CN114542794B - 一种蜂窝对撞消能调节阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蜂窝对撞消能调节阀，包括阀体、设置在阀体内的驱动腔体、安装在阀体上的驱动机、在驱动机驱动下进行轴向运动的驱动架、安装在驱动架上且呈蜂窝状排布的多个套筒闸以及与套筒闸配合实现调流减压的多个多孔喷管，所述的多孔喷管设置在阀体出口侧的流道处，与现有技术相比，本发明具有三重消能效果好、减轻振动现象、阀门驱动力小、避免产生局部汽蚀、水流平稳、减少紊流、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及高压差水系统调节技术领域，尤其是涉及一种蜂窝对撞消能调节阀。
背景技术
在高压差水系统中，必须使用到具备消能(即降低水流动能)功能的调节阀，这些阀门还必须具备抗振、抗汽蚀、调节流量、调节压力功能，目前市场上这些消能阀门品种很多，但主要有以下三种形式：
1、外套筒闸的单管多喷孔内喷式消能阀；
2、内套筒闸的单管多喷孔内喷式消能阀；
3、内套筒闸单管淹没式外喷式多喷孔消能阀。
第1和第2种产品消能设计思路是采用多孔内喷式水中扩散产生局部水损加小孔喷出的水流和喷管的主水流垂直切割产生的附加水损来实现所谓的消能目的，但是由于单管式喷管直径比较大、附加水损很小。而实现小孔对撞消能条件又无法实现(相关实测证实对撞消能条件是一对喷口间距在50mm之内才有一定效果)，消能效果差，小口喷射速度较高、振动较大、预期寿命也比较短；第2种产品相比第1种产品的优点是不易垃圾卡阻；第3种产品由于整阀淹没在水池中抗振动能力有所提高，但安装此阀门必须要有一个淹没水池，且垃圾也易卡阻，土建成本高，适应性有限。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种蜂窝对撞消能调节阀。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种蜂窝对撞消能调节阀，包括阀体、设置在阀体内的驱动腔体、安装在阀体上的驱动机、在驱动机驱动下进行轴向运动的驱动架、安装在驱动架上且呈蜂窝状排布的多个套筒闸以及与套筒闸配合实现调流减压的多个多孔喷管，所述的多孔喷管设置在阀体出口侧的流道处。
所述的阀体由左阀体和右阀体相互固接成型，所述的驱动腔体分别由左阀体内的左驱动腔体以及右阀体内的右驱动腔体插接成型，并在插接处设置密封圈。
所述的驱动机依次通过位于驱动腔体内的传动轴、曲柄和链杆与驱动架传动连接。
对于所有套筒闸，其中的一个设置在驱动架的中心处，其余套筒闸则以驱动架中心为圆心沿周向均匀布设在驱动架上。
所述的驱动架在与每个套筒闸左端连接位置处开设平压孔，用以使得滑套闸两端受压平衡，降低阀门驱动力。
所述的驱动腔体外表面呈平滑的流线型圆弧状，用以防止水流发生突变产生局部汽蚀。
所述的阀体内部设有多个将水流进行导向的筋板，用以减小紊流。
当阀门处于全关状态时，每个套筒闸的右端与设置在阀体出口处的阀座密封圈挤压形成主密封副。
每个多孔喷管的直径不超过20cm。
该调节阀通过三重叠加消能的方式进行消能，减轻振动现象，具体包括：
第一重消能：水流在阀体的出口侧缩聚并进入多个多孔喷管内，多孔喷管直径小于阀门口径，进口侧的水流动能先被均分成多段能量并且通过多孔喷管3上的小孔进入多孔喷管内部，此时，水流通过小孔时产生收缩和局部水损，消耗一部分能量；
第二重消能：小孔水流与多孔喷管的水流方向垂直，小孔喷射水流与多孔喷管内部中心的较高流速水流产生垂直切割力，从而产生较大的附加水损，再次消耗一部分能量；
第三重消能：多个多孔喷管的总流通面积小于阀体出口端的流通面积，使水流在流出多个多孔喷管时产生扩散，消耗部分能量。
附图说明
图1为本发明的消能调节阀处于全关状态的剖面图。
图2为本发明的消能调节阀处于半开状态的剖面图。
图3为本发明的消能调节阀的主视图。
图4为本发明的消能调节阀的俯视图。
图5为本发明的消能调节阀的右视图。
图6为管道流速分布示意图。
图中标记说明：
1、左阀体，2、右阀体，3、多孔喷管，4、套筒闸，5、阀座密封圈，6、驱动架，7、链杆，8、曲柄，9、轴销，10、传动轴，11、驱动机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
根据流体力学原理，流体都是具有粘性的，当流动流体中存在相对速度时，必然产生切应力，形成流动阻力，由于流动阻力的存在，所以在圆形管中流体流动速度是管壁的速度为零，越靠近管的中心速度越大，如图6所示。
另据测试小口喷射在淹没状态流速的扩散衰竭速度很快，距离10cm长速度就降至20％左右，所以如果喷管直径大，喷管中流体的流动速度，在靠近管壁处很低和小口喷射水流的垂直切割力很弱也即附加水损很小，如果要附加水损大，就要求喷管直径不能太大最好不要超过20cm，但如果比较大的流量需求，就必须设置多个小喷管，由此产生了多管式小孔喷射消能阀。
本发明就是通过流体原理以及相关测试数据而发明的一种阻力大、小孔喷射流速低、振动汽蚀小的多管式小孔喷射消能调节阀。
如图1-5所示，本发明提供的一种蜂窝对撞消能调节阀，该调节阀通过固定在左阀体1一侧的驱动机11带动传动轴10转动，曲柄8通过轴销9与传动轴10固定进行同步转动，进而带动链杆7驱动左阀体1以及右阀体2驱动腔内的驱动架6进行水平往复运动，在驱动架6水平运动的同时N个套筒闸4在对应的N个多孔喷管3内均作轴向运动，通过控制N个多孔喷管3上的出流小孔数量从而控制出流面积，以此达到调流减压的功能，当套筒闸4被移动至最右端时，其端部通过挤压阀座密封圈5从而形成主密封副，如图1所示。
驱动架6与N个滑套闸4的连接处均设置平压孔，在使用时驱动腔体内充满水，因此不论工况压差多大，左阀体1以及右阀体2内驱动腔的压力始终通过平压孔与下游的压力P2保持一致，即滑套闸4两端受力平衡，不受压差影响，因此阀门驱动力很小，如图2所示。
压力为P1的水流由左阀体1进口端进入阀门内部的流道后，依次通过左阀体1和右阀体2作流线型圆弧流动，驱动腔外壁的平滑流线型设计使得水流不会发生突变，避免产生局部汽蚀，阀体内部的若干筋板也将水流进行导向，使得水流更平稳，减少紊流的产生。
水流在右阀体2的出口侧开始缩聚并通过N个多孔喷管3，由于多孔喷管3直径相对阀门口径小，因此进口端的水流动能会预先被均分成N段能量并且通过多孔喷管3上的若干小孔进入多孔喷管3内部，由于水流通过小孔时产生收缩，产生局部水损，消耗一部分能量；小孔水流与多孔喷管3的水流呈垂直关系，根据相关测试，本例中该调节阀的每个多孔喷管3的直径不超过20cm，此时小孔水流在多孔喷管3中心处扔拥有较高的流速，因此喷射水流与多孔喷管3内部中心的较高流速水流产生垂直切割力，从而产生较大的附加水损，再次消耗一部分能量；最后由于N个多孔喷管3的总流通面积小于出口端的流通面积，使水流在流出N个多孔喷管3时产生扩散，消耗部分能量；以上三部分消能叠加使得本阀在同等压差下(P1-P2)，喷孔的喷射速度大大降低，拥有良好的消能效果，从而大大减轻振动现象，如图2所示。
由于多孔喷管3呈蜂窝状均匀分布在右阀体2的出口腔空间内，使得右阀体2出口端的水流在整个圆形切面内均匀分布，形成导流作用，从而有效避免由于流速分布不均匀所导致的振动，如图5所示，多孔喷管3与滑套闸4数量和布设位置均相同，本例中共设置7个，出口腔空间中心处设有1个，其余6个沿周向均匀分布，本实施例并未限定多孔喷管3与滑套闸4的数量，采用6个及以下或8个及以上均不影响本发明的消能效果。
Claims (8)
1.一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，包括阀体、设置在阀体内的驱动腔体、安装在阀体上的驱动机(11)、在驱动机(11)驱动下进行轴向运动的驱动架(6)、安装在驱动架(6)上且呈蜂窝状排布的多个套筒闸(4)以及与套筒闸(4)配合实现调流减压的多个多孔喷管(3)，所述的多孔喷管(3)设置在阀体出口侧的流道处；
所述的阀体由左阀体(1)和右阀体(2)相互固接成型，所述的驱动腔体分别由左阀体(1)内的左驱动腔体以及右阀体(2)内的右驱动腔体插接成型，并在插接处设置密封圈；
对于所有套筒闸(4)，其中的一个设置在驱动架(6)的中心处，其余套筒闸(4)则以驱动架(6)中心为圆心沿周向均匀布设在驱动架(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，所述的驱动机(11)依次通过位于驱动腔体内的传动轴(10)、曲柄(8)和链杆(7)与驱动架(6)传动连接。
3.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，所述的驱动架(6)在与每个套筒闸(4)左端连接位置处开设平压孔，用以使得套筒闸(4)两端受压平衡，降低阀门驱动力。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，所述的驱动腔体外表面呈平滑的流线型圆弧状，用以防止水流发生突变产生局部汽蚀。
5.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，所述的阀体内部设有多个将水流进行导向的筋板，用以减小紊流。
6.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，当阀门处于全关状态时，每个套筒闸(4)的右端与设置在阀体出口处的阀座密封圈(5)挤压形成主密封副。
7.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，每个多孔喷管(3)的直径不超过20cm。
8.根据权利要求1所述的一种蜂窝对撞消能调节阀，其特征在于，该调节阀通过三重叠加消能的方式进行消能，减轻振动现象，具体包括：
第一重消能：水流在阀体的出口侧缩聚并进入多个多孔喷管(3)内，多孔喷管(3)直径小于阀门口径，进口侧的水流动能先被均分成多段能量并且通过多孔喷管(3)上的小孔进入多孔喷管(3)内部，此时，水流通过小孔时产生收缩和局部水损，消耗一部分能量；
第二重消能：小孔水流与多孔喷管(3)的水流方向垂直，小孔喷射水流与多孔喷管(3)内部中心的较高流速水流产生垂直切割力，从而产生较大的附加水损，再次消耗一部分能量；
第三重消能：多个多孔喷管(3)的总流通面积小于阀体出口端的流通面积，使水流在流出多个多孔喷管(3)时产生扩散，消耗部分能量。
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