CN112066054B - 直通式活塞驱动智能流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，包括控制阀阀体、毕托管流量测量系统、控制导阀；所述控制阀阀体内部设置有轴对称的流道，驱动活塞通过阀杆连接鼠笼格栅启闭件；所述驱动活塞将阀体内筒分隔成控制上腔及控制下腔；所述控制上腔及控制下腔分别通过控制管路连接控制导阀，所述控制导阀连接毕托管流量测量系统的静压管路和动压管路。本发明通过智能自控流量控制导阀、毕托管流量测量系统、控制管路、控制球阀，利用介质自身压力调节控制上、下腔的压力差值，控制驱动活塞运动，带动鼠笼格栅启闭件进行流量控制调节操作，动作准确，性能可靠。

Description

直通式活塞驱动智能流量控制阀

技术领域

本发明属于阀门领域，特别是涉及到一种直通式活塞驱动智能流量控制阀。

背景技术

目前使用的流量控制阀有直流式活塞驱动流量控制阀或直流式膜片驱动流量控制阀，但是无论直流式活塞驱动流量控制阀还是直流式膜片驱动流量控制阀，在介质流体流过时都会容易产生紊流，且高压水流高速流动可能产生气蚀、震动，对阀体和管道会产生破坏；而且上述流量控制阀也很难实现预先设定并自动调节管道介质参数值的功能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，可智能自动调节预先设定的管道介质参数值，并且具有良好的耐气蚀特性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，包括控制阀阀体、毕托管流量测量系统、控制导阀；

所述控制阀阀体内部设置有轴对称的流道，流道内设有阀体内筒，阀体内筒内设有驱动活塞、阀杆、鼠笼格栅启闭件，所述驱动活塞通过阀杆连接鼠笼格栅启闭件；所述驱动活塞将阀体内筒分隔成控制上腔及控制下腔；

所述控制上腔及控制下腔分别通过控制管路连接控制导阀，由控制导阀的启闭对控制上腔及控制下腔的压差进行控制从而控制驱动活塞的移动；

所述控制导阀连接毕托管流量测量系统的静压管路和动压管路，由静压管路和动压管路的压差对控制导阀的启闭进行控制；

所述毕托管流量测量系统设置于阀体前的介质流体中。

进一步的，所述控制导阀为智能自控流量控制导阀、包括设有进液腔和出液腔的导阀阀体、控制进液腔和出液腔通断的导阀启闭件、连接启闭件的导阀阀杆，与导阀阀体共同构成导阀控制腔的导阀阀盖、设置于导阀控制腔内的膜片驱动装置；所述膜片驱动装置对应导阀阀杆进行驱动，所述导阀控制腔由膜片驱动装置分割为导阀控制上腔和导阀控制下腔，所述导阀控制上腔连接所述毕托管流量测量系统的静压管路，所述导阀控制下腔连接所述毕托管流量测量系统的动压管路；所述进液腔通过第一控制管路连接控制阀阀体的控制上腔，所述出液腔通过第二控制管路连接控制阀阀体的控制下腔。

更进一步的，所述导阀阀体还设有回路腔，所述回路腔通过回路启闭件连接所述进液腔，所述回路腔通过第三控制管路连接所述出液腔。

再进一步，所述第三控制管路穿过所述控制阀阀体。

再进一步优选的，所述第一控制管路、第二控制管路、第三控制管路都设有球阀。

进一步的，所述鼠笼格栅启闭件为多孔环网圆柱体结构。

进一步的，所述鼠笼格栅启闭件为不锈钢启闭件。

进一步的，所述鼠笼格栅启闭件采用金属对金属及金属与橡胶双重密封，控制阀阀体进口处与鼠笼格栅启闭件尾部接触位置设有密封用的O型圈，在鼠笼格栅启闭件头部还设有密封斜面。

进一步的，所述控制阀阀体的内壳设有流线型的导流肋和外壳相连。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过智能自控流量控制导阀、毕托管流量测量系统、控制管路、控制球阀，利用介质自身压力调节控制上、下腔的压力差值，控制驱动活塞运动，带动鼠笼格栅启闭件进行流量控制调节操作，动作准确，性能可靠；

2、本发明优于传统流量控制阀的特点就在于它的结构设计和材料选用使其不怕污水堵塞滑道，不怕结垢现象，不易卡阻；

3、本发明利用毕托管流量测量系统，可智能自动调节预先设定的管道介质参数值，特别适合于野外远程无电源智能自动控制，使之在一定精度内保持恒定，且精度范围也可以进行调整；

4、本发明具有良好的耐气蚀特性，控制阀阀体内壳的筋板（导流肋）兼有整流板的作用，可以分散水流，防止气蚀。同时，也减小了阀门的噪音和活塞的振动。

附图说明

图1本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图。

1、毕托管流量测量系统；2、控制阀阀体；3、智能自控流量控制导阀；

11、静压管路；12、动压管路；20、阀体内筒；201、内壳；202、外壳；

203、下游端面；204、第一连接孔；205、第二连接孔；206、O型圈；

207、密封斜面；21、驱动活塞；22、阀杆；23、控制上腔；24、控制下腔；

25、鼠笼格栅启闭件；26、第一控制管路；27、第二控制管路；

271、第二控制管路支线；28、第三控制管路；29、球阀；

30、导阀阀体；31、进液腔；32、出液腔；33、导阀启闭件；34、膜片驱动装置；

35、导阀控制上腔；36、导阀控制下腔；37、导阀阀杆；38、导阀阀盖；

39、回路腔；40、回路启闭件；41、复位弹簧；42、介质流向。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明发明。

本发明主要利用了毕托管流量测量系统的特性实现阀体控制所需的介质压力调节。毕托管结构及原理为：毕托管有两根细管。一管孔口正对液流方向，90度转弯后液流的动能转化为势能，即毕托管的动压管路；而另一根管开口方向与液流方向垂直，只感应到液体的压力，即毕托管的静压管路；毕托管本身是借测量动压管路与静压管路的压力之差值来计算流速，本发明中利用动压管路与静压管路的压力差实现导阀的启闭控制。

本发明主要包括三部分，即控制阀阀体2、毕托管流量测量系统1、智能自控流量控制导阀3；具体结构如图1、2所示。

毕托管流量测量系统1的结构包括设置于流动介质中的毕托管，以及毕托管上连接智能自控流量控制导阀3的静压管路11和动压管路12；所述静压管路11和动压管路12都设有球阀29；

智能自控流量控制导阀3的结构包括：导阀阀体30，所述导阀阀体30内部设有进液腔31和出液腔32，进液腔31和出液腔32之间设有导阀启闭件33，控制进液腔31和出液腔32的通断，导阀启闭件33下方还设有复位弹簧41；所述导阀启闭件33连接导阀阀杆37；导阀阀体30与导阀阀盖38共同构成导阀控制腔，在导阀控制腔内设置膜片驱动装置34，所述膜片驱动装置34对应导阀阀杆37进行驱动，所述导阀控制腔由膜片驱动装置34分割为导阀控制上腔35和导阀控制下腔36，所述导阀控制上腔35连接所述毕托管流量测量系统1的静压管路11，所述导阀控制下腔36连接所述毕托管流量测量系统1的动压管路12；在进液腔31的上方还设有回路腔39，回路腔39与进液腔31之间设有回路启闭件40。

控制阀阀体2的结构包括：内部设置有轴对称的流道，阀体的内壳201的下游端面203成球形，且内壳201设有流线型的导流肋和外壳202相连，流道内设有阀体内筒20，阀体内筒20内设有驱动活塞21、阀杆22、鼠笼格栅启闭件25，所述鼠笼格栅启闭件25位于控制阀阀体2的进口，可在阀体2的流道内作轴向运动，行程与流道内的介质方向是一致的；所述鼠笼格栅启闭件25为不锈钢的多孔环网圆柱体结构，且采用金属对金属及金属与橡胶双重密封，如图1所示控制阀阀体2进口处与鼠笼格栅启闭件25尾部接触位置设有密封用的O型圈206，O型圈206为橡胶材质，即为所述的金属与橡胶的密封；在鼠笼格栅启闭件25头部还设有密封斜面207，当鼠笼格栅启闭件25向控制阀阀体2进口处移动至头部的密封斜面207与控制阀阀体2进口处相互接触，即会形成金属对金属的密封；所述鼠笼格栅启闭件25在阀体内筒内部通过阀杆22连接所述驱动活塞21；所述驱动活塞21为不锈钢活塞，将阀体内筒分隔成控制上腔23及控制下腔24；在控制阀阀体2进口处设有第一连接孔204，在控制阀阀体2出口处设有第二连接孔205；所述第一连接孔204通过第三控制管路28连接智能自控流量控制导阀3的回路腔39，所述控制上腔23通过第一控制管路26连接所述智能自控流量控制导阀3的进液腔31，所述第二连接孔205通过第二控制管路27连接所述智能自控流量控制导阀3的出液腔32，所述第二控制管路27设有第二控制管路支线271连接所述控制下腔24。

上述各控制管路都设有球阀29。

本发明中所述的控制阀阀体2连接在介质管路中，介质从第一连接孔204通过第三控制管路28进入智能自控流量控制导阀3的回路腔39，回路腔39与进液腔31之间的回路启闭件40开启，介质进入进液腔31，通过进液腔31进入控制阀阀体2的控制上腔23；另外介质从第二连接孔205通过第二控制管路27、第二控制管路支线271进入控制下腔24，同时进入智能自控流量控制导阀3的出液腔32；当智能自控流量控制导阀3的导阀启闭件33打开，进液腔31和出液腔32导通，控制上腔23和控制下腔24的压力平衡。

当介质流速增强时，由于毕托管置于流动的介质中，按介质流向42的方向放置在控制阀阀体2的进口前，动压管路12的压力大于静压管路11的压力，因此智能自控流量控制导阀3的导阀控制下腔36压力大于导阀控制上腔35，膜片驱动装置34向上移动，对导阀阀杆37的压力减小，导阀启闭件33在复位弹簧41的作用下向上移动，进液腔31和出液腔32之间的通道减小直至关闭；同时控制阀阀体2的控制上腔23的压力上升大于控制下腔24的压力，驱动活塞21向下腔移动，带动鼠笼格栅启闭件25向阀体进口移动，使介质进液逐渐减少，直至鼠笼格栅启闭件25将制阀阀体2进口密封关闭。

当介质流速降低时，动压管路12的压力减小，因此智能自控流量控制导阀3的导阀控制下腔36压力逐渐减小，膜片驱动装置34向下移动，对导阀阀杆37的压力增大，导阀启闭件33在导阀阀杆37的作用下向下移动，进液腔31和出液腔32之间的通道逐渐打开，介质从进液腔31进入出液腔32，然后通过第二控制管路27、第二控制管路支线271进入控制下腔24，控制下腔24的压力增加，驱动活塞21向上腔移动，带动鼠笼格栅启闭件25向远离阀体进口方向移动，使进液逐渐增多，直至压力平衡。

如上所述，本发明的调节功能是靠鼠笼格栅启闭件25在控制阀阀体2内作轴向运动来实现的，它的行程与管内介质流动方向是一致的。介质从轴向弧状进入 ，由于流道为轴对称形，流体流过时不会产生紊流。流道面积的改变是通过鼠笼格栅启闭件25沿管道轴向做直线运动实现。由于鼠笼格栅启闭件25是鼠笼格栅圆柱体结构，无论流量控制启闭件在何位置，阀腔内的水无论流量控制启闭件运动到任何位置，阀腔内无论任何位置的水流断面均为环状，水流从鼠笼格栅圆柱体进入外壳，流体流过时不会产生紊流。从而达到最佳防气蚀，从而避免因调流而可能产生的气蚀对阀体和管道的破坏。

本发明具有高流通能力，开度与流量成线性关系，能有效地避免气蚀和震动。内壳有流线型的导流肋和外壳相连，不锈钢活塞驱动件和不锈钢流量控制启闭件被可靠导引滑动，杜绝产生倾斜或运行不畅。内壳上游的端面成球形，使水流形成一个渐变过程，另外本发明利用阀体内筒与驱动活塞21及鼠笼格栅启闭件25组合，分别将阀内控制部分分隔成控制上腔及控制下腔，通过导阀、毕托管流量测量系统1、控制管路、球阀29，利用介质自身压力调节控制上、下腔的压力差值，驱动活塞运动，带动鼠笼格栅启闭件25进行流量控制调节操作，并能智能自动控制（特别适合于野外远程无电源智能自动控制），动作准确，性能可靠。流量控制启闭件采用金属对金属及金属与橡胶双重密封，实现双向气泡级密封。因此从而达到密封系统使用寿命长，关闭严密。

由于流量控制启闭件的鼠笼格栅圆柱体结构特殊，根据运行工况的不同，阀的过水特性可以达到最佳的调压效果。具有截弯取直和沿端座下游横截面突然放大结构，从而消除气蚀破坏。同时启闭时水头损失非常小，完全开启时阻力小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，包括控制阀阀体、毕托管流量测量系统、控制导阀；

所述控制阀阀体内部设置有轴对称的流道，流道内设有阀体内筒，阀体内筒内设有驱动活塞、阀杆、鼠笼格栅启闭件，所述驱动活塞通过阀杆连接鼠笼格栅启闭件；所述驱动活塞将阀体内筒分隔成控制上腔及控制下腔；

所述控制上腔及控制下腔分别通过控制管路连接控制导阀，由控制导阀的启闭对控制上腔及控制下腔的压差进行控制从而控制驱动活塞的移动；

所述控制导阀连接毕托管流量测量系统的静压管路和动压管路，由静压管路和动压管路的压差对控制导阀的启闭进行控制；

所述毕托管流量测量系统设置于阀体前的介质流体中；

所述控制导阀为智能自控流量控制导阀、包括设有进液腔和出液腔的导阀阀体、控制进液腔和出液腔通断的导阀启闭件、连接启闭件的导阀阀杆，与导阀阀体共同构成导阀控制腔的导阀阀盖、设置于导阀控制腔内的膜片驱动装置；所述膜片驱动装置对应导阀阀杆进行驱动，所述导阀控制腔由膜片驱动装置分割为导阀控制上腔和导阀控制下腔，所述导阀控制上腔连接所述毕托管流量测量系统的静压管路，所述导阀控制下腔连接所述毕托管流量测量系统的动压管路；所述进液腔通过第一控制管路连接控制阀阀体的控制上腔，所述出液腔通过第二控制管路连接控制阀阀体的控制下腔；

所述导阀阀体还设有回路腔，所述回路腔通过回路启闭件连接所述进液腔；在控制阀阀体进口处设有第一连接孔，在控制阀阀体出口处设有第二连接孔；所述第一连接孔通过第三控制管路连接智能自控流量控制导阀的回路腔，所述第二连接孔通过第二控制管路连接所述智能自控流量控制导阀的出液腔；

所述控制阀阀体连接在介质管路中，介质从第一连接孔通过第三控制管路进入智能自控流量控制导阀的回路腔，回路腔与进液腔之间的回路启闭件开启，介质进入进液腔，通过进液腔进入控制阀阀体的控制上腔；另外介质从第二连接孔通过第二控制管路、第二控制管路支线进入控制下腔，同时进入智能自控流量控制导阀的出液腔；当智能自控流量控制导阀的导阀启闭件打开，进液腔和出液腔导通，控制上腔和控制下腔的压力平衡；

当介质流速增强时，由于毕托管置于流动的介质中，按介质流向的方向放置在控制阀阀体的进口前，动压管路的压力大于静压管路的压力，因此智能自控流量控制导阀的导阀控制下腔压力大于导阀控制上腔，膜片驱动装置向上移动，对导阀阀杆的压力减小，导阀启闭件在复位弹簧的作用下向上移动，进液腔和出液腔之间的通道减小直至关闭；同时控制阀阀体的控制上腔的压力上升大于控制下腔的压力，驱动活塞向下腔移动，带动鼠笼格栅启闭件向阀体进口移动，使介质进液逐渐减少，直至鼠笼格栅启闭件将制阀阀体进口密封关闭；

当介质流速降低时，动压管路的压力减小，因此智能自控流量控制导阀的导阀控制下腔压力逐渐减小，膜片驱动装置向下移动，对导阀阀杆的压力增大，导阀启闭件在导阀阀杆的作用下向下移动，进液腔和出液腔之间的通道逐渐打开，介质从进液腔进入出液腔，然后通过第二控制管路、第二控制管路支线进入控制下腔，控制下腔的压力增加，驱动活塞向上腔移动，带动鼠笼格栅启闭件向远离阀体进口方向移动，使进液逐渐增多，直至压力平衡。

2.根据权利要求1所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述第三控制管路穿过所述控制阀阀体。

3.根据权利要求1所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述各控制管路都设有球阀。

4.根据权利要求1所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述鼠笼格栅启闭件为多孔环网圆柱体结构。

5.根据权利要求1所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述鼠笼格栅启闭件为不锈钢启闭件。

6.根据权利要求1所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述鼠笼格栅启闭件采用金属对金属及金属与橡胶双重密封，控制阀阀体进口处与鼠笼格栅启闭件尾部接触位置设有密封用的O型圈，在鼠笼格栅启闭件头部还设有密封斜面。

7.根据权利要求1所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述控制阀阀体的内壳设有流线型的导流肋和外壳相连。

8.根据权利要求1或7所述的一种直通式活塞驱动智能流量控制阀，其特征在于，所述控制阀阀体的内壳上游的端面成球形。

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