CN112610740B - 一种机械自力式恒流量控制组合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械自力式恒流量控制组合装置，包括粗调单元和精调单元，粗调单元包括粗调增压室、安装在所述粗调增压室内部的第一整流板和粗调阀芯、与所述粗调阀芯相连的第一弹性件；精调单元与所述粗调单元相连，包括与所述粗调增压室相连为一体的精调增压室，安装在所述精调增压室内的支座，与所述支座相连的衡压管、第二整流板和第二弹性件，以及与第二弹性件相连的精调阀芯。本发明可应用于较宽的压力波动范围，对压力波动较大的工况具有较高适应性，实现精度较高的流量恒定。相比于传统恒流量设备，可以保证其服务的设备流量稳定在设定区间，有效减少因流体流量波动对设备产生的反复冲击，增加系统各部分设备使用寿命，具有较高的经济性。

Description

一种机械自力式恒流量控制组合装置

技术领域

本发明涉及自力式流量控制技术领域，特别是一种机械自力式恒流量控制组合装置。

背景技术

在供热、空调、供水等复杂管道运输系统中，需要均衡合理地输送和分配流体流量，保持管道内部流量准确和稳定，由于流体输送压力变化对流量产生影响，造成流量分配不均匀，为此人们发明了许多恒流量设备，在航空航天、机床液压、空调、供暖、燃气运输等系统中大量使用此类设备，以确保在输送压力发生变化时，仍然能够维持管道内部流体流量相对恒定，从而保证系统稳定运行。机械自力式恒流量控制装置属于恒流量控制阀的一类产品，专门应用于需要控制流量的流体管网系统。

发明内容

本部分目的在于概述本发明实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的自力式恒流量控制装置中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的问题在于需要一种机械自力式恒流量控制组合装置，解决管道运输中由于流体的输送压力变化对流量产生影响，造成流量输送及分配不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种机械自力式恒流量控制组合装置，其包括：粗调单元和精调单元，粗调单元包括粗调增压室、安装在所述粗调增压室内部的第一整流板和粗调阀芯、与所述粗调阀芯相连的第一弹性件；精调单元与所述粗调单元相连，包括与所述粗调增压室相连为一体的精调增压室，安装在所述精调增压室内的支座，与所述支座相连的衡压管、第二整流板和第二弹性件，以及与第二弹性件相连的精调阀芯。

所述粗调增压室一端设有进口，另一端与所述精调增压室相连，流体由粗调增压室进入精调增压室的部分为次级进口；所述粗调增压室直径大于所述次级进口直径，所述次级进口直径大于所述进口直径；

所述第一整流板固定安装在所述粗调增压室内部中间，所述第一整流板上设有若干第一流通孔；所述粗调阀芯为圆台状，其安装于所述次级进口处，所述粗调阀芯圆面较大的一端位于粗调增压室内，另一端位于精调增压室内并与第一弹性件相连；

所述精调阀包括精调阀芯、精调阀芯挡环，所述精调阀芯与所述支座之间均匀分布连接有若干第二弹性件；

所述精调阀芯挡环与所述精调增压室内壁固定并密封连接，所述精调阀芯套接在所述精调阀芯挡环内，所述精调阀芯两端侧面还均匀分布有若干定位挡块,所述精调阀芯可在一定范围内沿轴向移动；

所述精调阀芯中间沿轴向设有第三流通孔，所述精调阀芯侧壁还设有若干流通槽,所述流通槽呈均匀圆周分布，且所述流通槽的高度各不相同，呈均匀梯度变化，所述精调阀芯上下直径一致，且所述精调阀芯侧壁上除了流通槽的其他部分与所述精调阀芯挡环之间为密封状态。

作为本发明所述机械自力式恒流量控制组合装置的一种优选方案，其中：所述支座为叶栅型并安装在精调增压室内靠近次级进口的一端，所述支座朝向粗调增压室的一面上固定连接有第二整流板，所述第二整流板上设有若干第二流通孔，所述第二整流板与第一弹性件相连。

作为本发明所述机械自力式恒流量控制组合装置的一种优选方案，其中：所述支座另一面中间安装有衡压管，所述衡压管从所述精调增压室侧壁延伸而出并连通到所述粗调增压室。

作为本发明所述机械自力式恒流量控制组合装置的一种优选方案，其中：所述第二弹性件的灵敏度高于所述第一弹性件，所述粗调阀芯与支座之间以第一导向杆连接，所述精调阀芯与支座之间以若干第二导向杆连接，所述第一弹性件套接在第一导向杆上，所述第二弹性件套接在第二导向杆上。

作为本发明所述机械自力式恒流量控制组合装置的一种优选方案，其中：所述精调增压室一端与所述粗调增压室相连，另一端为出口,所述出口的直径与粗调增压室一端进口的直径一致。

本发明有益效果为：本发明根据实际生产过程中技术需要，随着压力变化装置内部机械运动控制流体流通面积，实现流量相对恒定的自力式恒流量控制组合装置，有效保持管道内部流量的准确和稳定，不易受到影响而产生分配不均的问题；本发明可应用于较宽的压力波动范围，对较大压力波动范围下需要进行流体流量恒定的工况具有较高适应性，实现精度较高的流量恒定；流体通过传统恒流量装置调节后流量波动误差范围约在5％-8％之间。同工况下，流体通过本发明装置后流量波动误差范围预估约在3％-5％之间，本装置恒定流量控制效果将优于传统恒流量装置；流体流过本装置后，流量波动更小，相比于传统恒流量设备，可以保证其服务的设备流量稳定在设定区间，且能够有效减少因流体流量波动对设备产生的反复冲击，提高系统各部分设备使用寿命，具有较高的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为机械自力式恒流量控制组合装置的内部结构立体图。

图2为机械自力式恒流量控制组合装置的剖面及流体流通方式图。

图3为机械自力式恒流量控制组合装置的内部结构另一个视角的立体图。

图4为机械自力式恒流量控制组合装置的内部流体流通面积示意图

图5为机械自力式恒流量控制组合装置内部粗调阀芯、精调阀芯与弹簧支座的连接方式图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1～5，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种机械自力式恒流量控制组合装置，其对较大压力波动范围下需要进行流体流量恒定的工况具有较高适应性，能实现精度较高的流量恒定。

所述机械自力式恒流量控制组合装置包括能对进入流体流量进行初步控制调节的粗调单元100，与粗调单元100连接为一体并能对流体流量更精确地控制从而使流量达到稳定的精调单元200。

粗调单元100，包括粗调增压室101、安装在粗调增压室101内部的第一整流板102和粗调阀芯103、与粗调阀芯103相连的第一弹性件104。

其中，第一弹性件104为压缩弹簧，其根据管道内流通的流体流量可能产生的变化值而选择，第一弹性件104在流体流量保持稳定时仍具有一定的压缩量，预压缩量由压差范围及弹簧行程确定。一定的预压缩量可以使得粗调阀芯103保持常开状态，防止流体压力较大时，粗调阀芯103与管道内壁完全贴合导致装置失效。考虑到经济性及实用性，粗调装置中可选择相对较低灵敏度弹簧。

此外，粗调增压室101一端设有进口101a，另一端与精调增压室201相连，流体由粗调增压室101进入精调增压室201的部分为次级进口101b；粗调增压室101直径大于所述次级进口101b直径，次级进口101b直径大于进口101a直径。

进一步的，第一整流板102固定安装在粗调增压室101内部中间，第一整流板102上设有若干第一流通孔102a；粗调阀芯103为圆台状，其安装于次级进口101b处，粗调阀芯103圆面较大的一端位于粗调增压室101内，另一端位于精调增压室201内并与第一弹性件104相连。

基于上述，粗调单元100的工作原理为：当流体从进口101a进入粗调增压室101时，第一整流板102可使流体均匀分布于粗调增压室流通通道；粗调增压室101口径大小的变化使得流体流通直径突然扩大，将流体动能转化为压力能。当流体压力增大时，粗调阀芯103与阀座之间流体的流速增加，流量增大，同时流体作用于粗调阀芯103上的压力大于第一弹性件104的压缩力，粗调阀芯103在流体压力作用下向流动方向移动，粗调阀芯103与阀座之间的流体流通截面积减小，流量减少，直到作用于粗调阀芯103上的流体压力等于第一弹性件104的预压缩力，粗调阀芯103停止移动，流量稳定；同理，流体压力减小时，粗调阀芯103与阀座之间的流速减小，流量减小，同时流体作用于粗调阀芯103上的压力小于第一弹性件104的压缩力，粗调阀芯103在第一弹性元件104的作用下向流动反方向移动，粗调阀芯103与阀座之间的流体流通截面积增大，流量增大，直到作用于粗调阀芯103上的流体压力等于第一弹性件104的压缩力，粗调阀芯103停止移动，流量稳定。

上述粗调单元100在流体压力增加或减小的工况下，通过调整粗调阀芯103与阀座之间流通面积的减小或增大，保证流量初步恒定。

然而，流体流经粗调增压室101后，由于压力变化范围较大时，以及粗调增压室101和其内部各部件的外形曲线等因素，流量控制的结果必然有一定的调整误差，使得流量稳定值与预期值存在一定的偏差。因此，通过精调单元200对流量进一步控制，缩小偏差。

精调单元200，包括与粗调增压室101相连为一体的精调增压室201，安装在精调增压室201内的支座202，与支座202相连的衡压管203、第二整流板204和第二弹性件205，以及与第二弹性件205相连的精调阀206。

具体的，支座202为叶栅型并安装在精调增压室201内靠近次级进口101b的一端，支座202朝向粗调增压室101的一面上固定连接有第二整流板204，第二整流板204上设有若干第二流通孔204a，第二整流板204与第一弹性件104相连。支座202另一面中间安装有衡压管203，衡压管203从精调增压室201侧壁延伸而出并连通到粗调增压室101。支座202通过衡压管203连接粗调增压室101，使得粗调阀芯103通过弹簧传递给支座202的压力与粗调增压室101内的压力相互平衡抵消，降低装置收到的流动冲击，提高装置寿命。

进一步的，精调阀206包括精调阀芯206a、精调阀芯挡环206b，精调阀芯206a与支座202之间均匀分布连接有若干第二弹性件205。精调阀芯挡环206b与精调增压室201内壁固定并密封连接，精调阀芯206a套接在精调阀芯挡环206b内，精调阀芯206a两端侧面还均匀分布有若干定位挡块206a-1，精调阀芯206a可在一定范围内沿轴向移动。精调阀芯206a中间沿轴向设有第三流通孔206a-2，精调阀芯206a侧壁还设有若干流通槽206a-3,流通槽206a-3呈均匀圆周分布，且流通槽206a-3的高度各不相同，呈均匀梯度变化，精调阀芯206a上下直径一致，且精调阀芯206a侧壁上除了流通槽206a-3的其他部分与精调阀芯挡环206b之间为密封状态。

其中，第二弹性件205采用灵敏度较高的拉力弹簧，在保证精调阀芯206a稳定性的同时，确保精调阀芯206a在轴向上对应压力变化下的精确位移,定位挡块206a-1设置在精调阀芯206a两端，确保精调阀芯206a在预定范围内移动而不会过度伸长失去弹簧特性；精调阀芯206a中部的第三流通孔206a-2，使部分流体可以流过，避免流体完全从侧面的流通槽206a-3流出，影响实际流体的流量精度，需要注意的是，该孔的大小决定精调阀芯受力面积，不宜过大，且孔的尺寸与精调弹簧的选取有一定关系，可根据实际情况确定。

再进一步的，精调阀芯挡环206b与流体流通管壁相固连，且要求精调阀芯挡环206a-1与管壁之间密封，不允许有流体从挡环与管壁之间流过，在保证精调阀芯206a与精调阀芯挡环206b之间的相对滑移的同时，要求精调阀芯挡环206b与精调阀芯206a壁面之间的密封性能良好，当精调阀芯挡环206b处于精调阀芯206a最前端时，要求流体仅能从第三流通孔206a-2中流过。

为使本装置能够适用于不同流量的不同种类流体流动过程中的流量控制，精调阀芯206a侧面流通槽206a-3的数量、尺寸、形状可根据实际需求改进。

基于上述，精调单元200的工作原理为：当流体流入精调单元200，第二整流板204可使流体均匀分布于精调增压室201的流通槽206a-3。当流体压力增大时，流通槽206a-3中流体的流速增加，流量增大，同时流体作用于精调阀芯206a上的压力大于第二弹性件205的初张力，精调阀芯206a在流体压力作用下向流动方向移动，精调阀芯挡环206b挡住部分流通槽206a-3，流体流通截面积减小，流量减少，直到作用于精调阀芯206a上的流体压力等于第二弹性件205的拉伸弹簧力值，精调阀芯206a停止移动，流量稳定；同理，流体压力减小时，流通槽206a-3中流体的流速减小，流量减少，同时流体作用于精调阀芯206a上的压力小于第二弹性件205的拉力，精调阀芯206a在第二弹性元件205的作用下向流动反方向移动，精调阀芯挡环206b释放部分流通槽206a-3，流通槽206a-3中流体的流通截面积增大，流量增大，直到作用于精调阀芯206a上的流体压力等于第二弹性件205的拉力，精调阀芯206a停止移动，流量稳定。

上述精调单元200在流体压力增加或减小的工况下，通过调整精调阀芯挡环206b与精调阀芯206a之间相对位置，改变可流通流体的流通槽206a-3数量及其流通面积，使得精调阀芯206a流通面积发生较精细的变化，保证流量精确恒定。

此外，第二弹性件205的灵敏度高于第一弹性件104，粗调阀芯103与支座202之间以第一导向杆D-1连接，精调阀芯206a与支座202之间以若干第二导向杆D-2连接，第一弹性件104套接在第一导向杆D-1上，第二弹性件205套接在第二导向杆D-2上。设置第一导向杆D-1和第二导向杆D-2的目的是防止粗调阀芯103和精调阀芯206a在压力作用下产生轴向上的偏移。参照图5，为第一导向杆D-1和第二导向杆D-2的一种实施方式，粗调阀芯103与精调阀芯206a上均设有用于安装导向杆的圆孔，防止阀芯脱出，第一导向杆D-1和第二导向杆D-2的实际长度可依据弹簧的伸缩量等因素进行改进，也可在第一导向杆D-1和第二导向杆D-2的末端加装限位块等；在其他方案中，第一导向杆D-1和第二导向杆D-2也可设为伸缩杆，分别与粗调阀芯103与精调阀芯206a固定连接。需说明的是，实施例所述及图示中所给的方案仅为例示性的，实际实施方案不限这几种。

在该实施例中，第一整流板102、第二整流板204均采用中部实心，边缘开孔的方式。对于第一整流板102，此开孔方式主要考虑管内流体流动特性，中间部分流体流动速度较快，中部实心能够有效阻挡来流，使均匀分布，同时减少流体流动对于粗调阀芯103的冲蚀；对于第二整流板204，此开孔方式同样考虑流动特性，中部实心能够保证流体在精调增压室201内的流动向边缘分散，避免来流速度过快，从精调阀芯206a中部孔急速流过。为了使流体流通面积不产生过多的变化，以及考虑到配件的实施难度和适用性，精调增压室201一端出口201a的直径与粗调增压室101一端进口101a的直径一致。

本发明可应用于较宽的压力波动范围，对压力波动较大的工况具有较高适应性，实现精度较高的流量恒定；流体通过传统恒流量装置调节后流量波动误差范围约在5％-8％之间。同工况下，流体通过本发明装置后流量波动误差范围预估约在3％-5％之间，本装置恒定流量控制效果将优于传统恒流量装置；流体流过本装置后，流量波动更小，相比于传统恒流量设备，能够有效减少因流体压力波动对设备产生的反复冲击，系统各部分设备使用寿命均会有所增加，具有较高的经济性。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种机械自力式恒流量控制组合装置，其特征在于：包括，

粗调单元(100)，包括粗调增压室(101)、安装在所述粗调增压室(101)内部的第一整流板(102)和粗调阀芯(103)、与所述粗调阀芯(103)相连的第一弹性件(104)；以及与所述粗调单元(100)相连的精调单元(200)，

精调单元(200)，包括与所述粗调增压室(101)相连为一体的精调增压室(201)，安装在所述精调增压室(201)内的支座(202)，与所述支座(202)相连的衡压管(203)、第二整流板(204)和第二弹性件(205)，以及与第二弹性件(205)相连的精调阀(206)，

所述粗调增压室(101)一端设有进口(101a)，另一端与所述精调增压室(201)相连，流体由粗调增压室(101)进入精调增压室(201)的部分为次级进口(101b)；所述粗调增压室(101)直径大于所述次级进口(101b)直径，所述次级进口(101b)直径大于所述进口(101a)直径；

所述第一整流板(102)固定安装在所述粗调增压室(101)内部中间，所述第一整流板(102)上设有若干第一流通孔(102a)；所述粗调阀芯(103)为圆台状，其安装于所述次级进口(101b)处，所述粗调阀芯(103)圆面较大的一端位于粗调增压室(101)内，另一端位于精调增压室(201)内并与第一弹性件(104)相连；

所述精调阀(206)包括精调阀芯(206a)、精调阀芯挡环(206b)，所述精调阀芯(206a)与所述支座(202)之间均匀分布连接有若干第二弹性件(205)；

所述精调阀芯挡环(206b)与所述精调增压室(201)内壁固定并密封连接，所述精调阀芯(206a)套接在所述精调阀芯挡环(206b)内，所述精调阀芯(206a)两端侧面还均匀分布有若干定位挡块(206a-1),所述精调阀芯(206a)可在一定范围内沿轴向移动；

所述精调阀芯(206a)中间沿轴向设有第三流通孔(206a-2)，所述精调阀芯(206a)侧壁还设有若干流通槽(206a-3),所述流通槽(206a-3)呈均匀圆周分布，且所述流通槽(206a-3)的高度各不相同，呈均匀梯度变化，所述精调阀芯(206a)上下直径一致，且所述精调阀芯(206a)侧壁上除了流通槽(206a-3)的其他部分与所述精调阀芯挡环(206b)之间为密封状态。

2.如权利要求1所述的机械自力式恒流量控制组合装置，其特征在于：所述支座(202)为叶栅型并安装在精调增压室(201)内靠近次级进口(101b)的一端，所述支座(202)朝向粗调增压室(101)的一面上固定连接有第二整流板(204)，所述第二整流板(204)上设有若干第二流通孔(204a)，所述第二整流板(204)与第一弹性件(104)相连。

3.如权利要求1或2所述的机械自力式恒流量控制组合装置，其特征在于：所述支座(202)另一面中间安装有衡压管(203)，所述衡压管(203)从所述精调增压室(201)侧壁延伸而出并连通到所述粗调增压室(101)。

4.如权利要求3所述的机械自力式恒流量控制组合装置，其特征在于：所述第二弹性件(205)的灵敏度高于所述第一弹性件(104)，所述粗调阀芯(103)与支座(202)之间以第一导向杆(D-1)连接，所述精调阀芯(206a)与支座(202)之间以若干第二导向杆(D-2)连接，所述第一弹性件(104)套接在第一导向杆(D-1)上，所述第二弹性件(205)套接在第二导向杆(D-2)上。

5.如权利要求4所述的机械自力式恒流量控制组合装置，其特征在于：所述精调增压室(201)一端与所述粗调增压室(101)相连，另一端为出口(201a),所述出口(201a)的直径与粗调增压室(101)一端进口(101a)的直径一致。

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