CN114623253A - 一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件 - Google Patents

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岳阳
李军业
吴辉
钱锦远
金志江
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Abstract

本发明属于调节阀技术领域，特别涉及到一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件。一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其包括阀体、可更换异形阀座、套筒组件、异形柱塞阀芯、密封垫片、阀杆和阀盖。本发明技术方案相比现有技术具有以下优点：增强了小开度、高压差下的可调性，提高了调节精度和可调比；减小了叠片的径向宽度，降低了调节阀生产成本；叠片可更换，维修方便；具有减振、降噪和防汽蚀功能。

Description

一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件
技术领域
本发明属于调节阀技术领域，特别涉及到一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件。
背景技术
为了防止应用于高压差工况下的调节阀在使用中出现汽蚀和噪音等现象，在设计时常常采用具有多级减压功能的迷宫式结构。现有迷宫式调节阀中，每个迷宫流道基本加工在一个叠片上，这种叠片结构组成的调节阀主要有两个缺点：一方面，调节阀存在死区，调节过程中流量系数存在突变；另一方面，单一叠片上布置的流道在大流量系数的要求下无法周向布置流道，在高减压级数下叠片宽度大，进而导致阀体中腔大，不利于调节阀的经济性、轻便性和紧凑设计。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件。
本发明要实现的功能有两方面，一方面是实现阀门小开度下的调节精度和可调比，具体靠异形柱塞阀芯和迷宫流道来完成；另一方面是在提供高减压级数的同时减小叠片的径向宽度，具体靠分布在不同叠片上的通孔和直槽口的交错叠加来完成。相邻叠片上的通孔之间或通孔与直槽口之间在径向上错位排列，形成在垂直于叠片方向上的多个半拱形多级减压流道。这种纵向排布的迷宫减压流道可以显著减少叠片径向宽度，同时兼具减振降噪和防汽蚀的功能。
本发明具体采用的技术方案是：
一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其包括阀体、可更换异形阀座、套筒组件、异形柱塞阀芯、密封垫片、阀杆和阀盖。
所述的套筒组件包括一块下叠片、N块等厚中叠片(N≥10)和一块上叠片；所述的等厚中叠片最下层加工有两排周向分布的半直槽口，分别连通套筒组件的内、外流道，等厚中叠片的最上层加工有周向分布的直槽口，其余等厚中叠片加工有多排周向分布的通孔和直槽口；
所述柱塞阀芯在阀芯可调节高度的0％-50％范围内外表面为圆柱面，依靠套筒组件调节流量，在阀芯可调节高度的50％-100％范围内外表面为依据流量系数要求计算得到的变曲率半径曲面，依靠柱塞阀芯调节流量。
优选的，所述相邻等厚中叠片上的通孔之间或通孔与直槽口之间径向上错位排列，形成的流通面积小于通孔最小流通面积的一半。
优选的，所述通孔直径相等，所述直槽口的圆弧半径与通孔半径相等。
优选的，单个纵向迷宫流道上升或下降过程中的减压级数不超过6级。
优选的，柱塞阀芯可调高度的十分之一的整数倍高度下，迷宫流道的数量为整数。
优选的，柱塞阀芯可调高度的十分之一为等厚中叠片厚度的整数倍。
优选的，套筒组件中不同叠片上在调节阀对称面两侧加工有直径为1mm的圆形孔，通过固定轴固定。
本发明技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)增强了小开度、高压差下的可调性，提高了调节精度和可调比；
(2)减小了叠片的径向宽度，降低了调节阀生产成本；
(3)叠片可更换，维修方便；
(4)具有减振、降噪和防汽蚀功能。
附图说明
图1为本发明所涉及的紧凑型迷宫调节阀的半剖视图；
图2为本发明所设计的紧凑型迷宫调节阀柱塞阀芯的半剖视图；
图3为本发明所涉及的套筒组件的示意图；(a)立体图；(b)半剖视图；(c)迷宫流道说明；
图4为本发明所涉及的套筒组件等厚中叠片第一层叠片示意图；
图5为本发明所涉及的套筒组件等厚中叠片最上层叠片示意图；
图6为本发明所涉及的套筒组件中的关键等厚中叠片示意图。(a)第四层叠片；(b)第五层叠片。
图中：1.阀体，2.密封垫片，3.可更换异形阀座，4.套筒组件，5.异形柱塞阀芯，6.阀杆，7.密封垫片，8.阀盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，在本实施例中，一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀包括阀体1、可更换异形阀座3、套筒组件4、异形柱塞阀芯5、密封垫片2和7、阀杆6和阀盖8。其中，套筒组件由一块下叠片41、N块等厚中叠片42(N≥10)和一块上叠片43组成。
如图2所示，柱塞阀芯在阀芯可调节高度的0％-50％范围内外表面为圆柱面，不起流量调节作用，在阀芯可调节高度的50％-100％范围内外表面为依据流量系数要求计算得到的变曲率半径曲面，起流量调节作用。
如图3所示，套筒组件中，下叠片的数量为1，等厚中叠片的数量为13，上叠片的数量为1；等厚中叠片的厚度为柱塞阀芯可调高度的十分之一；相邻等厚中叠片上的通孔之间或通孔与直槽口之间交错排列，且形成的重叠面积小于最小通孔面积的一半。
将纵向迷宫流道上升过程中减压级数选取为5级为例进行说明。介质进入第一层叠片外侧半直槽口后，向上流动经过第二、第三和第四层叠片的外排通孔，随后进入第五层叠片的直槽口并改变流动方向向下流动，在流经第二、第三和第四层叠片的内排通孔后，进入第一层叠片的内侧半直槽口，最终完成一个半拱形迷宫流道的流动，其他层叠片的迷宫流动同理。
同样将纵向迷宫流道上升过程中减压级数选取为5级，说明每层等厚中叠片42上的开孔方式。如图4-图6所示，等厚中叠片42.1，加工有两排周向分布的半直槽口；等厚中叠片42.2-42.4，加工有两排周向分布的半直槽口和通孔；等厚中叠片42.5-42.10，加工有两排周向分布的半直槽口和通孔以及周向分布的直槽口；等厚中叠片42.11-42.12，加工有两排周向分布的通孔和周向分布的直槽口；等厚中叠片42.13，加工有周向分布的直槽口。每个等厚中叠片42均加工有直径为1mm的圆形孔421，可通过固定轴与下叠片和上叠片固定。
上述所述具体实施方式用来解释说明本专利，而不是对本专利进行限制。在本专利的精神和权利要求的保护范围内，对本专利作出的任何修改和改变，都落入本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：主要包括阀体(1)、可更换异形阀座(3)、套筒组件(4)，异形柱塞阀芯(5)；
所述套筒组件(4)包括一块下叠片(41)、N块等厚中叠片(42)，其中N≥10，和一块上叠片(43)，下叠片(41)、等厚中叠片(42)和上叠片(43)均为圆筒形，且其内、外径相等；所述等厚中叠片(42)根据自下而上的排放顺序的不同加工有m排，m≥2，周向排列的通孔、p排，p≥1，周向排列直槽口和两排周向排列的半直槽口；所述等厚中叠片(42)上的两排半直槽口分别与套筒组件内外侧流道相连通，作为迷宫流道的进、出口；所述等厚中叠片(42)中相邻叠片上的通孔之间和通孔与直槽口之间交错排列，形成垂直于叠片方向的纵向迷宫流道，重叠面积小于最小通孔面积的一半。
2.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：所述异形柱塞阀芯(5)在阀芯可调节高度的0％-50％范围内外表面为圆柱面，在阀芯可调节高度的50％-100％范围内外表面为依据流量系数要求计算得到的变曲率半径曲面。
3.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：所述等厚中叠片(42)上的通孔为圆形、矩形、正方形和三角形等结构形式。
4.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：所述等厚中叠片(42)上的通孔和直槽口的圆弧半径R可调。
5.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：所述等厚中叠片(42)上单个纵向迷宫流道上升或下降过程中的减压级可调，所述等厚中叠片(42)上总的纵向迷宫流道数可调。
6.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：所述柱塞阀芯(5)可调高度的十分之一为单个等厚中叠片(42)厚度的整数倍。
7.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：所述套筒组件(4)的每个叠片上均加工有布置在调节阀对称面两侧的直径为1mm的两个圆形孔(421)，通过与固定轴相连保证叠片之间的相对位置。
8.如权利要求1所述的一种高可调比的紧凑型迷宫调节阀及套筒组件，其特征在于：可更换异形阀座(3)的高度小于阀体的内壁厚，可更换异形阀座(3)的内表面为异径孔。
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