的笼本体的表面基本上相同的轮廓。如本文所定义的，短语“基本上相同的轮廓”考虑了制造公差。当中心壁的表面具有与笼本体的表面基本上相同的轮廓时，参考同轴圆柱可以穿过邻近的流动路径延伸。在其它示例中，中心壁的表面相对于笼本体的表面具有不同的轮廓(例如，倾斜)，并且被构造和/或间隔开以增加沿着流动方向的每个压力级的流动面积。通过提供具有倾斜布置的流动路径，每级的流动面积可以沿着流动方向增加，从而降低流体的速度和/或减少由出气和/或闪蒸引起的振动。在流动面积沿流动方向增加的示例中，压降可以沿流动方向减小。

当中心壁的表面具有与本体的表面不同的轮廓时，参考相对锥体穿过笼的邻近流动路径延伸。当流动路径具有梯形横截面时，压力级的流动面积逐渐增加，使得各级内的压降逐渐减小。另外或替代地，流动路径横截面使得流体的速度能够减少如果发生闪蒸和/或出气时的不利影响。

为了使得流动路径能够耦合，中心壁可以不延伸腔的全长。替代地，中心壁可以限定孔(例如，孔洞、夹缝(slit)等)以使流体能够在流动路径之间流动。为了使流体的压力能够以受控的方式改变(例如，减小)并且阻止和/或防止流体的压力等于或低于蒸气压力，在一些示例中，本体和/或中心壁的表面包括突出部和/或表面结构。突出部可包括从壳体向内延伸的第一突出部和从中心壁向外延伸的第二突出部。第一和第二突出部可以以任何方式间隔开。例如，第一和第二突出部之间的间隔可以逐渐增大，以逐级扩大流动面积。虽然本文公开的示例可以在具有向下流动配置的控制阀或具有向上流动配置的控制阀中实现，但是流动方向(例如，向下流动或向上流动)可以与突出部间隔增大的方向相关联。换句话说，邻近入口的突出部之间的间隔可以小于邻近出口的突出部之间的间隔。在一些示例中，第一突出部的第一平面基本上平行于第二突出部的第二平面。在其它示例中，第一突出部的第一平面相对于第二突出部的第二平面不平行。

为了控制流体流动方向并将较大的压降(例如，整个压降)分离成多个压降，第一突出部中的至少一个可以设置在其它第二突出部之间。在这样的示例中，在紧邻的突出部之间限定压力级，其中突出部限定限制部，当流体通过限制部并进入紧接在限制部之后更大的体积时，该限制部导致流体经历压降。为了增加通道内的压降，在一些示例中，突出部中的一个或多个突出部与突出部中的其它突出部重叠。为了产生其中突出部彼此重叠的笼，可以使用添加制造工艺来生产本文公开的任何示例。然而，可以使用另外的或替代的制造工艺来生产本文公开的任何示例。例如，为了生产具有重叠突出部的笼，笼可以由多个部件(例如，五个部件)制成，这些部件使用紧固件(例如，螺栓)耦接在一起。

突出部可以由肋、环形肋、翅片、径向间隔开的突出部等形成，并且可以定位和/或构造(例如，尺寸设置、轮廓设置)为获得期望的压降。例如，如果第一和第二突出部中的一些具有第一长度并且间隔第一距离，则可以实现第一压降，并且如果第一和第二突出部中的一些具有第二长度并且间隔第二距离，则可以实现第二压降。不管如何来实现突出部，示例性通道被构造和/或配置为增加流体流经笼的面积，以使包括示例性内件的控制阀能够用于脏的流体。

图1示出了可用于实现本公开内容的教导的示例性控制阀100。如图1所示，阀100包括阀本体102，阀本体102在入口106和出口108之间限定流体流动通道104。为了控制通过流动通道104的流体流动，阀100包括通过阀帽111保持在阀本体102内的示例性内件110。如图1的示例所示，阀内件110包括示例性笼112、示例性阀座114和示例性塞116。在一些示例中并且如下面更详细地公开的，笼112构造为阻止和/或防止流经笼112的流体达到与流体汽化点(vapor point)相关联的压力。因此，笼112构造为减少和/或防止发生闪蒸和/或空化。在操作中，致动器使塞116相对于阀座114移动以控制通过通道104的流体流动，其中塞116和笼112之间的相互作用引导塞116的移动。

图2和图3示出了可用于实现图1的笼112的示例性笼200的不同视图。虽然笼200被示出为由单个部件形成，但是在其它示例中，笼200可以由使用紧固件(例如，螺纹、粘合剂、螺栓等)或以任何其它方式耦接在一起的多个部件形成。

参考图2和图3，笼200包括第一端202和第二端204，它们通过示例性第一和/或内壁206和示例性第二和/或外壁208耦接。在所示的示例中，内壁206限定孔口210和第一孔和/或窗口212，外壁208限定第二孔和/或窗口214。窗口212、214可以形成为流体入口和/或出口，其尺寸和/或形状(例如，具有轮廓)可以设置为实现快速打开、等百分比和/或线性流动的流体特性。笼200可以用于具有向上流动配置的阀中。在该示例中，孔口210构造为引导流动控制构件(例如，图1的塞116)的行进，并且窗口212、214由间隔件、分隔件和/或肋216、218分离开。

为了将在内壁206和外壁208之间形成的示例性通道220分离成第一流动路径222和第二流动路径224，示例性第三和/或中心壁226从第一端202朝向第二端204延伸。在该示例中，内壁206和外壁208是基本上同轴的圆柱形表面，并且中心壁226包括是相对的第一中心壁表面227和第二中心壁表面228，第一中心壁表面227和第二中心壁表面228是锥形表面。如本文所使用的，短语“基本上同轴”考虑了制造公差。如该示例所示，第一流动路径222和第二流动路径224形成大致U形或大致V形的流动路径。然而，在其它示例中，笼200可以包括具有任何形状(例如，蜿蜒形、N形、M形)的任何数量的流动路径(例如，1、3、4、5个等)。在提供一个流动路径的示例中，流动路径的入口可以定位为邻近第一端202，流动路径的出口可以定位为邻近第二端204。

为了使流入第一窗口212并流出第二窗口214的流体经历多个压降，在所示示例中，内壁206和第一中心壁表面227包括延伸到第一流动路径222中的第一突出部230和第二突出部232，外壁208和第二中心壁表面228包括延伸到第二流动路径224中的第三突出部234和第四突出部236。突出部230、232、234、236可以形成为径向和/或横向间隔开的环形肋和/或弧形肋。然而，突出部230、232、234、236可以具有任何尺寸和/或形状，这取决于应用、流经笼200的流体的特性和/或跨笼200的压降。

在该示例中，第一突出部230和第二突出部232以及第三突出部234和第四突出部236的尺寸设置为和/或定位为使得笼200能够用于被认为“脏”的流体。如本文所用。短语“脏的流体”是指包括较大颗粒的流体，例如与油气提炼和/或勘探相关的流体。换句话说，第一突出部230和第二突出部232中紧邻的突出部之间以及第三突出部234和第四突出部236中紧邻的突出部之间的间隔使得特定尺寸的颗粒能够通过笼200。因为在该示例中突出部230、232、234、236是环形的而不是穿过笼200钻出的孔，所以由流动路径222、224提供的流动面积相对较大并且不受在其它示例中可能的工具(例如，钻头)直径的限制。流动面积的这种增大阻止了通过流动路径222、224的颗粒卡住或以其它方式阻塞/堵塞笼200的流动路径222和/或224。

在该示例中，紧邻的突出部230、232、234、236之间的空间限定压力级，其中，第一突出部230和第二突出部232之间以及第三突出部234和第四突出部236之间的间隔沿着流动路径222、224逐渐增加，以增加各个压力级的流动面积。增加流动面积以阻止和/或防止流体压力达到或低于流体的汽化点的受控方式逐渐降低流体的压力。尽管图2和图3的示例示出了突出部230、232、234、236之间的间隔在第一窗口212和第二窗口214之间逐渐增加，使得第一窗口212用作笼200的入口并且第二窗口214用作笼200的出口，但在其它示例中，突出部230、232、234、236之间的间隔在第二窗口214和第一窗口212之间逐渐增加，使得第二窗口214用作入口，第一窗口212用作出口。虽然突出部230、232、234、236被示出为具有特定长度并且设置在特定位置，但突出部230、232、234、236可以具有任何其它形状和/或轮廓和/或可以定位在任何位置，以阻止在流体内发生闪蒸和/或空化。虽然笼200包括特定数量的突出部230、232、234、236，但是可以替代地包括任何其它数量的突出部230、232、234、236(例如，6、7、8、9个等)。

图3示出了示例性笼200的横截面图。如图3所示，在第一突出部230和第二突出部232中的相应突出部之间限定压力级302、304、306、308、310和312，并且在第三突出部234和第四突出部236中的相应突出部之间限定压力级314、316、318、320、322、324。为了减少流经笼200的流体内的闪蒸和/或空化，在一些示例中，压力级302、304、306、308、310、312和314、316、318、320、322、324的尺寸、结构设计为和/或以其它方式配置为阻止和/或防止流体压力达到和/或低于汽化点。

为了减小第一突出部230和第二突出部232的端部之间的间隙和/或增加跨各个级的压降，同时使得能够通过装配在一起以形成笼200的多个部件来生产笼200，在该示例中，第一突出部230和第二突出部232的端部会聚在延伸穿过第一流动路径222的参考锥体402(图4)的参考表面326附近。类似地，为了减小第三突出部234和第四突出部236的端部之间的间隙和/或增加跨各个级的压降，同时使得能够通过装配在一起以形成笼200的多个部件来生产笼200，在该示例中，第三突出部234和第四突出部236的端部会聚在延伸穿过第二流动路径224的参考锥体406(图4)的参考表面328附近。如图3所示，相对突出部230、232的端部具有基本上相似或对应的相对轮廓，并且相对突出部234、236的端部具有基本上相似或对应的相对轮廓。如本文所阐述的，关于突出部230、232、234、236的相对轮廓的短语“基本上相似”考虑了制造公差。虽然参考锥体402、406的表面326、328被示出为具有相对于彼此并且相对于内壁206和外壁208的特定角度，但是表面326、328和相关联的流动路径222、224的角度可以不同(例如，在约45°到135°之间)。

在该示例中，箭头330、332、334、336、338、340、342、344、346、348、350、352、354、356、358、360、362示出了在流体流经第一窗口212、第一流动路径222和第二流动路径224并流出第二窗口214时流体采取的方向。换句话说，箭头330-346示出了流入邻近第一端202的第一窗口212并通过第一流动路径222朝向第二端204的流体，并且箭头350-362示出了通过第二流动路径224从第二端204流向第一端202并流出第二窗口214的流体。因此，与一些示例形成对照，穿过第一流动路径222行进的流体与沿着笼200的横轴364相比更多地沿着笼200的纵轴363行进。如本文所定义的，短语“与沿着横轴相比更多地沿着纵轴行进”意味着流体在相对于横轴362的约45°到135°之间行进(例如，参见表面326、328作为示例)。类似地并且与一些示例形成对照，穿过第二流动路径224行进的流体与沿着笼200的横轴364相比更多地沿着笼200的纵轴362行进。

图4示出了图2的示例性笼200的不同视图，包括穿过流动路径222、224的参考锥体402、406。

图5示出了可用于实现图1的笼112的另一示例性笼500的等距视图。虽然笼500示出为由使用例如添加制造工艺生产的单个部件形成，但是可以使用其它制造工艺和/或笼500可以由组装或以其它方式耦接的多个部件(例如，2、3个等)生产。类似于图2的笼200，图5的笼500包括通过内壁506和外壁508耦接的第一端502和第二端504。为了将形成在内壁506和外壁508之间的示例性通道510分离成第一流动路径511和第二流动路径512，示例性中心壁513从第一端502朝向第二端504延伸。与图2的笼200形成对照，中心壁513包括相对的第一中心壁表面514和第二中心壁表面516，中心壁表面514、516是圆柱形表面，而图2中的笼200的中心壁表面226、228是锥形表面(例如，比较图2和图5)。因此，在该示例中，内壁506、外壁508和中心壁513形成基本上同轴的圆柱体。

为了使流入第一窗口212并流出第二窗口214的流体能够在流体流经第一流动路径511和第二流动路径512时经历多个压力级，在所示的示例中，内壁506和第一中心壁表面514包括延伸到第一流动路径511中的第一突出部518和第二突出部520，外壁508和第二中心壁表面516包括延伸到第二流动路径512中的第三突出部522和第四突出部524。与图2的笼200的突出部230、232、234、236形成对照，并且因为流动路径511、512的横截面基本上彼此平行，所以突出部518、520、522、524的端部具有与内壁506和外壁508的轮廓基本上相同的轮廓。如该示例中所示，第一突出部518的长度基本上相同，第二突出部520的长度基本上相同，第三突出部522的长度基本上相同，第四突出部524的长度基本上相同。如本文所述，短语“长度基本上相同”考虑了制造公差。

为了减小第一突出部518和第二突出部520的端部之间的间隙和/或增加跨各个级的压降，同时使得能够通过装配在一起以形成笼500的多个部件来生产笼500，在该示例中，第一突出部518和第二突出部520的端部会聚在第一参考圆柱体526附近，并且第三突出部522和第四突出部524的端部会聚在第二参考圆柱体528附近。如图5所示，内壁506、中心壁513和外壁508以及第一参考圆柱体526和第二参考圆柱体528基本上是同轴的。然而，在其它示例中，突出部518、520、522、524可以具有不同的端部、轮廓、长度和/或形状。

图6示出了示例性笼600，其类似于图5的笼500并可以用于实现图1的笼112。与图5的笼500形成对照，笼600由第一部分602和第二部分604形成，其中，第一部分602包括第一端502的一部分和中心壁513，第二部分604包括内壁506和外壁508及第二端504。在该示例中，提供螺纹606、608以将第一部分602和第二部分604耦接在一起。然而，在其它示例中，提供另外的或替代的紧固件以将第一部分602和第二部分604耦接在一起。

图7示出了示例性笼700，其类似于图6的笼600并可以用于实现图1的笼112。与图6的笼600形成对照，图7的笼700使用螺栓702耦接在一起。然而，在其它示例中，提供另外的或替代的紧固件以将第一部分602和第二部分604耦接在一起。此外，虽然将笼700公开为由第一部分602和第二部分604形成，但在其它示例中，内壁506和第一端502的一部分形成笼700的第一部分，中心壁513和第一端502的另一部分形成笼700的第二部分，第三壁508和第二端504形成笼700的第三部分，其中第一、第二和第三部分耦接在一起。当然，本文公开的示例性笼可以由以任何合适的方式耦接的任何数量的部分形成。

图8示出了示例性笼800，其类似于图5的笼500并可以用于实现图1的笼112。虽然将笼800示出为可以使用添加制造工艺生产的单个部件，但是笼800可以包括使用一个或多个紧固件耦接的多个部件。与图5的笼500形成对照，图8的笼800包括第一突出部802和第二突出部804，突出部802、804重叠并延伸到第一流动路径511中。与图5的笼500类似并形成对照，图8的笼800包括第三四突出部806和第四突出部808，它们重叠并延伸到第二流动路径512中。与突出部不重叠的示例相比，通过重叠突出部802、804和806、808，由在突出部802、804、806、808之间限定的压力级提供的压降增加。虽然将突出部802、804、806、808示出为具有特定长度并且设置在特定位置，但突出部802、804、806、808可以具有任何其它形状和/或轮廓和/或可以定位在任何位置，以阻止在流体内发生闪蒸和/或空化。虽然在笼800内包括特定数量的突出部802、804、806、808，但是可以包括任何其它数量的突出部802、804、806、808(例如，6、7、8、9个等)。

图9示出了示例性笼900，其类似于图5的笼500并可以用于实现图1的笼112。如图9的示例所示，笼900包括第一端902和第二端904，第一端902和第二端904通过内壁906和外壁908耦接，类似于使用图2所示的间隔件216、218的耦接。另外，如图9的示例所示，笼900包括第一中心壁910、第二中心壁912和第三中心壁914，其限定第一流动路径916、第二流动路径918、第三流动路径920和第四流动路径922。虽然图9的示例示出了包括四个流动路径的笼900，但可以包括任何数量的流动路径(例如，2、3、4、5个等)以实现期望的压降，同时减少或基本上防止达到和/或超过流体的汽化点。

为了使流体能够在流体流经第一流动路径916和第二流动路径918并流出窗口924、925时经历多个压降或压力级，在所示示例中，内壁906和第一中心壁910包括延伸到第一流动路径916中的第一突出部926和第二突出部928，并且第一中心壁910和第二中心壁912包括延伸到第二流动路径918中的第三突出部930和第四突出部932。另外，为了使流体能够在流体流经第三流动路径920和第四流动路径922时经历多个压力级，在所示示例中，第二中心壁912和第三中心壁914包括延伸到第三流动路径920中的第五突出部934和第六突出部936，并且第三中心壁914和外壁908包括延伸到第四流动路径922中的第七突出部938和第八突出部940。在该示例中，突出部926、928、930、932、934、936、938、940不重叠。然而，在其它示例中，突出部926、928、930、932、934、936、938、940中的两个或更多个重叠(参见图8)。

在所示的示例中，第一突出部926、第二突出部928、第三突出部930、第四突出部932、第五突出部934、第六突出部936、第七突出部938和第八突出部940中的相应突出部基本上相同(例如，长度、轮廓和/或形状)。如本文所述，关于突出部926-940的短语“基本上相同”考虑了制造公差。然而，在其它示例中，第一突出部926、第二突出部928、第三突出部930、第四突出部932、第五突出部934、第六突出部936、第七突出部938和第八突出部940中的相应突出部不同。例如，第一突出部926中的一些可以具有第一长度和/或轮廓，而第一突出部926中的其它突出部可以具有第二长度和/或轮廓。虽然突出部926-940示出为设置在特定位置，但是突出部926-940可以定位在任何位置，以阻止在流体内发生闪蒸和/或空化。虽然在笼900内包括特定数量的突出部926-940，但是可以包括任何其它数量的突出部(例如，更多的突出部或更少的突出部)。例如，两个突出部可以从内壁906延伸，并且四个突出部可以从外壁908延伸。

图10示出了示例性笼1000，其类似于图9的笼900并可以用于实现图1的笼112。与图9的笼900形成对照，图10的笼1000包括形成S形流动路径和/或蜿蜒形流动路径的第一流动路径1002、第二流动路径1004和第三流动路径1006。在该示例中，笼1000的入口1008邻近笼1000的第一端1010，并且笼1000的出口1012邻近笼1000的第二端1014。如图10所示，笼1000包括第一部分1016和第二部分1017，其中，第一部分1016包括外壁1018、第一端1010和第二端1014的部分以及第一中心壁1020，第二部分1017包括内壁1022、第一端1010和第二端1014的部分以及第二中心壁1026。为了将第一部分1016和第二部分1017耦接在一起，邻近笼1000的入口1008和出口1012包括螺纹1027、2028。虽然将笼1000示出为由第一部分1016和第二部分1017制造，但在其它示例中，将笼1000制造为单个部分或多于两个部分。不管笼1000中包括的部分的数量如何，笼1000可都以通过任何方法生产，包括添加制造工艺、铣削工艺、铸造等。

图11和图12示出了示例性笼1100的不同视图，其类似于图2的笼200并可以用于实现图1的笼112。然而，与图2的笼200形成对照，并且为了阻止笼1100内的流体涡旋，图11的笼1100包括示例性分隔件和/或肋1102，分隔件和/或肋1102从限定孔口210的笼1100的内表面1104径向延伸到笼1100的外表面1106。因此，笼1100包括由分隔件1102分离为子流动路径的第一流动路径1108和第二流动路径1110。在该示例中，笼1100包括六个分隔件。然而，在其它示例中，可以包括与笼1100的窗口(例如，入口/出口)的数量相关联的任何数量的分隔件。例如，笼1100可以包括四个分隔件、六个分隔件、八个分隔件等。图12示出了图11的示例性笼1100的负空间。在该示例中，笼1100包括六个分隔件1102，其将流动路径1110、1112分离为不同的子流动路径和/或流动路径段。

图13和图14示出了示例性笼1300的不同视图，其类似于图11的笼1100并可以用于实现图1的笼112。但是，与图11的笼1100形成对照，图13的笼1300包括不同长度的第一窗口1302，第一窗口1302充当笼1300的入口。当塞在关闭位置和开启位置之间行进时，第一窗口1032的长度使得流体阀的塞能够逐渐地露出第一窗口1302。例如，当塞处于较低位置时，塞可以完全覆盖具有较短长度的第一窗口1302，同时部分地覆盖具有较长长度的第一窗口1302，并且当塞处于升高位置时，塞可以完全暴露所有第一窗口1302以使流体能够流经每个第一窗口1302。在该示例中，第一窗口1302具有长椭圆形(oblong)形状并且通过笼1300的内壁1304来限定。虽然将第一窗口1302示出为具有三个长度(例如，第一长度、第二长度，第三长度)并且以特定布置进行布置，但第一窗口1302可以具有任何长度或任何尺寸和/或形状和/或可以以任何布置进行布置。

此外，在该示例中，笼1300包括示例性分隔件和/或肋1305，分隔件和/或肋1305从内壁1304向中心壁1306径向延伸但不在笼1300的中心壁1306和外壁1308之间延伸。因此，在图13的示例中，分隔件1305将第一流动路径1310分为子流动路径1311(参见图14)，但不同于图11的笼1100，图13的分隔件1305不将第二流动路径1312分为子流动路径，其中，第一流动路径1310耦合到第一窗口1302，第二流动路径1312耦合到第二窗口1314，第二窗口1314用作对于笼1300的出口。虽然在笼1300中等间隔地示出分隔件1305，但是在其它示例中，分隔件1305可以不同地间隔开和/或可以以其它方式不同(例如，不同的宽度、不同的形状等)。

与本文公开的其它示例一样，笼1300包括延伸到第一流动路径1310中的第一突出部1316和第二突出部1318以及延伸到第二流动路径1312中的第三突出部1320和第四突出部1322。在该示例中，突出部1316、1318、1320、1322示出为重叠并形成为具有三角形横截面的环形肋。然而，在其它示例中，突出部1316、1318、1320、1322中的两个或更多个可以不重叠和/或突出部1316、1318、1320、1322中的一个或多个可以具有与所示的不同的横截面和/或形状。

图14示出了包括分隔件1305的笼1300的横截面等距视图。

图15和图16示出了示例性笼1500的不同视图，其类似于图13的笼1300。在该示例中，笼1500包括不同长度和/或形状的第一窗口1502、第二窗口1504和第三窗口1506，它们用作笼1500的入口。如图所示，第一窗口1502、第二窗口1504和第三窗口1506构造为使得流体阀的塞能够逐渐地露出窗口1502、1504、1506，以使流体能够以阻止空化和/或闪蒸的方式流经笼1500。如图15所示，第一窗口1502和第三窗口1506具有泪滴形状，以使得通过窗口1502、1506的流动能够随着塞朝向开启位置行进而逐渐地增加，并且第二窗口1504被示出为比第一窗口1502和第三窗口1506更细更长。

如图16所示，笼1500包括示例性第一和第二分隔件和/或肋1508、1509，其中第一分隔件1508从内壁1510向中心壁1512径向延伸但不在笼1500的中心壁1512和外壁1514之间延伸，第二分隔件1509从内壁1510向外壁1514延伸。换句话说，第一分隔件1508和第二分隔件1509将第一流动路径1515分为具有不同弧长的第一子流动路径1516、第二子流动路径1517和第三子流动路径1518，第二分隔件1509将第二流动路径1520分为第四子流动路径1522。在该示例中，第一子流动路径1516和第三子流动路径1518是与第一窗口1502和第三窗口1506相关联，第二子流动路径1517是与第二窗口1504相关联，使得取决于塞相对于窗口1502、1504、1506的位置，流体可以流经或不流经相应的子流动路径1516、1517、1518。

如图示的示例所示，第一子流动路径1516和第三子流动路径1518具有第一尺寸和/或横截面，第二子流动路径1517具有第二尺寸和/或横截面，其中第一尺寸大于第二尺寸。当流体流经第二窗口(例如，第一级)时，第二子流动路径的尺寸和/或形状可以使压降相对较小和/或不会相对较大。虽然将子流动路径1516、1517、1518示出为具有特定的横截面，但子流动路径1516、1517、1518可以具有彼此相似或不同的任何其它横截面。

本文公开的示例减少和/或防止在流经阀的流体中发生空化和/或闪蒸，否则可能损坏阀的内部部件。换句话说，本文公开的实施例可控地和/或逐渐地改变压力，以降低当流体流经流体阀时达到或超过汽化点的可能性。与一些示例形成对照，与具有穿过并沿着笼的横轴行进的流动路径的示例相比，本文公开的示例性笼包括在笼的端部之间行进的流动路径。通过使流动路径在笼的端部之间行进，流经示例性笼的流体与多个表面结构相互作用和/或相遇，这些表面结构限定了逐渐减小或者更一般地改变流体的压力的多个压力级。

在一些示例中，紧邻的表面结构之间的空间限定压力级或流动面积变化(例如，流体的扩大和缩小)。因为紧邻的表面结构限定了压力级，所以可以通过改变表面结构之间的距离或其它特性(例如，表面结构的轮廓)来改变压力级(例如，增加压力分级、减少压力分级)。此外，因为紧邻的表面结构限定了压力级，所以可以通过增加或减少流动路径内的表面结构的数量(例如，更多的突出部、更少的突出部)来提供更多或更少的压力级。因此，本文公开的示例易于构造和/或是灵活的(例如，可定制的)以增加或减少由笼提供的压力分级，从而使得示例性内件能够用于具有不同压降的应用中。例如，与具有较低压降的应用相比，对于具有较高压降的应用，压力级的数量可以更高和/或肋之间的距离可以更小。在一些示例中，将表面结构构造为环形肋，可以径向增加级，使得阀的重心相对较低。换句话说，与一些其它示例相比，本文公开的示例使得能够生产具有较短垂直高度的笼/阀。

在一些示例中，一个或多个分隔件在一个或多个流动路径之间延伸以控制流动。在一些示例中，对于笼的入口可以构造为使得对流动路径的进入能够根据塞的位置而改变。例如，当塞位于中间行程位置时，塞可以覆盖入口中的一些入口，防止通过相应流动路径的流体流动，同时不覆盖入口中的其它入口，允许通过相应入口的流体流动。

此外，虽然本文已经公开了几个示例，但是来自任何示例的任何特征可以与来自其它示例的其它特征组合或被其替换。此外，虽然本文已经公开了几个示例，但是在不脱离权利要求的范围的情况下，可以对所公开的示例进行改变。

Claims (26)

1.一种装置，包括：

用于流体控制阀的笼，所述笼包括具有第一开口的第一流动路径和具有第二开口的第二流动路径，在所述第一流动路径和所述第二流动路径之间设置有壁，以引导流体在改变方向并且流经所述第二流动路径并流出所述第二开口之前流入所述第一开口并流经所述第一流动路径朝向所述笼的端部，方向的所述改变减小所述流体的速度和阻止闪蒸或空化发生。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括延伸到所述第一流动路径中的突出部，其中，所述第一流动路径内的紧邻的突出部限定压力级以可控地改变所述流体的压力来流经所述笼。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述突出部包括具有相应轮廓的端部，以减小所述突出部之间的横向间隙。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述突出部包括第一突出部和第二突出部，所述第一突出部与所述第二突出部重叠。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一突出部和所述第二突出部具有不同的长度。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述突出部包括第一突出部和第二突出部，所述第一突出部沿第一方向延伸到第一流动路径中，所述第二突出部沿第二方向延伸到第一流动路径中。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一突出部中的至少一个设置在所述第二突出部中的至少两个之间。

8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述突出部包括环形肋。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述突出部包括第一突出部，所述装置还包括延伸到第二流动路径中的第二突出部。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一流动路径在所述笼的所述端部处耦合到所述第二流动路径。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述端部是与所述第一开口邻近的第一端，并且所述笼包括第二端，所述第一端与所述第二端相对。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二开口与所述第一端邻近。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第一开口是对于所述笼的流体入口并且所述第二开口是对于所述笼的流体出口。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述笼包括第一部分和第二部分，所述第一部分耦接到所述第二部分。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述端部是第一端并且所述第一部分包括所述第一端及所述笼的内壁和外壁，所述第二部分包括第二端和所述壁，所述第一端与所述第二端相对。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述内壁和所述外壁包括基本上同轴的圆柱形表面。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述壁包括锥形表面。

18.根据权利要求15所述的装置，还包括在所述内壁和所述外壁之间延伸的分隔件，以将所述第一流动路径分离成第一子流动路径和第二子流动路径，从而阻止流体在所述第一流动路径内涡旋。

19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一流动路径和所述第二流动路径在所述第一开口和所述第二开口之间形成大致U形或大致V形的流动路径。

20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壁是第一壁并且所述端部是第一端，所述装置还包括从所述笼的第二端延伸的第二壁，所述第二壁限定流体流经的所述笼的第三流动路径。

21.根据权利要求20所述的装置，还包括从所述第一端延伸的第三壁，所述第一壁设置在所述笼的内壁和所述第二壁之间，所述第二壁设置在所述第一壁和所述第三壁之间，所述第三壁设置在所述第二壁和所述笼的外壁之间，所述第三壁和所述外壁限定流体流经的第四流动路径。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述第一流动路径和所述第二流动路径邻近所述第二端耦合，所述第二流动路径和所述第三流动路径邻近所述第一端耦合，所述第三流动路径和所述第四流动路径邻近所述第二端耦合。

23.一种装置，包括：

用于流体控制阀的笼，所述笼包括用于在第一方向和第二方向之间改变流经所述笼的流体的方向以阻止闪蒸或空化发生的单元，所述第一方向大致与所述第二方向相反。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述用于改变流经所述笼的所述流体的方向的单元包括设置在所述笼的第一流动路径和第二流动路径之间的壁和延伸到所述第一流动路径和所述第二流动路径中的突出部，所述突出部形成压力级，所述压力级减小所述流体的速度并阻止闪蒸或空化发生，所述第一流动路径和所述第二流动路径在所述笼的端部之间延伸。

25.一种装置，包括：

阀本体，其包括入口和出口；以及

阀内件，其设置在所述阀本体内，所述阀内件包括笼和塞，所述塞控制所述入口和所述出口之间的流体流动，所述笼包括第一端和第二端以及大致V形或大致U形的流动路径，所述V形或U形的流动路径引导流体在流向并离开所述笼之前在所述第一端处朝向所述第二端进入所述笼。

26.根据权利要求25所述的装置，还包括分隔件，所述分隔件在内壁和外壁之间延伸，以将所述V形或U形的流动路径的第一流动路径分离成第一子流动路径和第二子流动路径，所述入口包括耦合到所述第一子流动路径的第一入口和耦合到所述第二子流动路径的第二入口，所述第一入口和所述第二入口或所述第一子流动路径和所述第二子流动路径中的至少一个不同，以实现第一流速流经所述第一入口和所述第一子流动路径，以及第二流速流经所述第二入口和所述第二子流动路径。

Images