CN111102374B - 用于阀组件的流动调节器 - Google Patents

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Abstract

一种阀组件，其包括限定入口、出口、流体流动路径、以及腔室的阀体。控制元件设置在腔室中和流体流动路径中，并且能够通过阀杆围绕枢转轴线在打开位置与关闭位置之间旋转。一种流动调节器，其耦接到阀体并且包括第一端、第二端、以及在第一端与第二端之间延伸的多个通道。当控制元件处于打开位置时，多个通道与阀体的流体流动路径流动连通。多个壁将多个通道分隔开并且包括第一厚度以及与第一厚度不同的第二厚度。

Description

用于阀组件的流动调节器
技术领域
本公开内容总体上涉及阀组件，并且更具体而言，涉及阀组件的流动调节器。
背景技术
在一些阀中，通过使由流过控制阀的流体引起的压力波波动而产生不期望的噪声。例如，流体动力噪声可能是由气蚀引起的，其是对经受快速压力变化的流动流的蒸汽腔体的形成和破坏。当流体中的蒸气腔体经受更高的压力时，蒸气腔体内爆并可能生成强烈的冲击波，该冲击波可能损坏阀的内部部分或产生可听见的噪声。例如，气动噪声可能是由气体或蒸汽的湍流引起的。流动调节器或抗气蚀设备可以与控制阀一起使用，以控制流体动力和空气动力噪声。
发明内容
根据第一示例性方面，阀组件可以包括阀体，该阀体限定入口、出口、以及连接入口和出口的流体流动路径。阀组件可以包括设置在流体流动路径中的阀端口、设置在阀体中的阀杆、以及设置在流体流动路径中的控制元件。控制元件可以可操作地连接到阀杆，以使得控制元件能够通过阀杆绕枢转轴线在打开位置和关闭位置之间旋转，在打开位置，控制元件允许通过阀端口的流体流动，在关闭位置，控制元件密封阀端口。阀组件还可以包括耦接到阀体的流动调节器。流动调节器可以包括与控制元件相邻的第一端、与出口相邻的第二端、以及在第一端和第二端之间延伸的多个通道。当控制元件处于打开位置时，多个通道可以与阀体的流体流动路径流体连通。流动调节器还可以包括将多个通道分隔开的多个壁。分隔至少两个通道的第一壁可以具有第一厚度，并且分隔至少两个通道的第二壁可以具有与第一厚度不同的第二厚度。
根据第二示例性方面，阀组件的流动调节器可以包括本体，该本体具有第一端和第二端以及在该本体的第一端与第二端之间延伸的多个通道。多个通道可以被布置在至少第一段以及与第一段相邻的第二段中。流动调节器还可以包括多个壁。多个壁中的每个壁都可以将多个通道中的至少两个通道分隔开。第二段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积可以大于第一段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积。
根据第三示例性方面，阀组件的流动调节器可以包括具有第一端、第二端、和纵向轴线的本体。多个通道可以在本体的第一端与第二端之间延伸。多个通道可以平行于纵向轴线并且可以被布置在至少第一段和第二段中。第二段可以与第一段相邻。第一壁厚可以限定第一段的多个通道，并且第二壁厚可以限定第二段的多个通道。第一壁厚可以大于第二壁厚。腔体可以形成在本体中并且与多个通道的一部分流体连通。第二段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积可以大于第一段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积。
进一步根据前述第一方面、第二方面、或第三方面中的任何一个或多个，阀组件和/或流动调节器可以进一步包括以下优选形式中的任何一个或多个。
在优选形式中，多个通道的第一部分可以被布置成第一段，并且多个通道的第二部分可以被布置成与第一段相邻的第二段。
在优选形式中，第一壁可以将第一段的至少两个通道分隔开，并且第二壁可以将第二段的至少两个通道分隔开。
在优选形式中，第一厚度可以大于第二厚度。
在优选形式中，流动调节器可以包括设置在流动调节器的第一端与第二端之间的腔体。
在优选形式中，腔体可以与多个通道的一部分流体连通。
在优选形式中，腔体可以具有第一端以及与流动调节器的第二端相邻的第二端。
在优选形式中，腔体的第一端的横截面面积可以小于腔体的第二端的横截面面积。
在优选形式中，在第一段处的多个通道中的一个通道的平均横截面面积可以不同于在第二段处的多个通道中的一个通道的平均横截面面积。
在优选形式中，第一段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积可以小于第二段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积。
在优选形式中，多个通道中的一个通道的平均长度可以大于第二段的多个通道中的一个通道的平均长度。
在优选形式中，当控制元件占据第一打开位置时，第一段可以暴露于直接的流体流动，并且第二段可以被阻止直接的流体流动。
在优选形式中，多个通道还可以被布置成与第二段相邻的第三段以及与第三段相邻的第四段。
在优选形式中，当控制元件占据第三打开位置时，第三段的多个通道可以暴露于直接的流体流动，并且第四段的多个通道可以被阻止直接的流体流动。
在优选形式中，第四段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积与第三段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积的比例可以大约为2:1。
在优选形式中，第四段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积与第一段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积的比例在大约6:1到大约4:1的范围内。
在优选形式中，腔室可以由阀体限定，并且其大小可以被设计为接收控制元件。
在优选形式中，流动调节器的第一端可以设置在腔室中并邻近控制元件。
在优选形式中，第一段的壁厚可以大于第二段的壁厚。
在优选形式中，第一段的壁厚与第一段的多个通道中的一个通道的平均交叉距离的比例可以在大约1:3到大约1:2的范围内。
在优选形式中，第三段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积大于第二段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积。
在优选形式中，第三段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积与第二段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积的比例可以在大约2:1到大约5:1的范围内。
在优选形式中，第三段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积与第一段的多个通道中的一个通道的平均横截面面积的比例在大约2:1到大约6:1的范围内。
附图说明
图1是包括根据本公开内容的教导组装的流动调节器的阀组件的俯视剖视图，并且示出了处于关闭位置的阀组件的控制元件；
图2是图1的阀组件和流动调节器的侧面剖视图，其示出了处于第一打开位置的阀组件的控制元件；
图3是图2的阀组件和流动调节器的侧面剖视图，其示出了处于第二打开位置的阀组件的控制元件；
图4是图2的阀组件和流动调节器的侧面剖视图，其示出了处于第三打开位置的阀组件的控制元件；
图5是图1的流动调节器的侧面剖视图；
图6是图1的流动调节器的主视图；
图7是图1的流动调节器的正面透视图；
图8是图1的流动调节器的背面透视图；
图9是根据本公开内容的教导组装的第二示例性流动调节器的主视图；以及
图10是根据本公开内容的教导组装的第三示例性流动调节器的主视图。
具体实施方式
在图1至图4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，并且根据本公开内容的教导进行构造。控制阀12包括阀体16，该阀体16限定入口18、出口22、以及当阀12打开或至少部分地打开时连接入口18和出口22的流体流动路径24。阀杆26设置在阀体16中，并且能够通过旋转控制元件30进行旋转以控制阀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，并控制通过阀体16的流体流动。具体地说，控制元件30通过改变相对于阀端口32的位置来改变通过阀12的流量。控制元件30能够通过阀杆26围绕枢转轴线X在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和出口22之间通过端口32的流体流动，在关闭位置，控制元件30密封端口32，并且从而将入口18与出口22密封隔离。流动调节器14被耦接到阀体16，并包括第一端34、第二端36以及连接第一端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流体连通。在图1所示的示例中，阀12是球阀，并且控制元件30是分段式球阀12，诸如V形缺口球阀。然而，在另一个示例中，阀可以是不同的旋转阀12，并且控制元件30可以具有任何适合的形状和/或配置。
如图1所示，流动调节器14几乎完全设置在阀12的阀体16内。具体地，流动调节器14的形状被设计为适配在阀体的腔室44内，腔室44本身的形状被设计为允许控制元件30在阀12内的旋转运动。流动调节器14的第一端34与控制元件30相邻定位，并且，流动调节器16的第二端36与阀12的出口22相邻。流动调节器14具有纵向轴线Z，并且包括平行于纵向轴线Z并且在流动调节器14的第一端34和第二端36之间延伸的多个通道50。多个通道50限定第二流动路径40，以使得当控制元件30处于打开位置时，流体在流过阀端口32之后立即流过多个通道50。多个通道50通过多个壁54彼此间隔开。从图1的俯视角度，流动调节器14的第一端34的形状被设计为允许控制元件30围绕枢转轴线X在关闭位置和打开位置之间旋转，而不会摩擦或接触流动调节器14。具体地，第一端34被弯曲成与控制元件30的内表面56的曲线相匹配。从图2至图4所示的侧面角度，流动调节器14的第一端34具有不同的波状外形的轮廓。
如图1至图5所示，流动调节器14包括设置在第一端34与第二端36之间的腔体58。如图1所示，腔体58具有大致锥形的形状，该大致锥形的形状相对于纵向Z轴线关于正交平面(图1中进入页面的平面)大致对称。从图2至图5的角度，腔体58相对于纵向Z轴线关于第二正交平面(在图2至图5中进入页面的平面)是不对称的，并且包括相对于纵向Z轴线具有角度α的第一楔形部分和相对于纵向Z轴线具有角度β的第二楔形部分。在该示例中，第一楔形部分的角度α是20度(相对于图2至图5中的Z轴线向上倾斜)，并且第二楔形部分的角度β是30度(相对于图2至图5中的Z轴线向下倾斜)。腔体58的第一端60的横截面面积C1小于腔体58的第二端62的横截面面积C2。这样，腔体58的体积沿着流体调节器14的纵向Z轴线在流体流动方向(如箭头所示)上逐渐增加。
腔体58是流动调节器14的本体内的内部空隙，并且由多个内部通道50限定。内部通道50流体连接到腔体58，并在它们的远端处结合以形成较大的流动路径。这些通道50中的每一个都从流动调节器14的第一端34延伸，并终止于腔体58的第一端60与第二端62之间的某个位置。内部通道50中的一些具有成角度的远端，以使得这些通道50不在相同平面上终止，并有助于形成腔体体积的锥形形状。腔体58的成角度的形状和体积可以促进通过流动调节器14的流体流动，并且可以减少制造流动调节器14所需的材料量和时间。在其它示例中，流动调节器14可以不具有腔体58，或者腔体58可以具有不同的尺寸和形状。
除了腔体58外，流动调节器14的通道50被布置为并且其形状被设计为调节通过阀组件10的流体流动。具体地，多个通道50的大小、长度、和结构可以改变，以更好地在控制阀12的不同打开阶段期间接收流体流动。通道50是线性的，并且在调节器14的第一端34与调节器14的第二端36之间延伸。多个通道50与纵向Z轴线平行，并且因此彼此平行。流动调节器14的第二端36(也是出口端36)的形状被设计为在出口22处与阀体16的内径匹配，因此，流过阀体16的任何流体都必须经由流动调节器14的多个通道50离开阀组件12。多个通道50具有不同的横截面面积(例如，A1、A2、A3、A4)，这些横截面面积被布置在特定的阶段或段中，以便在流动调节器14被安装在阀体16中时实现期望的流动状况。如图2至图6更清楚地所示，流动调节器14的通道50被分组在第一段64、第二段66、第三段68、和第四段72中，以使得在控制元件30转变到完全打开位置时，流体在流过第二段66、第三段68、并最终流过第四段72之前顺序地流过第一段64。然而，在其它示例中，通道50可以被布置在从关闭位置到打开位置具有逐渐增加的通道面积的四个以上的单独的段中。替代地，在另一个示例中，通道50可以被布置为具有少于四个的单独的段。
具体地，转向图2至图4，从另一个角度示出了阀组件10，以更清楚地示出在操作期间通过阀12和流动调节器14的流体流动。流动调节器14的多个流动通道50的划分段64、66、68和72相对于控制元件30的旋转进行布置。例如，控制元件30在图2所示的第一打开位置、图3所示的第二打开位置、以及图4所示的第三打开位置之间移动。在每一个特定位置，控制元件30和流动调节器14使流体流过流动调节器14的特定段64、66、68和72，并阻止流体流过其它段64、66、68和72。流动调节器14的每一个段64、66、68和72都相对于控制元件30的行进路径并相对于阀12的开口84进行定位。当控制元件30占据第一打开位置、第二打开位置、第三打开位置、和完全打开位置时，第一段64、第二段66、第三段68、和第四段72被布置为并且其形状被设计为与端口32处的开口84的形状相对应。
随着端口32的开口84加宽，通道50的每一个通道的平均横截面面积(例如，A1、A2、A3、A4)逐渐增加，以使得最小的流动通道50暴露于最小的阀开口处(即，流体压力高的情况下)的流体流动，并且最大的流动通道50暴露于最大的阀开口84处(即，在当流体压力低时的完全打开的阀位置处)的流体流动。
在图2中，控制元件30处于第一打开位置。在该示例中，在阀杆26使控制元件30围绕X轴线远离关闭位置旋转三十度之后，控制元件30占据第一打开位置。在第一位置，控制元件30允许流体流过端口32处的开口84并流入流动调节器14的第一段64的第一组通道50A中。当控制元件30处于第一打开位置时，端口32处的开口84具有第一横截面流动面积F1，其大约对应于通道50的第一段64的总面积。当在第一打开位置时，控制元件30暴露通道50的第一段64，并阻止流体直接流入第二段66、第三段68、和第四段72的通道50中。
在图3中，控制元件30处于第二打开位置。在该示例中，在阀杆26使控制元件30围绕X轴线远离关闭位置旋转五十度之后，控制元件30占据第二打开位置。在第二打开位置，控制元件30允许流体流过端口32处的开口84并流入第一段64的通道50A中以及流入第二段66的第二组通道50B中。在第二打开位置，端口32处的开口84具有大于第一流动面积F1的第二横截面流动面积F2，该第二横截面流动面积F2大约对应于通道50的第一段64和第二段66的总面积。在第二打开位置时，控制元件30使通道50的第一段64和第二段66暴露，并阻止流体直接流入第三段68和第四段72的通道50中。
在图4中，控制元件30处于第三打开位置。在该示例中，在阀杆26使控制元件30围绕X轴线远离关闭位置旋转八十度之后，控制元件30占据第三打开位置。在第三打开位置，控制元件30允许流体流过端口32处的开口84并流入第一段64的通道50A、第二段66的通道50B中、以及流入第三段68的第三组通道50C中。在第三打开位置，端口32处的开口84具有第三横截面流动面积F3，该第三横截面流动面积F3大于第一流动面积F1和第二流动面积F2。第三横截面流动面积F3大约对应于通道50的第一段64、第二段66、和第三段68的总面积。在第三打开位置时，控制元件30暴露通道50的第一段64、第二段66、和第三段68，并且阻止流体直接流入第四段72的通道50。当控制元件30处于完全打开位置时，阀体16的端口32允许流体流入第四段72的第四组50D通道50中。
流动调节器14关于横截面A-A对称，该横截面A-A与纵向轴线Z相交并且在流动调节器14的宽度W指示的方向上延伸(图5和图6)。外壁88限定流动调节器14的圆形管状形状，以使得流动调节器14可以安装在圆柱形腔室、管路或管道中。然而，外壁88不是均匀的圆柱形，并且包括延伸到阀体16的腔室44中的主体部分92(图1至图4)，以及从主体部分92相对于纵向轴线Z在径向方向上部分地向外呈阶梯状的后本体部分94。流动调节器14还包括从后本体部分94的外壁88径向向外延伸的环形边缘96。边缘96的外径大于阀体16的内径，以使得如图1-图4所示，当流动调节器14耦接至阀12时，边缘96延伸超出阀体16的外表面98。流动调节器14通过设置在边缘96与阀体16的外表面98之间的配件102固定(例如，紧固、附接、焊接、夹紧)到阀体16。在该特定示例中，边缘96在出口22处被固定到阀体16的外表面98，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，外壁88可以耦接到管路、尾件(tailpiece)、或耦接到阀组件10的阀体16的其它管道。在一个示例中，流动调节器14可以在出口22处与阀体16集成在一起，或者与安装到阀体16的管道(诸如管路或尾件)集成在一起。
在图5和图6中，更详细地示出了流动调节器14的通道布置。通常，通道50具有六边形的横截面形状并且通过多个壁54分隔开。在图6中，段由通过虚线分隔开。外壁88围绕多个通道50，并且具有与分隔通道50的多个壁54不同的厚度。每个段64、66、68和72的多个通道50包括边界通道或部分通道，其横截面面积可以小于该特定段中的其它通道的横截面面积。然而，如本文所提及的，每个部分的示例性通道是指具有该段的通道的平均横截面面积的通道。
第一段64限定流动调节器14的最下部通道50(相对于图5和图6)。通道50的第一段64的示例性通道50A具有平均横截面面积A1。第一段64的多个通道50A通过具有第一壁厚T1的第一壁54A彼此分开。通过与第二段66、第三段68和第四段72的通道50比较，第一段64的通道50A几乎完全在流动调节器14的长度LF上延伸(图5)。第一段64的通道50A比其它通道50更长，以帮助减少阀12中的湍流流体流动。例如，如图5所示，第一段64的通道50A的长度L1大于第二段66的通道50B的第二长度L2。此外，第一段64的壁54A比其它段66、68和72的壁54更厚，以抵抗侵蚀的气蚀。
第二段66的示例性通道50B的平均横截面面积A2大于第一段64的通道50A中的一个的平均横截面面积A1。第二段66的多个通道50B通过第二壁54B彼此分隔开，该第二壁54B的第二壁厚T2小于第一段64的第一壁54A的第一壁厚T1。第三段68的每个通道50C都具有平均横截面面积A3，该平均横截面面积A3大于第二段66的通道50B的平均横截面面积A2。第四段72的通道50具有最大的平均横截面面积A4。在所示示例中，第一段64和第二段66具有比第三段68和第四段72更多的通道，这是因为第一段64和第二段66在较小的阀开口处暴露于较高的流体压差。因此，为了抵抗气蚀的影响，流动调节器14迫使流体流过第一段64和第二段66的多个较小的流动通道50A和50B，以将湍流流动分解成较小的流动路径。
在图6所示示例中，壁厚T1与第一段64的通道50A的交叉距离(cross-distance)(即，跨开口或横截面面积A1的距离)的比例在大约1:3到大约1:2(例如，大约11:28)的范围内。因此，在流动调节器14的最下部部分处，第一段64的多个通道50A具有多个通道50的最小的平均横截面面积A1，并且壁厚T1在第一段64处最大。以这种方式，第一段64利用较大壁厚并利用较窄流动通道50A(过程流体可以在其中流动)抵抗流体流动。第二段66的通道50B的平均横截面面积A2大于第一段64的平均横截面面积A1，并且第二部分66的壁厚T2小于第一段64的壁厚T1。壁厚T2和第二段66的通道50B的交叉距离的比例在大约1:6到大约1:4的范围内。第三段68的通道50C的平均横截面面积A3大于第二段66的平均横截面面积A2，并且第三部分68的壁厚T2与第二段66的壁厚T2相等。壁厚T2与第三段68的通道50C的平均交叉距离的比例在大约1:12到大约1:11的范围内。第四段78的通道50D的平均横截面面积A4大于第三段68的平均横截面面积A3，并且第四段72的壁厚T2与第二段66和第三段68的壁厚T2相等。壁厚T2与第四段72的通道50D中的一个通道的平均交叉距离的比例在大约1:25到大约1:23的范围内。此外，第四段72的多个通道50D中的一个通道的平均横截面面积A4与第三段68的多个通道50C中的一个通道的平均横截面面积A3的比例是大约2:1。第三段68的多个通道50C中的一个通道的平均横截面面积A3与第二段66的多个通道50B中的一个通道的平均横截面面积A2的比例可以在大约2:1到大约5:1的范围内(例如，大约20:9)。第四段72的多个通道50D中的一个通道的平均横截面面积A4与第一段64的多个通道50A中的一个通道的平均横截面面积A1的比例在大约6:1到大约4:1的范围内(例如，大约21:4)。流动调节器14可以包括不同的图案以及横截面面积和形状的变化，以增加更多的复杂性和/或更接近地匹配特定阀12或控制元件30的几何形状。另外，在另一个示例中，第二段66、第三段68、和第四段72的壁厚T2可以不同。
在图6中，流动调节器14的多个通道50通常具有均匀的横截面形状，在本情况下是六边形。然而，并且如上所讨论的，多个壁54的壁厚T1和T2以及多个通道50的平均横截面面积A1、A2、A3、A4沿着流动调节器14的宽度W变化。在其它示例中，每个通道50的横截面面积都可以逐渐减小，和/或分隔通道50的壁厚可以从第一段64朝第四段72增加。例如，第一段64的通道50A的横截面面积A1可以大于第二段66的通道50B的横截面面积A2。另外，在其它示例中，流动通道50中的每个流动通道的横截面面积可以对于四个段64、66、68、72中的两个或更多个段而言是相同的，或者多个通道50可以进一步被划分以提供更大范围的横截面面积。
转向图5至图8，流动调节器14的形状被设计为接收流体流动并在流体到达阀12的出口22之前调节流体。如在图6中的主视图所示，主体部分92的外壁88形成圆的、上下倒置的U形结构，该结构划分第二段66、第三段68、和第四段72的多个通道50的一部分。(从图6的角度看)到主体部分92的右侧和左侧，后本体部分94从上下倒置的U形主体部分92向外延伸，以限定流动调节器14的圆形圆周。后本体部分94是不均匀的，并且从图5中的侧面角度和图6中的正面角度两者来看具有波状外形的轮廓。如图7和图8所示，在通道50的第二段66和第三段68处，后本体部分94相对于纵向Z轴线径向向外延伸，并且相对于主体部分92形成锋利的边缘。在通道50的第四段72处，后本体部分94以小于九十度的角度远离主体部分92倾斜。例如，后本体部分94的第一长度R1(平行于纵向Z轴线)在通道50的第二段66和第三段68处较大，而后本体部分94的长度R2在通道50的第四段72处最小。后本体部分94的这种阶梯状和倾斜式的结构暴露了后部分94的流动通道50。这样，围绕主体部分92流动的流体在离开流动调节器14之前流过后本体部分94的通道50。如图8所示，阶梯状后本体部分94的流动通道50与腔室58接壤。在通道50的第一段64处，多个通道50的第一段64的主体部分92和后本体部分94被形成为一体，以使得后本体部分94的外壁88沿着流动调节器14的长度LF与主体部分92的外壁88在相同范围内延伸(coextensive)。
在图9中，根据本公开内容的教导构造了第二示例性流动调节器114，并且在图10中，根据本公开内容的教导构造了第三示例性流动调节器214。除了第二示例性流动调节器114的多个通道150和第三示例性流动调节器214的多个通道250被布置得不同之外，第二示例性流动调节器114和第三示例性流动调节器214类似于上述的第一示例性流动调节器14。因此，为了便于参考并且在可能的范围内，每个流动调节器114和214的相同或相似的部件将保持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100和200。
图9的流动调节器114包括多个通道150的第一段164、第二段166、第三段168、和第四段172。与第一示例性流动调节器14的流动通道50相比，第二示例性流动调节器的流动通道150总体上具有圆形的横截面形状。第一段164的第一流动通道150A包括平均横截面面积A1，第二段166的第二流动通道150B包括大于A1的平均横截面面积A2。第三段168的第三流动通道150C包括平均横截面面积A3，并且第四段172的第四流动通道150D包括大于第一流动通道150A，第二流动通道150B和第三流动通道150C中的每个的平均横截面面积A1、A2和A3的平均横截面面积A4。将多个通道150分隔开的多个壁154的壁厚在从第一段164到第四段172的方向(在图9中向上)上逐渐减小。在图10中，第三示例性流动调节器214的多个通道250具有均匀的横截面菱形形状。类似于第一流动调节器14和第二流动调节器114，通道250中的每个通道的平均横截面面积增加，并且多个壁254的厚度在从通道250的第一段264到第四段272的方向(图10中向上)上逐渐减小。
本公开内容的第一流动调节器14、第二流动调节器114、或第三流动调节器214中的任何一个都被配置为调节通过阀12的过程流体，以减少流体流动的湍流和噪声的传播。当示例性的流动调节器14、114和214耦接到诸如槽口球阀之类的旋转阀时，该示例性的流动调节器14、114和214可以降低噪声水平并延迟现场气蚀。流动调节器14、114和214的多个通道50、150和250中的每个通道的横截面面积通常都随着阀12的打开而增加，以允许通过阀12的增加的流动。在阀10(例如，图2)的较小开口处(在该处气蚀可能更严重)，通道50、150、250之间的壁厚T1较大，并且通道50的横截面流动面积较小。在第一段64、164和264处的壁厚和狭窄的流动通道有助于保护流动调节器14、114和214免于气蚀。具体地，厚壁54、154和254减轻了由气蚀引起的腐蚀，因此提高了流动调节器14、114和214的抗磨损寿命。因为当阀12打开较宽时压降减小，所以气蚀也会减小。因此，在气蚀不太严重的较大的阀开口处，通道50、150和250之间的壁厚减小，以增加通过流动调节器14、114和214的流体流动，并减少与制造有关的材料成本。形成在流动调节器14中的腔体58还减小了流动阻力，并且随后增加了通过流动调节器14的流速。另外，由于需要较少的材料，因此减少了制造时间和成本。
将理解的是，可以通过增材制造或其它制造方法来形成多个通道50、150和250，以提供具有不同复杂度的任何数量的不同配置，以实现期望的流动条件或噪声衰减效果。流动调节器14、114和214可以全部或部分地形成为栅格结构，该栅格结构是所连接的结构元件(即，形成多个通道50、150和250的栅格构件或栅元单元)的三维布置或阵列，这些结构元件可以对角地、水平地、和垂直地进行布置，以在图案上形成多个圆形、菱形、矩形或其它多边形形状的开口。开口可以一起或单独地形成流动调节器14、114和214的栅格部分的多个通道50、150和250。多个栅格构件可以是单独的元件，或者栅格构件可以被接合在一起(或一起形成)，以构成具有栅格图案的整体结构。
使用通过在材料或接收表面上添加连续的材料层构建三维对象的AM技术或过程来创建定制的流动调节器14、114和214。AM技术可以由任何适合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。一旦生成了CAD模型，机器装备就可以从CAD文件中读取数据并以层叠的方式对(例如)液体、粉末、板材材料的连续的层进行分层堆放或添加这些层来制造三维物体。AM技术可以包括若干种技术或过程中的任何一种，举例来说，例如，立体光刻(“SLA”)工艺、数字光处理(“DLP”)、熔融沉积建模(“FDM”)工艺、多喷射建模(“MJM”)工艺、选择性激光烧结(“SLS”)工艺、选择性激光熔化(“SLM”)工艺、电子束熔融(“EBM”)工艺、和电弧焊AM工艺。在一些实施例中，AM工艺可以包括定向能量激光沉积工艺。这样的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，并且不限于本文的技术。另外，可以使用AM技术领域之外的其它制造工艺和技术(举例来说，例如熔模铸造和焊接)来制造流动调节器14、114和214。
除了本文所示的示例之外，流动通道的图案可以被具体地设计用于特定过程或应用。例如，四个部分64、66、68、72、164、166、168、172、264、266、268和272的形状、大小、以及开口大小和壁厚的逐渐增加或减小可能取决于系统中的流体流动和压降而变化。技术人员将理解的是，AM可以利用任何数量的可用的并且适于制造和设计根据本公开内容的流动调节器的三维打印机或AM机器。AM使设计驱动的制造工艺成为可能，以使得可以基于设计要求而不是基于制造方法的限制和有限的能力来制造阀组件的流动调节器。AM给予设计灵活性、新材料和新结构的集成、以及本体部件的定制。增材制造可以用于设计轻便、稳定、可定制的并且复杂的结构，从而节省与人工有关的制造商成本以及与精加工工艺相关的材料。增材制造允许每个流动调节器14、114和214都能根据使用它的过程的要求来进行定制。
例如，通过AM技术或其它方法制造的定制流动调节器14、114和214可以实现所期望的流动特性、强度性质、或其它特点，以有效地减少噪声及控制阀内、或下游的湍流。布置在本文所描述的流动调节器14、114和214中的多个通道50、150和250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。通过将控制阀的流动路径分隔成多个通道，产生多个较小的喷射流，这有助于减少流动湍流。在另一个示例中，多个通道50、150和250的图案可以以特定的布置进行配置来产生流动限制。
根据本公开内容的教导构造的流动调节器14、114和214也可以用作能够被改装为多个不同的旋转控制阀的通用流动调节器。例如，第一示例性流动调节器14、第二示例性流动调节器114、和第三示例性流动调节器214的第一端的轮廓被设计为使得每个流动调节器14、114和214都可以与多个不同的旋转控制阀一起使用，而同时仍然实现流动调节器14、114和214相对于阀12的控制元件30较接近的布置。此外，流动调节器14、114和214中的每个流动调节器都可以置于控制阀的上游或下游、管道内、与管道集成在一起、或者被夹持在管线中的两个管道之间。
本文提供的附图和描述仅出于说明的目的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。本领域技术人员将根据前述讨论容易地认识到，在不脱离本文所描述的原理的情况下，可以采用本文所示的部件的替代变形方式。因此，在阅读本公开内容之后，本领域技术人员将理解用于流动调节器的另外的替代的结构和功能设计。因此，尽管已经示出并描述了特定的实施例和应用，但是将理解的是，所公开的实施例不限于本文所公开的精确构造和部件。在不脱离所附权利要求书中所限定的精神和范围的情况下，可以对本文公开的方法和部件的布置、操作和细节进行对于本领域技术人员而言将是显而易见的各种修改、改变和变化。

Claims (16)

1.一种阀组件，包括：
阀体，其限定入口、出口、以及连接所述入口和所述出口的流体流动路径；
阀端口，其设置在所述流体流动路径中；
阀杆，其设置在所述阀体中；
控制元件，其设置在所述流体流动路径中，所述控制元件操作地连接到所述阀杆，以使得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，所述控制元件允许通过所述阀端口的流体流动，在所述关闭位置，所述控制元件密封所述阀端口；
流动调节器，其耦接到所述阀体并包括与所述控制元件相邻的第一端、与所述出口相邻的第二端、以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的多个通道，当所述控制元件处于所述打开位置时，所述多个通道与所述阀体的所述流体流动路径流体连通；并且
所述流动调节器还包括将所述多个通道分隔开的多个壁，将至少两个通道分隔开的第一壁具有第一厚度，并且，将至少两个通道分隔开的第二壁具有与所述第一厚度不同的第二厚度，
其中，所述多个通道中的第一部分被布置成第一段，并且，所述多个通道中的第二部分被布置成与所述第一段相邻的第二段，并且其中，所述第一壁将所述第一段的至少两个通道分隔开，并且所述第二壁将所述第二段的至少两个通道分隔开，并且
其中，所述第一厚度大于所述第二厚度，当所述控制元件占据第一打开位置时，所述第一段暴露于直接的流体流动，并且所述第二段被阻止直接的流体流动，并且，所述阀端口在所述第一打开位置的开口小于所述阀端口在其它打开位置的开口。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述流动调节器包括设置在所述流动调节器的所述第一端与所述第二端之间的腔体，所述腔体与所述多个通道的部分流体连通。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其中，所述腔体具有第一端和第二端，所述腔体的所述第二端与所述流动调节器的所述第二端相邻，所述腔体的所述第一端的横截面面积小于所述腔体的所述第二端的横截面面积。
4.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述第一段处的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积与所述第二段处的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积不同。
5.根据权利要求4所述的阀组件，其中，所述第一段的所述多个通道中的所述一个通道的所述平均横截面面积小于所述第二段的所述多个通道中的所述一个通道的所述平均横截面面积。
6.根据权利要求5所述的阀组件，其中，所述多个通道中的所述一个通道的平均长度大于所述第二段的所述多个通道中的所述一个通道的平均长度。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述多个通道被进一步布置成与所述第二段相邻的第三段以及与所述第三段相邻的第四段，其中，所述控制元件占据第三打开位置，所述第一段、所述第二段和所述第三段的所述多个通道暴露于直接的流体流动，并且所述第四段的所述多个通道被阻止直接的流体流动，所述第三打开位置为所述其它打开位置中的一个。
8.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述第四段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积与所述第三段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积的比例为2:1。
9.根据权利要求7所述的阀组件，其中，所述第四段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积与所述第一段的所述多个通道中的所述一个通道的平均横截面面积的比例在6:1到4:1的范围内。
10.根据权利要求1所述的阀组件，还包括由所述阀体限定的腔室，并且所述腔室的大小被设计为接收所述控制元件，并且其中，所述流动调节器的所述第一端被设置在所述腔室中并与所述控制元件相邻。
11.一种阀组件的流动调节器，所述流动调节器包括：
本体，其具有第一端和第二端；
多个通道，其在所述本体的所述第一端与所述第二端之间延伸，所述多个通道被布置在至少第一段以及与所述第一段相邻的第二段中；
多个壁，所述多个壁中的每个壁都将所述多个通道中的至少两个通道分隔开，并且，所述多个壁中的第一壁将所述第一段的至少两个通道分隔开，所述第一壁具有第一厚度，并且所述多个壁中的第二壁将所述第二段的至少两个通道分隔开，所述第二壁具有第二厚度；
其中，所述第二段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积大于所述第一段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积，并且
其中，所述第一厚度大于所述第二厚度，当控制元件占据第一打开位置时，所述第一段暴露于直接的流体流动，并且所述第二段被阻止直接的流体流动，并且，所述阀组件的阀端口在所述第一打开位置的开口小于所述阀端口在其它打开位置的开口。
12.根据权利要求11所述的流动调节器，其中，所述第一段的壁厚与所述第一段的所述多个通道中的所述一个通道的平均交叉距离的比例在1:3到1:2的范围内。
13.根据权利要求11所述的流动调节器，其中，所述多个通道被进一步布置成第三段，并且所述第三段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积大于所述第二段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积。
14.根据权利要求13所述的流动调节器，其中，所述第三段的所述多个通道中的一个通道的所述平均横截面面积与所述第二段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积的比例在2:1到5:1的范围内。
15.根据权利要求13所述的流动调节器，其中，所述第三段的所述多个通道中的一个通道的所述平均横截面面积与所述第一段的所述多个通道中的一个通道的所述平均横截面面积的比例在2:1到6:1的范围内。
16.一种阀组件的流动调节器，所述流动调节器包括：
本体，其具有第一端、第二端、以及纵向轴线；
多个通道，其在所述本体的所述第一端与所述第二端之间延伸，所述多个通道与所述纵向轴线平行并被布置在至少第一段与第二段中，所述第二段与所述第一段相邻；
限定所述第一段的所述多个通道的第一壁厚以及限定所述第二段的所述多个通道的第二壁厚，所述第一壁厚大于所述第二壁厚；以及
腔体，其被形成在所述本体中并与所述多个通道中的一部分流体连通；
其中，所述第二段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积大于所述第一段的所述多个通道中的一个通道的平均横截面面积，并且
其中，在第一打开位置，所述第一段暴露于直接的流体流动，并且所述第二段被阻止直接的流体流动，并且，所述阀组件的阀端口在所述第一打开位置的开口小于所述阀端口在其它打开位置的开口。
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