CN111895112A - 一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀，包括：直通阀体、平行直滑式双阀芯结构、电机系统、固定板和管道流量检测装置；所述直通阀体内部为直通型管道，平行直滑式双阀芯结构一端固定在直通阀体内壁上设置的阀芯定位孔中，另一端通过固定板与电机系统相连，电机系统动作能够驱动平行直滑式双阀芯结构自身相对平行直滑运动，从而实现关阀和开阀；所述管道流量检测装置通过法兰设置在直通阀体上，用于检测直通阀体内部的流量；电机系统和管道流量检测装置分别通过电机系统远程操控电缆和远程操控电缆接入外部的远程操控系统，用于实现阀门开度和管道流量的远程监控，进而建立管道流量和阀门开度的对应关系。

Description

一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀

技术领域

本发明涉及管路节流阀技术领域，具体涉及一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀。

背景技术

节流阀主要用来控制管道流体的流量和压降，目前国内外主要的节流阀类型有：球阀、锥形节流阀、楔形节流阀、孔板式节流阀、筒式节流阀和旋塞式节流阀等。在高压高速固液混合物(固体主要为不规则的颗粒，含量能达到20％以上)的运输过程当中，通过球阀(以及其它的流出端面法向不与管道轴向平行的节流阀)后冲出的固液混合物会直接撞向管道壁面，容易导致管壁的冲蚀磨损，致使工厂频繁更换管道和阀门，严重延误生产运作，并制约产能提升；而如果改用锥形节流阀、楔形节流阀、孔板式节流阀、筒式节流阀和旋塞式节流阀等已有的节流阀虽然能够调整和优化固液混合物通过节流阀后的流向，避免直接冲刷管壁而导致严重的管道磨损问题，但是由于这些已有的节流阀均需要大幅度的转弯，并不适用于实际的直线型管道设计与布置需求，同时由于管道大幅度的转弯容易导致固体颗粒沉积，从而产生严重的固体颗粒堵管等问题，现有的节流阀技术缺乏自动化控制功能，导致阀门开度调整困难，缺乏相应的流量检测装置，导致流量难以实现精准化调控。

因此，有必要设计一种能够自动化控制的平行直滑式双阀芯结构直通型节流阀来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀，能够解决现有技术中的节流阀存在的流体冲蚀壁面、管道大幅度转弯、固体颗粒易沉积堵管等问题，以及无法实现自动化控制阀门开度和检测管道流量，导致阀门开度和流量的精准化调控困难的问题，达到了可直接用于直线型管道设计与布置，合理诱导流体流向，避免了流体直接冲蚀壁面和固体颗粒沉积堵管等问题，延长了节流阀和管道的使用寿命，能够自动化调控阀门开度，能够检测管道流量，达到了阀门开度和流量的精准化和自动化调控。

本发明的技术方案为：一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀，包括：直通阀体、平行直滑式双阀芯结构、电机系统、固定板和管道流量检测装置；

所述直通阀体内部为直通型管道，平行直滑式双阀芯结构一端固定在直通阀体内壁上设置的阀芯定位孔中，另一端通过固定板与电机系统相连，电机系统动作能够驱动平行直滑式双阀芯结构自身相对平行直滑运动，从而实现关阀和开阀；

所述管道流量检测装置通过法兰设置在直通阀体上，用于检测直通阀体内部的流量；电机系统和管道流量检测装置分别通过电机系统远程操控电缆和远程操控电缆接入外部的远程操控系统，用于实现阀门开度和管道流量的远程监控，进而建立管道流量和阀门开度的对应关系。

优选地，所述平行直滑式双阀芯结构包括：滑块、可动阀芯和固定阀芯；

所述固定阀芯安装在直通阀体内壁上的阀芯定位孔中，两者间紧密配合，并在对接处密封；直通阀体外壁面上与固定阀芯相对的位置处设置长条形滑槽，其与直通阀体内部通过滑动贯通槽连通，滑块安装在长条形滑槽中；可动阀芯安装在直通阀体内壁上，其与固定阀芯处于直通阀体径向两相对内壁上，可动阀芯上部设有凸起，滑块底部设有方柱，可动阀芯上的凸起与滑块上的方柱在滑动贯通槽中对接，两者紧密配合并紧固；其中，滑块在长条形滑槽中能够纵向滑动，并带动可动阀芯沿滑动贯通槽纵向滑动。

优选地，所述电机系统包括：伺服电机、电机制动器、电机控制箱、齿条和齿轮；

所述滑块上设置一个以上齿条定位槽，齿条定位槽中对应安装齿条；固定板固定安装在直通阀体的长条形滑槽的顶部，用于盖住滑块；固定板上沿横向设置一个以上带形通槽，带形通槽中对应设置齿轮，齿轮与对应的齿条啮合；

所述直通阀体上设置电机定位槽，伺服电机安装在电机定位槽中并通过螺丝紧固，其传动轴一端伸入直通阀体上对应开设的安装孔中，并与齿轮键连接，另一端作为输入轴；

所述固定板上设有电机制动器定位槽，其与带形通槽相互平行，电机制动器键连接在伺服电机的传动轴上，且嵌入电机制动器定位槽中，并通过螺丝和螺母固定在伺服电机的电机外壳上；电机控制箱安装在固定板上，其顶面安装有电机操控按钮和电机操控显示屏；其中，电机操控按钮用于伺服电机的制动、正转、反转、调速以及电机操控显示屏的矫正，电机操控显示屏则根据初始设置和伺服电机的转动情况显示当前的阀门开度。

优选地，还包括：碰撞检测传感器，令电机系统所在端为出口端、管道流量检测装置所在端为入口端，所述直通阀体的长条形滑槽纵向两相对端分别设置传感器定位槽，每个传感器定位槽中安装一个碰撞检测传感器，两个碰撞检测传感器的传感面分别与滑块纵向两端相对，且位于滑块滑动范围的两个极限位置处，当滑块滑动至使得可动阀芯与固定阀芯紧密贴合时，滑块一端的端面与出口端对应的碰撞检测传感器的传感面接触，同时滑块底部的方柱与直通阀体的滑动贯通槽对应侧的壁面抵触，此时，所述直通型节流阀关闭；当滑块滑动至阀门最大开度时，滑块另一端的端面与入口端对应的碰撞检测传感器的传感面接触，同时滑块底部的方柱与直通阀体的滑动贯通槽对应侧的壁面抵触。

优选地，所述固定阀芯和可动阀芯均采用斜坡式台阶形结构，二者的斜坡相互平行且能够紧密贴合，且二者的斜坡紧密贴合时，该直通型节流阀关闭；其中，可动阀芯与出口端和入口端对应的端面分别为可动阀芯前端面和可动阀芯后端面，其斜坡式台阶面从入口端向出口端依次为：可动阀芯水平面Ⅰ、可动阀芯斜面和可动阀芯水平面Ⅱ；固定阀芯与出口端和入口端对应的端面分别为固定阀芯前端面和固定阀芯后端面，其斜坡式台阶面从入口端向出口端依次为：固定阀芯水平面Ⅱ、固定阀芯斜面和固定阀芯水平面Ⅰ；所述可动阀芯前端面、可动阀芯后端面、固定阀芯前端面和固定阀芯后端面均垂直于所述直通阀体的轴向；所述可动阀芯水平面Ⅰ、可动阀芯水平面Ⅱ、固定阀芯水平面Ⅱ和固定阀芯水平面Ⅰ的法向相互平行且均与直通阀体轴向垂直；可动阀芯斜面和固定阀芯斜面的法向相互平行。

优选地，所述可动阀芯水平面Ⅱ的纵向长度为可动阀芯水平面Ⅰ的纵向长度的2倍以上，所述固定阀芯水平面Ⅱ纵向长度为固定阀芯水平面Ⅰ纵向长度的2倍以上。

优选地，所述可动阀芯斜面和固定阀芯斜面分别与对应可动阀芯水平面Ⅱ和固定阀芯水平面Ⅱ形成的坡面倾角相等且角度范围在15～75度之间。

优选地，所述固定阀芯后端面和可动阀芯前端面的最大高度均为h₁，0.5d<h₁<0.6d；所述固定阀芯前端面和可动阀芯后端面的最大高度均为h₂，0.2d<h₂<0.3d，其中，d为直通阀体的内径。

优选地，所述可动阀芯沿纵向的长度和沿横向的宽度均大于直通阀体上滑动贯通槽对应的长度和宽度，以满足在滑动范围内任意滑动均能使得可动阀芯遮盖住整个滑动贯通槽。

优选地，所述滑块为长方体结构，其沿纵向的长度和沿横向的宽度均大于直通阀体上滑动贯通槽对应的长度和宽度，以满足滑块在滑动范围内任意滑动均能使得滑块遮盖住整个滑动贯通槽。

有益效果：

1、本发明为解决现有技术中的节流阀存在的管道或流体流向大幅度急转弯，而导致流体直接冲蚀壁面、固体颗粒沉积堵管和管路设计复杂的问题，通过设计自身可沿管道轴向相对滑动且轴对称的平行直滑式双阀芯结构，以及内部为直通型管道的直通阀体，直通阀体两端同轴安装法兰，从而可实现直通阀体与外部管道直流连通，无需转弯，直接安装在直流管道系统上，流体流入直通阀体后，在平行直滑式双阀芯结构内部形成的平行于管道轴向的流动空腔的导流作用下，以沿着直通阀体轴向的流向流入和流出流动空腔；

为解决现有技术中节流阀存在的无法自动调控阀门开闭和开度，以及缺乏流量检测，从而导致阀门开度和流量精准化调控困难的问题，通过设置电机系统和管道流量检测装置，在固定生产工况下，首先通过设置不同的阀门开度值，测得管道对应的稳定流量值，从而建立起阀门开度值和流量值的函数关系表，在实际生产中，则可根据该函数关系表，通过人工计算或者智能系统转换，将所需的流量值转换为阀门开度值，当工作人员通过电机系统或者与节流阀连接的远程操控装置操作时，带动平行直滑式双阀芯结构自身相对运动，从而控制阀门开闭和开度，同时借助外接的管道流量检测装置，实时检测显示管道内的流量值，当达到所需的阀门开度值时，电机系统停止动作，保持当前流量值和阀门开度不变，达到阀门开度和流量的精准化自动化调控，有效增加使用的实用性。

2、本发明的直通型节流阀通过滑块双向滑动带动可动阀芯沿着直通阀体轴向运动，调整流动空腔大小，控制阀门开闭和开度，达到了避免因管道转弯而导致的固体颗粒沉积堵管以及流体直接冲蚀磨损壁面等问题，减轻了直通阀体、可动阀芯和固定阀芯的壁面冲蚀磨损，延长了节流阀的使用寿命，确保节流阀安全稳定作业。

3、本发明通过设置伺服电机、电机制动器、齿轮、齿条、电机控制箱、电机操控按钮、电机操控显示屏、电机系统电力电缆和电机系统远程操控电缆等，在固定生产工况下，当工作人员通过电机操控按钮或者与节流阀连接的远程操控装置操作时，控制阀门开度值的电信号传入电机控制箱，电机控制箱接收到调节阀门开度的电信号后指示电机制动器停止制动，然后控制伺服电机运转，伺服电机的传动轴带动齿轮周向运动，齿轮则通过啮合传动，带动齿条沿着管道轴向运动，齿条与滑块固定连接，滑块与可动阀芯固定连接，从而带动滑块和可动阀芯一起沿着管道轴向运动，控制阀门开闭和开度，当达到所需的阀门开度值时，电机控制箱发出停转电信号，命令伺服电机停转和电机制动器制动，电机制动器通过与电机传动轴的键连接，将电机传动轴锁住，制止传动轴的任何周向运动，通过传动轴、齿轮和齿条的传动关系将滑块和可动阀芯锁定，保持当前流量值和阀门开度不变，达到阀门开度和流量的精准化自动化调控，增加使用实用性。

4、本发明中碰撞检测传感器的具体设置，使得滑块撞到碰撞检测传感器时产生碰撞电信号并传入电机控制箱，电机控制箱接收到碰撞电信号后命令伺服电机停转以及使电机制动器制动，能够在滑块运动的两个极限位置处将滑块和可动阀芯准确锁定，保持当前流量值和阀门开度不变，进一步增加阀门开度和流量的精准化自动化调控。

附图说明

图1为本发明直通型节流阀的整体结构示意图。

图2为本发明直通型节流阀的纵向剖视图(不包含流量检测和电线电缆，剖开平面穿过直通阀体的管道轴线且与电机传动轴垂直)。

图3为本发明直通型节流阀的横向剖视图(剖开平面与直通阀体的管道轴线垂直且穿过传动轴的轴线)。

图4为本发明中直通阀体的结构示意图。

图5为本发明中电机系统与平行直滑式双阀芯结构的配合示意图。

图6为本发明中平行直滑式双阀芯结构的纵向剖视图(剖开平面穿过直通阀体的管道轴线且与电机传动轴垂直，平行直滑式双阀芯结构关于该平面对称)。

图7为本发明中双阀芯结构的示意图。

其中，1-直通阀体，2-滑块，3-固定板，4-可动阀芯，401-可动阀芯前端面，402-可动阀芯水平面Ⅰ，403-可动阀芯斜面，404-可动阀芯水平面Ⅱ，405-可动阀芯后端面，5-固定阀芯，501-固定阀芯后端面，502-固定阀芯水平面Ⅰ，503-固定阀芯斜面，504-固定阀芯水平面Ⅱ，505-固定阀芯前端面，6-法兰，7-齿条，8-齿轮，9-伺服电机，10-电机制动器，11-碰撞检测传感器，12-电机控制箱，13-电机操控按钮，14-电机操控显示屏，15-电机系统电力电缆，16-管道流量检测装置，17-电机系统远程操控电缆。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀，能够解决现有技术中节流阀存在的流体冲蚀壁面、管道大幅度转弯、固体颗粒易沉积堵管等问题，以及无法实现自动化控制阀门开度和检测管道流量，导致阀门开度和流量的精准化调控困难的问题，达到了可直接用于直线型管道设计与布置，合理诱导流体流向，避免了流体直接冲蚀壁面和固体颗粒沉积堵管等问题，延长了节流阀和管道的使用寿命，能够自动化调控阀门开度，能够检测管道流量，达到了阀门开度和流量的精准化和自动化调控。

如图1至图5所示，该直通型节流阀包括：直通阀体1、平行直滑式双阀芯结构、电机系统、固定板3、法兰6、碰撞检测传感器11、电机操控按钮13、电机操控显示屏14、电机系统电力电缆15、管道流量检测装置16和电机系统远程操控电缆17；其中，电机系统包括：伺服电机9、电机制动器10、电机控制箱12、齿条7和齿轮8；平行直滑式双阀芯结构包括：滑块2和双阀芯结构；双阀芯结构包括：可动阀芯4和固定阀芯5；

该直通型节流阀的连接关系为：直通阀体1内部为直通型管道(该直通型节流阀的纵向与直通阀体1的轴向平行，该直通型节流阀的横向与直通阀体1的轴向垂直)，固定阀芯5安装在直通阀体1内壁上设置的阀芯定位孔中，两者间紧密配合，并通过螺丝和密封垫圈紧固密封；直通阀体1外壁面上与固定阀芯5相对的位置处设置长条形滑槽(其长度方向沿纵向，宽度方向沿横向)，长条形滑槽与直通阀体1内部通过滑动贯通槽连通，滑块2安装在直通阀体1上的长条形滑槽中；可动阀芯4安装在直通阀体1内壁上，其与固定阀芯5处于直通阀体1径向两相对内壁上，可动阀芯4上部设有凸起，滑块2底部设有方柱，可动阀芯4上的凸起与滑块2底部的方柱在直通阀体1上的滑动贯通槽中对接，两者紧密配合并通过螺丝紧固；其中，滑块2在长条形滑槽中能够纵向滑动，并带动可动阀芯4沿滑动贯通槽纵向滑动；

滑块2上沿横向设置的两个齿条定位槽，两个齿条7分别安装在对应的齿条定位槽中；固定板3固定安装在直通阀体1的长条形滑槽的顶部，直接盖住滑块2；固定板3上沿横向设置两个带形通槽(每个带形通槽的长度方向沿纵向)，两个齿轮8安装在对应的带形通槽中，并分别与对应的齿条7啮合；

直通阀体1上设置电机定位槽，伺服电机9安装在直通阀体1的电机定位槽中并通过螺丝紧固，其传动轴一端伸入直通阀体1上对应开设的安装孔中，并分别与两个齿轮8键连接，伺服电机9的传动轴的另一端作为输入轴；

固定板3上设置电机制动器定位槽，其与带形通槽相互平行，且靠近伺服电机9，电机制动器10键连接在伺服电机9的传动轴上，且嵌入电机制动器定位槽中，并通过螺丝和螺母固定在伺服电机9的电机外壳上；电机控制箱12安装在固定板3上，并用螺丝将其与固定板3一起固定在直通阀体1上，电机控制箱12的顶面安装有电机操控按钮13和电机操控显示屏14，同时电机控制箱12通过电机系统电力电缆15与外部电力系统连接；其中，电机操控按钮13主要用于伺服电机9的制动、正转、反转、调速以及电机操控显示屏14的矫正等，电机操控显示屏14则根据初始设置和伺服电机9的转动情况显示当前该直通型节流阀的开度；

直通阀体1的两端分别通过法兰6与外部管路连接，管道流量检测装置16通过一个以上法兰6安装在直通阀体1上，并采用螺丝和螺母锁定，管道流量检测装置16的控制箱通过电力电缆与外部电力系统连接；利用管道流量检测装置16可以建立起流量值和阀门开度的对应关系，实现管道流量的高精度可视化调节；通过电机系统远程操控电缆17和管道流量检测装置16的远程操控电缆将电机控制箱12和管道流量检测装置16分别接入外部的远程操控系统，用于实现该直通型节流阀阀门开度和管道流量的远程监控；

令伺服电机9所在端为该直通型节流阀的出口端、管道流量检测装置16所在端为入口端，直通阀体1的长条形滑槽纵向两相对端分别设置传感器定位槽，两个碰撞检测传感器11分别安装在对应的传感器定位槽中，两个碰撞检测传感器11的传感面分别与滑块2纵向两端相对，且刚好位于滑块2滑动范围的两个极限位置处，当滑块2滑动至使得可动阀芯4与固定阀芯5紧密贴合时，滑块2一端的端面刚好与对应端(与出口端对应)的碰撞检测传感器11的传感面接触，同时滑块2底部的方柱也恰好与直通阀体1的滑动贯通槽对应侧的壁面抵触，该直通型节流阀关闭，当滑块2滑动至阀门最大开度时，滑块2另一端的端面刚好与对应端(与入口端对应)的碰撞检测传感器11的传感面接触，同时滑块2底部的方柱也恰好与直通阀体1的滑动贯通槽对应侧的壁面抵触；

进一步地，直通阀体1、滑块2、固定阀芯5和可动阀芯4均采用高强度、高硬度且高耐磨材料，以增强直通型节流阀的抗冲蚀磨损性能，增加使用寿命；

进一步地，机械构件(包括：直通阀体1、滑块2、固定板3、可动阀芯4、固定阀芯5、法兰6、伺服电机9、电机制动器10、碰撞检测传感器11、电机控制箱12和管道流量检测装置16)的外表面均喷涂有防氧化涂层，用于防止机械构件氧化，增加使用寿命；

进一步地，齿轮8和齿条7均具有高强度、高硬度、高耐磨、高精度的特点，且高精度啮合传动；

进一步地，伺服电机9的传动轴采用高强度和高硬度材料，齿轮8和电机制动器10分别与伺服电机9的传动轴之间采用高强度、高硬度、高精度配合的键连接，伺服电机9转速均匀，其最大力矩值大于滑块2和可动阀芯4滑动时产生的阻力矩，确保伺服电机9负载时足以带动该直通型节流阀开启和闭合，电机制动器10制动产生的力矩足以抵消滑块2和可动阀芯4自行滑动时的推力矩，确保阀门能在设定开度下维持不变动；

进一步地，电机控制箱12的外周安装相应的防水套；

进一步地，如图6和图7所示，固定阀芯5和可动阀芯4结构相似，均采用斜坡式台阶形结构，二者的斜坡相互平行且能够紧密贴合，且二者的斜坡紧密贴合时，该直通型节流阀关闭；其中，可动阀芯4与出口端和入口端对应的端面分别为可动阀芯前端面401和可动阀芯后端面405，其斜坡式台阶面从入口端向出口端依次为：可动阀芯水平面Ⅰ402、可动阀芯斜面403和可动阀芯水平面Ⅱ404；固定阀芯5与出口端和入口端对应的端面分别为固定阀芯前端面505和固定阀芯后端面501，其斜坡式台阶面从入口端向出口端依次为：固定阀芯水平面Ⅱ504、固定阀芯斜面503和固定阀芯水平面Ⅰ502；可动阀芯前端面401、可动阀芯后端面405、固定阀芯前端面505和固定阀芯后端面501均垂直于直通阀体1的轴向，可动阀芯水平面Ⅰ402、可动阀芯水平面Ⅱ404、固定阀芯水平面Ⅱ504和固定阀芯水平面Ⅰ502的法向彼此相互平行且均与直通阀体1轴向垂直；可动阀芯斜面403和固定阀芯斜面503的法向相互平行；

进一步地，可动阀芯水平面Ⅱ404的纵向长度为可动阀芯水平面Ⅰ402的纵向长度的2倍以上，固定阀芯水平面Ⅱ504纵向长度为固定阀芯水平面Ⅰ502纵向长度的2倍以上，且固定阀芯水平面Ⅰ502和可动阀芯水平面Ⅱ404为流出段，固定阀芯水平面Ⅱ504和可动阀芯水平面Ⅰ402为流入段；

进一步地，可动阀芯斜面403和固定阀芯斜面503分别与对应可动阀芯水平面Ⅱ404和固定阀芯水平面Ⅱ504形成的坡面倾角相等且角度范围在15～75度之间；

进一步地，可动阀芯4和固定阀芯5的斜坡式台阶面中相邻平面的连接处倒圆角，使其光滑过渡，在该直通型节流阀关闭状态下，可动阀芯斜面403和固定阀芯斜面503之间满足过盈配合且有足够大的接触区域使二者能够紧密贴合，以确保阻断流体流动及避免因可动阀芯4和固定阀芯5的斜坡式台阶面之间磨损而导致的缝隙漏液等问题；

进一步地，可动阀芯水平面Ⅰ402、可动阀芯水平面Ⅱ404、固定阀芯水平面Ⅱ504和固定阀芯水平面Ⅰ502沿着直通阀体1轴向的长度足够长，以满足合理诱导流体沿着直通阀体1轴向稳定流动和避免流体直接冲蚀直通阀体1内壁；

进一步地，可动阀芯4、固定阀芯5和滑块2均是关于一个过直通阀体1轴线并与可动阀芯前端面401、可动阀芯水平面Ⅰ402、可动阀芯斜面403、可动阀芯水平面Ⅱ404、可动阀芯后端面405、固定阀芯前端面505、固定阀芯后端面501、固定阀芯斜面503、固定阀芯水平面Ⅱ504和固定阀芯水平面Ⅰ502的法向均平行的平面满足平面对称关系；

进一步地，固定阀芯5的固定阀芯后端面501和可动阀芯4的可动阀芯前端面401的最大高度均为h₁，0.5d<h₁<0.6d，其中，d为直通阀体1的内径；固定阀芯5的固定阀芯前端面505和可动阀芯4的可动阀芯后端面405的最大高度h₂，0.2d<h₂<0.3d，以确保阀门可以正常闭合和开启，以及可动阀芯4和固定阀芯5能够顺利安装到直通阀体1内壁面上；

进一步地，直通阀体1两端的法兰6同轴设置，且均与直通阀体1同轴，直通阀体1通过两端的法兰6与外部管道直流连通，无需转弯，能够直接安装在直流管道系统上，可避免因管道转弯而导致的固体颗粒沉淀堵管以及管道壁面冲蚀等问题；

进一步地，固定阀芯5上设有两排外凸的圆柱，圆柱中心设有螺纹孔，固定阀芯5通过其上的圆柱与直通阀体1上对应的两排定位孔槽之间紧密配合并固定在直通阀体1上，同时，从直通阀体1外壁通过螺丝和密封垫圈与固定阀芯5的圆柱紧固，实现固定阀芯5与直通阀体1内壁紧密贴合，以达到锁定固定阀芯5、确保其与直通阀体1之间密封以及防止固定阀芯5松动和漏液的作用；

进一步地，可动阀芯4沿纵向的长度和沿横向的宽度均大于直通阀体1上滑动贯通槽对应的长度和宽度，以满足在滑动范围内任意滑动均能使得可动阀芯4足够遮盖住整个滑动贯通槽，以确保可动阀芯4与直通阀体1内壁面之间可靠密封，防止直通阀体1内部的流体通过滑动贯通槽而漏液，也可将滑动贯通槽内灌满在日常生产工况下均不会固化的润滑油，以增强其密封隔水性能；

进一步地，用于紧固可动阀芯4上的凸起与滑块2底部方柱的螺丝的螺帽表面低于滑块2顶面，并在可动阀芯4与直通阀体1内壁紧密贴合的接触面间加入润滑油，用于密封隔水和减少滑动磨损；

进一步地，滑块2为长方体结构，其沿纵向的长度和沿横向的宽度均大于直通阀体1上滑动贯通槽对应的长度和宽度，以满足滑块2在滑动范围内任意滑动均能使得滑块2足够遮盖住整个滑动贯通槽，从而确保直通阀体1内部管道密封，防止直通阀体1内部的流体通过滑动贯通槽而漏水，当滑块2纵向滑动到两端极限位置时，其底部的方柱与直通阀体1上的滑动贯通槽的纵向对应端部能够紧密贴合；

进一步地，滑块2与长条形滑槽、滑动贯通槽以及固定板3底面之间紧密贴合，并在接触面之间加入润滑油，以减小摩擦和材料磨损；

该直通型节流阀的工作原理为：在固定生产工况下(例如恒定工作温度、恒定节流阀的远端入口压力、恒定流体材料物理化学参数等)，在节流阀初始工作前必须先执行节流阀的置零操作，具体为：通过电机控制箱12发出转动电信号指示电机制动器10停止制动，并启动伺服电机9，通过齿轮8与齿条7之间的啮合作用带动滑块2向出口端方向移动，进而带动可动阀芯4向出口端方向移动，从而使该直通型节流阀闭合，当节流阀闭合时，再将节流阀的开度值和流量值设置为零，完成置零操作；

首先，由电机控制箱12发出转动电信号指示电机制动器10停止制动，并控制伺服电机9驱动传动轴开始转动，传动轴带动齿轮8周向转动，齿轮8和齿条7通过啮合传动，带动滑块2和可动阀芯4一起沿着直通阀体1纵向运动，直至滑块2与入口端的碰撞检测传感器11的传感面抵触，碰撞检测传感器11将闭合碰撞电信号传入电机控制箱12，电机控制箱12接收到闭合碰撞电信号后，向伺服电机9发出电信号使其停转，同时控制电机制动器10制动，将伺服电机9的传动轴锁定，确保滑块2和可动阀芯4所在的当前位置不变，保持该直通型节流阀的开阀状态；此时，该直通型节流阀达到最大开度；

最后，再由电机控制箱12发出转动电信号指示电机制动器10停止制动，并控制伺服电机9反转，带动可动阀芯4运动至其可动阀芯斜面403与固定阀芯斜面503紧密贴合，与此同时，滑块2刚好撞到出口端的碰撞检测传感器11的传感面，碰撞检测传感器11将闭合碰撞电信号传入电机控制箱12，电机控制箱12接收到闭合碰撞电信号后，向伺服电机9发出电信号使其停转，同时控制电机制动器10制动，将伺服电机9的传动轴锁定，确保滑块2和可动阀芯4所在的当前位置不变，保持该直通型节流阀的关阀状态；此时，电机控制箱12将伺服电机9的累计转动弧度值设置为零，同时将电机操控显示屏14显示的阀门开度值设置为零，管道流量检测装置16测得的流量值也应为零；

本发明采用高精度的伺服电机传动系统，使得伺服电机9的累计转动弧度与阀门开度值间存在精确单调的一一映射关系，故此可采用伺服电机9的累计转动弧度替代阀门开度，或者采用伺服电机9的累计转动弧度与齿轮8和齿条7的几何参数来精确计算滑块2的累计滑动位移用以替代阀门开度，至此完成节流阀的初始置零操作；

紧接着执行节流阀的阀门开度和流量关系的测量操作，通过设置不同的阀门开度值，获得对应稳定的管道流量值，从而建立起阀门开度和流量的关系表，至此完成节流阀的阀门开度与流量关系的测量操作，然后根据建立的阀门开度与流量关系表，利用人工换算方式，或者将阀门开度与流量关系表存入智能系统，利用智能系统进行换算，从而将所需流量值换算为对应的阀门开度值，再将阀门开度值转换为伺服电机9的转动弧度控制电信号，并传入电机控制箱12中，电机控制箱12接收到对应的转动弧度控制电信号后，指示电机制动器10停止制动，然后控制伺服电机9转动，并将伺服电机9的转动弧度记入累计转动弧度，伺服电机9往关阀对应方向转动，累计转动弧度减小，伺服电机9往阀门最大开度对应方向转动，累计转动弧度增加，通过伺服电机9的累计转动弧度计算阀门开度，再将计算结果(即当前阀门状态，如开阀、关阀以及阀门开度等)显示在电机操控显示屏14上；

当伺服电机9的转动弧度达到电机控制箱12中存储的当前目标转动弧度时，电机控制箱12指示伺服电机9停转，同时命令电机制动器10制动，从而将伺服电机9的传动轴锁定，将滑块2和可动阀芯4固定在当前位置，从而保持当前阀门开度不变；当滑块2运动至阀门闭合或者最大开度的位置时，滑块2碰撞到对应碰撞检测器11的探测面，产生碰撞电信号传入电机控制箱12，由电机控制箱12发出伺服电机9停转电信号和电机制动器10的制动电信号，使得伺服电机9停转并被制动；当滑块2碰撞到出口端的碰撞检测传感器11时，电机控制箱12会将伺服电机9的累计转动弧度和阀门开度重新置零，基于以上工作原理实现了该直通型节流阀的精准化和自动化调控，增加了使用的实用性；

该直通型节流阀内的流体动力学原理分析如下：当流体从节流阀的入口端流进，经过可动阀芯前端面401和固定阀芯前端面505的阻隔后，绕流汇合流入可动阀芯4和固定阀芯5的斜坡式台阶面所形成的流动空腔(包括：流入段空腔、过渡空腔和流出段空腔)中，其首先是平行于直通阀体1的轴向流入固定阀芯水平面Ⅱ504和可动阀芯水平面Ⅰ402所构成的流入段空腔，然后转向流入可动阀芯斜面403和固定阀芯斜面503所构成的过渡空腔，再从固定阀芯水平面Ⅰ502和可动阀芯水平面Ⅱ404所构成的流出段空腔平行于直通阀体1的轴向而流出，最后绕过固定阀芯后端面501和可动阀芯后端面405后向四周扩散开来并充满整个直通阀体1出口端的管道空腔；

其中，可动阀芯前端面401、固定阀芯前端面505、固定阀芯后端面501和可动阀芯后端面405附近存在流速缓慢的流体涡旋，这些涡旋起到导向过渡作用(可动阀芯前端面401和固定阀芯前端面505处的涡旋起到导向汇流作用，固定阀芯后端面501和可动阀芯后端面405附近的涡旋起到导向散流作用)，防止流体直接冲击出入口段的管道壁面，保证在流体通过节流阀的整个过程中，均不存在流体直接冲击直通阀体1内壁面以及可动阀芯4和固定阀芯5所形成的流动空腔内壁面的现象，因此可以减轻直通阀体1、可动阀芯4和固定阀芯5的壁面冲蚀磨损问题，从而延长了节流阀的使用寿命。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，包括：直通阀体(1)、平行直滑式双阀芯结构、电机系统、固定板(3)和管道流量检测装置(16)；

所述直通阀体(1)内部为直通型管道，平行直滑式双阀芯结构一端固定在直通阀体(1)内壁上设置的阀芯定位孔中，另一端通过固定板(3)与电机系统相连，电机系统动作能够驱动平行直滑式双阀芯结构自身相对平行直滑运动，从而实现关阀和开阀；

所述管道流量检测装置(16)通过法兰(6)设置在直通阀体(1)上，用于检测直通阀体(1)内部的流量；电机系统和管道流量检测装置(16)分别通过电机系统远程操控电缆(17)和远程操控电缆接入外部的远程操控系统，用于实现阀门开度和管道流量的远程监控，进而建立管道流量和阀门开度的对应关系。

2.如权利要求1所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述平行直滑式双阀芯结构包括：滑块(2)、可动阀芯(4)和固定阀芯(5)；

所述固定阀芯(5)安装在直通阀体(1)内壁上的阀芯定位孔中，两者间紧密配合，并在对接处密封；直通阀体(1)外壁面上与固定阀芯(5)相对的位置处设置长条形滑槽，其与直通阀体(1)内部通过滑动贯通槽连通，滑块(2)安装在长条形滑槽中；可动阀芯(4)安装在直通阀体(1)内壁上，其与固定阀芯(5)处于直通阀体(1)径向两相对内壁上，可动阀芯(4)上部设有凸起，滑块(2)底部设有方柱，可动阀芯(4)上的凸起与滑块(2)上的方柱在滑动贯通槽中对接，两者紧密配合并紧固；其中，滑块(2)在长条形滑槽中能够纵向滑动，并带动可动阀芯(4)沿滑动贯通槽纵向滑动。

3.如权利要求2所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述电机系统包括：伺服电机(9)、电机制动器(10)、电机控制箱(12)、齿条(7)和齿轮(8)；

所述滑块(2)上设置一个以上齿条定位槽，齿条定位槽中对应安装齿条(7)；固定板(3)固定安装在直通阀体(1)的长条形滑槽的顶部，用于盖住滑块(2)；固定板(3)上沿横向设置一个以上带形通槽，带形通槽中对应设置齿轮(8)，齿轮(8)与对应的齿条(7)啮合；

所述直通阀体(1)上设置电机定位槽，伺服电机(9)安装在电机定位槽中并通过螺丝紧固，其传动轴一端伸入直通阀体(1)上对应开设的安装孔中，并与齿轮(8)键连接，另一端作为输入轴；

所述固定板(3)上设有电机制动器定位槽，其与带形通槽相互平行，电机制动器(10)键连接在伺服电机(9)的传动轴上，且嵌入电机制动器定位槽中，并通过螺丝和螺母固定在伺服电机(9)的电机外壳上；电机控制箱(12)安装在固定板(3)上，其顶面安装有电机操控按钮(13)和电机操控显示屏(14)；其中，电机操控按钮(13)用于伺服电机(9)的制动、正转、反转、调速以及电机操控显示屏(14)的矫正，电机操控显示屏(14)则根据初始设置和伺服电机(9)的转动情况显示当前的阀门开度。

4.如权利要求2所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，还包括：碰撞检测传感器(11)，令电机系统所在端为出口端、管道流量检测装置(16)所在端为入口端，所述直通阀体(1)的长条形滑槽纵向两相对端分别设置传感器定位槽，每个传感器定位槽中安装一个碰撞检测传感器(11)，两个碰撞检测传感器(11)的传感面分别与滑块(2)纵向两端相对，且位于滑块(2)滑动范围的两个极限位置处，当滑块(2)滑动至使得可动阀芯(4)与固定阀芯(5)紧密贴合时，滑块(2)一端的端面与出口端对应的碰撞检测传感器(11)的传感面接触，同时滑块(2)底部的方柱与直通阀体(1)的滑动贯通槽对应侧的壁面抵触，此时，所述直通型节流阀关闭；当滑块(2)滑动至阀门最大开度时，滑块(2)另一端的端面与入口端对应的碰撞检测传感器(11)的传感面接触，同时滑块(2)底部的方柱与直通阀体(1)的滑动贯通槽对应侧的壁面抵触。

5.如权利要求2所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述固定阀芯(5)和可动阀芯(4)均采用斜坡式台阶形结构，二者的斜坡相互平行且能够紧密贴合，且二者的斜坡紧密贴合时，该直通型节流阀关闭；其中，可动阀芯(4)与出口端和入口端对应的端面分别为可动阀芯前端面(401)和可动阀芯后端面(405)，其斜坡式台阶面从入口端向出口端依次为：可动阀芯水平面Ⅰ(402)、可动阀芯斜面(403)和可动阀芯水平面Ⅱ(404)；固定阀芯(5)与出口端和入口端对应的端面分别为固定阀芯前端面(505)和固定阀芯后端面(501)，其斜坡式台阶面从入口端向出口端依次为：固定阀芯水平面Ⅱ(504)、固定阀芯斜面(503)和固定阀芯水平面Ⅰ(502)；所述可动阀芯前端面(401)、可动阀芯后端面(405)、固定阀芯前端面(505)和固定阀芯后端面(501)均垂直于所述直通阀体(1)的轴向；所述可动阀芯水平面Ⅰ(402)、可动阀芯水平面Ⅱ(404)、固定阀芯水平面Ⅱ(504)和固定阀芯水平面Ⅰ(502)的法向相互平行且均与直通阀体(1)轴向垂直；可动阀芯斜面(403)和固定阀芯斜面(503)的法向相互平行。

6.如权利要求5所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述可动阀芯水平面Ⅱ(404)的纵向长度为可动阀芯水平面Ⅰ(402)的纵向长度的两倍以上，所述固定阀芯水平面Ⅱ(504)纵向长度为固定阀芯水平面Ⅰ(502)纵向长度的两倍以上。

7.如权利要求5所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述可动阀芯斜面(403)和固定阀芯斜面(503)分别与对应可动阀芯水平面Ⅱ(404)和固定阀芯水平面Ⅱ(504)形成的坡面倾角相等且角度范围在15～75度之间。

8.如权利要求5所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述固定阀芯后端面(501)和可动阀芯前端面(401)的最大高度均为h₁，0.5d<h₁<0.6d；所述固定阀芯前端面(505)和可动阀芯后端面(405)的最大高度均为h₂，0.2d<h₂<0.3d，其中，d为直通阀体(1)的内径。

9.如权利要求2所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述可动阀芯(4)沿纵向的长度和沿横向的宽度均大于直通阀体(1)上滑动贯通槽对应的长度和宽度，以满足在滑动范围内任意滑动均能使得可动阀芯(4)遮盖住整个滑动贯通槽。

10.如权利要求2所述的平行直滑式双阀芯直通型节流阀，其特征在于，所述滑块(2)为长方体结构，其沿纵向的长度和沿横向的宽度均大于直通阀体(1)上滑动贯通槽对应的长度和宽度，以满足滑块(2)在滑动范围内任意滑动均能使得滑块(2)遮盖住整个滑动贯通槽。

Images