CN112081994A - 一种绕轴转角对冲式节流元件及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于节流降压相关技术领域，并具体公开了一种绕轴转角对冲式节流元件及其应用。该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设数量的径向通孔，径向通孔沿径向方向贯穿节流元件，并且每两个径向通孔为一组，通过设置在节流元件中心的轴向通孔相连接；同时该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设对数的旋转凹槽和直凹槽，每对旋转凹槽或直凹槽沿轴向对称设置，旋转凹槽沿节流元件外壁绕轴旋转90度，直凹槽在节流元件外壁沿轴向分布，旋转凹槽的一端与直凹槽连接，该旋转凹槽的另一端与径向通孔连接。本发明使得介质经历分流、直角转弯和对冲过程，并通过不断重复上述过程，将高压降转化成多级可控的小压降，进一步提高压降效果和耗能效果。

Description

一种绕轴转角对冲式节流元件及其应用

技术领域

本发明属于节流降压相关技术领域，更具体地，涉及一种绕轴转角对冲式节流元件及其应用。

背景技术

调节阀是一种广泛应用于电站、冶金、石化等高温高压领域中的控制装置，主要作用是调节压力、流量等参数。

调节阀工作于高温高压降的严酷工况下，介质流经节流元件时由于流通面积的突然减小会使得介质的流速非常大，对调节阀的金属表面造成冲刷破坏，引起振动噪声等问题。工况下介质压力和速度剧烈波动会引起剧烈振动和噪声，导致调节阀使用寿命缩短；同时该工况下介质很容易产生闪蒸和空化现象，闪蒸和空化会对调节阀的金属材料产生严重的破坏，影响调节阀的正常运行和使用寿命。

因此需要能够在有效降低介质速度和压力的同时保证较大流量的节流元件及调节阀，将高压降分解为多级可控小压降，从而有效的减小振动和噪声的发生以及闪蒸和空化的发生，有效提高调节阀的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种绕轴转角对冲式节流元件及其应用，其中该元件使得介质经历分流、直角转弯和对冲过程，并通过不断重复上述过程，将高压降转化成多级可控的小压降，进一步提高压降效果和耗能效果，消耗介质的动能从而有效降低介质在节流元件中的流速。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种绕轴转角对冲式节流元件，该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设数量的径向通孔，所述径向通孔沿径向方向贯穿所述节流元件，并且每两个所述径向通孔为一组，通过设置在所述节流元件中心的轴向通孔相连接；同时该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设对数的旋转凹槽和直凹槽，每对旋转凹槽或直凹槽沿轴向对称设置，所述旋转凹槽沿所述节流元件外壁绕轴旋转90度，所述直凹槽在所述节流元件外壁沿轴向分布，所述旋转凹槽的一端与所述直凹槽连接，该旋转凹槽的另一端与所述径向通孔连接；将介质流入的直凹槽定义为进口凹槽，同时将介质流出的直凹槽定位为出口凹槽，工作时，介质分为两股从两个所述进口凹槽流入，经过所述旋转凹槽后进入所述径向通孔，然后沿所述轴向通孔从下一个径向通孔流出，再依次经过所述旋转凹槽、直凹槽和旋转凹槽后对冲进入下下个径向通孔，如此往复直至从所述出口凹槽流出，从而通过分流、直角转弯和对冲实现降压作用。

作为进一步优选地，所述径向通孔的直径沿所述介质流动的方向逐渐增大。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，该多级降压调节阀包括阀体、降压组件、阀杆和阀盖，其中：所述阀体的两侧分别设置有调节阀进口和调节阀出口，其中心设置有内腔，所述调节阀进口与所述内腔连通；所述内腔设置有降压组件，所述降压组件包括预设数量的节流盘片以及阀座，相邻两层所述节流盘片叠合构成预设数量的节流孔，该节流孔内部设置有所述绕轴转角对冲式节流组件，所述阀座设置在所述节流盘片的下方；所述阀杆可轴向移动地定位在所述阀体中，同时所述阀杆上制有与所述降压组件和阀座配合的阀芯；所述阀盖设置在所述阀体的顶部，并设置有动力组件，用于带动所述阀杆沿轴向升降，以控制所述调节阀的开度。

作为进一步优选地，所述降压组件中相邻两层所述节流盘片叠合构成预设数量的内节流孔、外节流孔和对冲流道，每两个相邻的所述外节流孔为一组，通过所述对冲流道与一个所述内节流孔连接，进而通过对冲进一步提高降压作用。

作为进一步优选地，所述内节流孔和外节流孔的内部均设有绕轴转角对冲式节流元件。

作为进一步优选地，所述节流孔的一端设有固定所述绕轴转角对冲式节流元件的凸台，使得该节流孔与所述绕轴转角对冲式节流元件过盈配合。

作为进一步优选地，各个所述节流盘片通过钎焊方式加工成一个整体。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明提供了一种绕轴转角对冲式节流元件，该元件通过设置沿轴向方向对称布置的旋转凹槽和直凹槽，使得介质经历分流、直角转弯和对冲过程，并通过不断重复上述过程，将高压降转化成多级可控的小压降，进一步提高压降效果和耗能效果，消耗介质的动能从而有效降低介质在节流元件中的流速；

2.同时，本发明提供了一种基于绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，其通过在节流孔内部设置绕轴转角对冲式节流元件，能够将介质速度限制在一定范围之内，在保证满足将较高压降转化成多级小压降要求的同时又能在工作时保证较大的流量，从而有效避免空化现象的发生，提高多级降压调节阀的抗汽蚀性，同时降低噪声和振动，提高多级降压调节阀的使用寿命，使调节阀能够在高温高压差的严酷工况下工作；

3.尤其是，本发明通过对多级抗压调节阀中的降压组件结构进行优化，利用对冲流道将两个外节流孔连接，从而通过对冲作用进一步提高降压效果。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例构建的绕轴转角对冲式节流元件的结构示意图；

图2(a)是图1中绕轴转角对冲式节流元件的右视图；

图2(b)是图1中绕轴转角对冲式节流元件的主视图；

图2(c)是图1中绕轴转角对冲式节流元件的剖视图；

图3是按照本发明优选实施例构建的基于绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀的结构示意图；

图4是图3中降压组件的结构示意图；

图5是图3中降压组件的纵剖视图；

图6是图3中降压组件的横剖视图；

图7是节流盘片的结构示意图；

图8是节流盘片的立体结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-阀体，2-阀盖，3-阀杆，4-阀芯，5-降压组件，6-调节阀进口，7-调节阀出口，8-第一节流盘片，9-第二节流盘片，10-第三节流盘片，11-第四节流盘片，12-第五节流盘片，13-绕轴转角对冲式节流元件，14-第三对冲流道，15-第二对冲流道，16-第一对冲流道，17-第一直凹槽，18-第一旋转凹槽，19-第二旋转凹槽，20-第二直凹槽，21-第三旋转凹槽，22-第一通孔，23-第二通孔，24-第三通孔，25-第四通孔，26-第一轴向通孔，27-外节流孔，28-内节流孔，29-第三直凹槽，30-第二轴向通孔，31-连接孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提供了一种绕轴转角对冲式节流元件，该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设数量的径向通孔，径向通孔沿径向方向贯穿节流元件，并且每两个径向通孔为一组，通过设置在节流元件中心的轴向通孔相连接；同时该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设对数的旋转凹槽和直凹槽，每对旋转凹槽或直凹槽沿轴向对称设置，旋转凹槽沿节流元件外壁绕轴旋转90度，直凹槽在节流元件外壁沿轴向分布，旋转凹槽的一端与直凹槽连接，该旋转凹槽的另一端与径向通孔连接；将介质流入的直凹槽定义为进口凹槽，同时将介质流出的直凹槽定位为出口凹槽，工作时，介质分为两股从两个所述进口凹槽流入，经过所述旋转凹槽后进入所述径向通孔，然后沿所述轴向通孔从下一个径向通孔流出，再依次经过所述旋转凹槽、直凹槽和旋转凹槽后对冲进入下下个径向通孔，如此往复直至从所述出口凹槽流出，从而通过分流、直角转弯和对冲实现降压作用。

图1和图2(a)～图2(c)是本发明优选实施例提供的绕轴转角对冲式节流元件的结构示意图，该节流元件沿介质进口到介质出口方向设置的径向通孔依次成为第一通孔22、第二通孔23、第三通孔24、第四通孔25，径向通孔的直径沿介质流动的方向逐渐增大。第一通孔22和第二通孔23之间通过第一轴向通孔26连接，第三通孔24和第四通孔25之间通过第二轴向通孔30连接。介质进口面设有两个沿轴向对称的第一直凹槽17，其作为进口凹槽与第一旋转凹槽18连接，第一旋转凹槽18的另一端与第一通孔22的端口相连接。第二通孔23的端口连接有第二旋转凹槽19，该第二旋转凹槽19另一端连接有第二直凹槽20，第二直凹槽20另一端同样连接有第三旋转凹槽21，该第三旋转凹槽21另一端连接有第三通孔24；第三通孔24连接凹槽和通孔的方式与第一通孔22一致，同样的，第四通孔25连接凹槽和通孔的方式与第二通孔23的一致；并且第三直凹槽29作为出口凹槽。可根据节流元件的使用要求来确定所需通孔和各类凹槽的数量。

介质流经绕轴转角对冲式节流元件时，首先会经历第一级降压即被分流成两股细流，两股细流流入所述节流元件的第一直凹槽17，即进口凹槽，这一过程可有效的减少调节阀入口处的高压介质对金属元件的冲刷并且保证介质的稳定流动。接下来两股细流进入第二级降压即在进入第一旋转凹槽18时发生直角转弯，这一过程可以有效的降低高压流的一部分压力。如图2(a)中①箭头所示，这一过程可以有效的降低高压流的一部分压力。随后两股细流进入第三级降压即从第一旋转凹槽18进入第一通孔22时再一次发生直角转弯，这一过程同样可以有效的降低高压介质的一部分压力；之后两股细流在节流元件第一通孔22内发生对冲即第四级降压，这一过程可以迅速降低高压流的压力，消耗介质的动能，如图2(c)中②箭头所示，这一过程可以迅速降低高压流的压力，消耗介质的动能。两股细流经过对冲后汇合，介质紧接着继续进入下一级降压即通过节流元件内部的第一轴向通孔26进入第二通孔23，介质在第二通孔23内又会被分成两股细流，如图2(c)中③箭头所示。之后介质进入第二旋转凹槽19，经过直角转弯后进入第二直凹槽20，再一次经过直角转弯后进入第三旋转凹槽21，如图2(a)中④箭头所示；之后介质重复上述的降压过程，如图2(a)和图2(c)中⑤⑥⑦箭头所示。入口处的高压经过多级降压逐步降低转化成较小的压力，能量不断耗散，流速降低，流动更加稳定。

绕轴转角对冲式节流元件在介质流动过程中逐级缓冲膨胀，介质能量不断消耗，流体每经过一级降压就会使介质压力降低一个等级，这一过程可以将原本调节阀内的高压降经过逐级降压转化成多级可控的小压降，可以把介质速度限制在一定范围之内从而有效的避免空化现象的发生，提高调节阀的抗汽蚀性，同时降低噪声和振动，提高调节阀的使用寿命。

如图3所示，按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，该多级降压调节阀包括阀体1、降压组件5、阀杆3和阀盖2，其中：阀体1的两侧分别设置有调节阀进口6和调节阀出口7，其中心设置有内腔，调节阀进口6与内腔连通；内腔设置有降压组件5，降压组件设置有中间通孔，并包括预设数量的节流盘片以及阀座，相邻两层节流盘片叠合构成预设数量的节流孔和连接孔31，该节流孔内部设置有绕轴转角对冲式节流组件，并通过连接孔31与降压组件的中间通孔连接，阀座设置在节流盘片的下方；阀杆可轴向移动地定位在阀体中，同时阀杆上制有与降压组件和阀座配合的阀芯；阀盖设置在阀体的顶部，并设置有动力组件，用于带动阀杆沿轴向升降，以控制调节阀的开度。

进一步，如图4～8所示，按照本发明的一个优选实施例，降压组件包括第一节流盘片8、第二节流盘片9、第三节流盘片10、第四节流盘片11和第五节流盘片12，其中第一节流盘片8同时也是降压组件的上压板，第五节流盘片12同时也是降压组件的下压板，为增强降压组件的强度，各个节流盘片通过钎焊方式加工成一个整体。降压组件中相邻两层节流盘片叠合构成预设数量的内节流孔28、外节流孔27、连接孔31和对冲流道，内节流孔28和外节流孔27的内部均设有绕轴转角对冲式节流元件13，并且内节流孔28和外节流孔27的一端设有固定绕轴转角对冲式节流元件的凸台，使得该节流孔与绕轴转角对冲式节流元件过盈配合。每两个相邻的外节流孔27为一组，第一对冲流道16与两个外节流孔27连接，第三对冲流道14与内节流孔28连接，第一对冲流道16与第三对冲流道14通过第二对冲流道15连接，进而通过对冲进一步提高降压作用。外节流孔27的数量是内节流孔28数量的两倍，连接孔31的数量和内节流孔28的数量一致。该降压组件的结构既能满足较高的压降要求，同时又能在工作时保证较大的流量。

本发明提供的基于上述绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀中，介质由调节阀进口6进入，流经降压组件5，介质首先接触到降压组件的外节流孔27，外节流孔27内置有绕轴转角对冲式节流元件13，所以介质流入绕轴转角对冲式节流元件13，在其内部通过重复分流、直角转弯和对冲的过程，将入口处的高压经过多级降压逐步降低；介质从外节流孔27出口一侧流出后，进入对冲流道，在对冲流道内，从外节流孔27流出的两股介质发生对冲，对冲汇合后流入内节流孔28，在对冲流道内介质得以缓冲，使得介质流动更加稳定的同时分摊了一部分压降。紧接着介质流入内节流孔28，内节流孔28内同样置有绕轴转角对冲式节流元件13，在该绕轴转角对冲式节流元件13内介质再一次重复分流、直角转弯和对冲过程，介质压力经过多级降压后已经降为相对较小的压力；调节阀将较大压降转化成多级小压降，有效的避免了空化现象和振动噪声的产生，同时在满足将高压降转化为多级小压降要求的情况下保证了较大的流量，介质经过内圈节流元件和外圈节流元件的降压，已经将调节阀进口处的高压介质转化为压力相对较小的介质；降压后的介质从内圈节流孔流出后流入通孔，通孔同样可以减少振动噪声的发生。介质经过外节流孔27和内节流孔28的降压，已经将调节阀进口6的高压介质转化为压力相对较小的介质；降压后的介质从内节流孔28流出后流入中间通孔，中间通孔同样可以减少振动噪声的发生。

本领域的技术人员容易理解，以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种绕轴转角对冲式节流元件，其特征在于，该节流元件沿轴向方向均匀分布有预设数量的径向通孔，所述径向通孔沿径向方向贯穿所述节流元件，并且每两个所述径向通孔为一组，通过设置在所述节流元件中心的轴向通孔相连接；同时该节流元件沿轴向方向交错分布有预设对数的旋转凹槽和直凹槽，每对旋转凹槽或直凹槽沿轴向对称设置，所述旋转凹槽沿所述节流元件外壁绕轴旋转90度，所述直凹槽在所述节流元件外壁沿轴向分布，所述旋转凹槽的一端与所述直凹槽连接，该旋转凹槽的另一端与所述径向通孔连接；将介质流入的直凹槽定义为进口凹槽，同时将介质流出的直凹槽定位为出口凹槽，工作时，介质分为两股从两个所述进口凹槽流入，经过所述旋转凹槽后进入所述径向通孔，然后沿所述轴向通孔从下一个径向通孔流出，再依次经过所述旋转凹槽、直凹槽和旋转凹槽后对冲进入下下个径向通孔，如此往复直至从所述出口凹槽流出，从而通过分流、直角转弯和对冲实现降压作用。

2.如权利要求1所述的绕轴转角对冲式节流元件，其特征在于，所述径向通孔的直径沿所述介质流动的方向逐渐增大。

3.一种基于如权利要求1或2所述的绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，其特征在于，该多级降压调节阀包括阀体(1)、降压组件(5)、阀杆(3)和阀盖(2)，其中：所述阀体(1)的两侧分别设置有调节阀进口(6)和调节阀出口(7)，其中心设置有内腔，所述调节阀进口(6)与所述内腔连通；所述内腔设置有降压组件(5)，所述降压组件包括预设数量的节流盘片以及阀座，相邻两层所述节流盘片叠合构成预设数量的节流孔，该节流孔内部设置有所述绕轴转角对冲式节流组件，所述阀座设置在所述节流盘片的下方；所述阀杆可轴向移动地定位在所述阀体中，同时所述阀杆上制有与所述降压组件和阀座配合的阀芯(4)；所述阀盖设置在所述阀体的顶部，并设置有动力组件，用于带动所述阀杆沿轴向升降，以控制所述调节阀的开度。

4.如权利要求3所述的基于绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，其特征在于，所述降压组件中相邻两层所述节流盘片叠合构成预设数量的内节流孔、外节流孔和对冲流道，每两个相邻的所述外节流孔为一组，通过所述对冲流道与一个所述内节流孔连接，进而通过对冲进一步提高降压作用。

5.如权利要求4所述的基于绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，其特征在于，所述内节流孔和外节流孔的内部均设有绕轴转角对冲式节流元件。

6.如权利要求3所述的基于绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，其特征在于，所述节流孔的一端设有固定所述绕轴转角对冲式节流元件的凸台，使得该节流孔与所述绕轴转角对冲式节流元件过盈配合。

7.如权利要求3～6任一项所述的基于绕轴转角对冲式节流元件的多级降压调节阀，其特征在于，各个所述节流盘片通过钎焊方式加工成一个整体。

Images