CN114673801B - 一种线性调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性调节阀，包括中间阀体、进口阀体、出口阀体、阀座、球形阀芯、上阀杆、下阀杆和驱动装置；驱动装置驱动上阀杆转动从而带动球形阀芯和下阀杆转动；球形阀芯在垂直上阀杆的转动平面内转动，且靠近出口阀体一侧端沿垂直于进口阀体和出口阀体轴向开设有两端贯通球形阀芯的流通槽，流通槽包括底面，底面通过球形阀芯圆心，且与球形阀芯圆心和阀座接触点连线形成夹角α，流通槽随球形阀芯转动并与阀座内腔之间形成液流通道，液流通道流通面积与夹角α呈线性变化。本发明的一种线性调节阀通过改变球形阀芯的阀位，可在旋转式结构上实现线性调节特性；其结构紧凑，尺寸小，重量轻，可靠性高，可用于船舶、电力、石油、化工等领域。

Description

一种线性调节阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其是涉及一种线性调节阀。

背景技术

线性调节阀是通过调整开度变化来控制流量变化的一种阀件，通常阀门的出油量与阀芯的旋转角度呈线性关系。目前常用的线性调节阀主要为座阀式结构，座阀式结构的阀芯与阀体为轴向锥面节流或轴向节流孔密封，其节流面为环形锥面或圆周节流面，节流较为集中，并且其阀芯需进行轴向运动实现开度调节，存在轴向尺寸较大，易产生节流噪声等问题。

当调节阀的安装空间受限时，调节阀既要满足结构紧凑的要求，又要满足进出口的方向保持一致以利于进出口连接，还要满足线性特性，但是，现有的线性调节阀为了满足线性特性以及进出口方向保持一致的要求，通常会导致调节阀的体积增大，不能同时满足上述全部要求，以达到最优配置。

因此，如何提供一种线性调节阀以克服现有技术的不足，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、噪声低、线性特性好的线性调节阀。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种线性调节阀，包括中间阀体、进口阀体、出口阀体、阀座、球形阀芯、上阀杆、下阀杆和驱动装置；

中间阀体内具有阀腔及两端贯通的开口；进口阀体和出口阀体分别同轴安装在中间阀体的两开口端；阀座位于阀腔内且套装在进口阀体靠近中间阀体一端；球形阀芯设于阀座和出口阀体之间的阀腔内，上阀杆和下阀杆相对且垂直进口阀体和出口阀体中轴线的方向布置，且上阀杆一端键连接在球形阀芯上，另一端与驱动装置的动力输出端转动连接，下阀杆一端键连接在球形阀芯上，另一端与中间阀体转动连接，驱动装置驱动上阀杆转动从而带动球形阀芯和下阀杆转动；

球形阀芯在垂直上阀杆的转动平面内转动，且靠近出口阀体一侧端沿垂直于进口阀体和出口阀体轴向开设有两端贯通球形阀芯的流通槽，流通槽包括底面，底面通过球形阀芯圆心，且与球形阀芯圆心和阀座接触点连线形成夹角α，流通槽随球形阀芯转动并与阀座内腔之间形成液流通道，液流通道流通面积与夹角α呈线性变化。

本发明的有益效果是：通过驱动装置带动球形阀芯转动，当球形阀芯处于不同角度时，液流通道的流通面积不同，介质可以通过该通道从进口阀体流入出口阀体，通过改变球形阀芯的阀位，可在旋转式结构上实现线性调节特性；本发明的线性调节阀结构紧凑，尺寸小，重量轻，可靠性高，可用于船舶、电力、石油、化工等领域。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，液流通道流通面积为S，S＝K*α，其中K为比例系数。

采用上述进一步方案的有益效果是液流通道流通面积为S与夹角α呈线性变化。

进一步，流通槽还包括对称分布的侧壁，侧壁沿远离底面的方向依次为第一直线、开口逐渐减小的第一锥口、第二直线、开口逐渐增大的第二锥口、第三直线、开口逐渐增大的第三锥口。

采用上述进一步方案的有益效果是通过调整侧壁各段的形状和参数，可保证其流通面积与球形阀芯和阀座之间的夹角呈线性变化。

优选的，第一直线长度范围为1.5±0.5mm；第一锥口锥面相对第一直线倾斜角度为45°±2°，长度范围为2±0.5mm；第二直线长度范围为9.5±0.5mm；第二锥口锥面相对第一直线倾斜角度为13°±0.2°，长度范围为2±0.5mm；第三直线长度范围为4±0.5mm；第三锥口锥面相对第一直线倾斜角度为55°±2°，长度范围为6±0.5mm。

进一步，α的变化范围为0°～90°。

采用上述进一步方案的有益效果是α为0°时调节阀主阀处于关闭状态，90°时主阀的开口面积最大。

进一步，还包括轴承，轴承套装在上阀杆和/或下阀杆上。

采用上述进一步方案的有益效果是上阀杆和下阀杆转动阻力小，动作可靠。

进一步，还包括用于压紧轴承的压盖，压盖安装在中间阀体上，且其中一端面贴近轴承。

采用上述进一步方案的有益效果是防止轴承松动。

进一步，中间阀体、球形阀芯、上阀杆和下阀杆同轴设置。

采用上述进一步方案的有益效果是减小阻力，提升阀体的稳定性。

进一步，还包括底盖，底盖扣装在中间阀体底端开口处。

采用上述进一步方案的有益效果是防止水汽等外部介质进入主阀内，进而减少水汽导致轴承发生腐蚀。

进一步，还包括多个密封圈，多个密封圈分别设置在中间阀体与进口阀体、出口阀体、上阀杆、下阀杆和底盖之间。

采用上述进一步方案的有益效果是形成密封，防止介质从阀体内泄漏，同时防止外界杂质进入主阀内。

附图说明

图1为本发明的一种线性调节阀主视剖视图；

图2为本发明图1A-A方向的截面图；

图3为本发明图2的局部放大图；

图4为本发明的一种线性调节阀的球形阀芯主视图；

图5为本发明的一种线性调节阀的球形阀芯俯视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、中间阀体，2、进口阀体，3、出口阀体，4、阀座，5、球形阀芯，50、液流通道，51、流通槽，511、底面，512、侧壁，5121、第一直线，5122、第一锥口、5123、第二直线，5124、第二锥口，5125、第三直线，5126、第三锥口，6、上阀杆，7、下阀杆，8、轴承，9、压盖，10、底盖，11、密封圈，12、平键。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明公开了一种线性调节阀，如图1-4所示，包括中间阀体1、进口阀体2、出口阀体3、阀座4、球形阀芯5、上阀杆6、下阀杆7和驱动装置；

中间阀体1内具有阀腔及两端贯通的开口；进口阀体2和出口阀体3分别同轴安装在中间阀体1的两开口端；阀座4位于阀腔内且套装在进口阀体2靠近中间阀体1一端；球形阀芯5设于阀座4和出口阀体3之间的阀腔内，上阀杆6和下阀杆7相对且垂直进口阀体2和出口阀体3中轴线的方向布置，且上阀杆6一端键连接在球形阀芯5上，另一端与驱动装置的动力输出端转动连接，下阀杆7一端键连接在球形阀芯5上，另一端与中间阀体1转动连接，驱动装置驱动上阀杆6转动从而带动球形阀芯5和下阀杆7转动；

球形阀芯5在垂直上阀杆6的转动平面内转动，且靠近出口阀体3一侧端沿垂直于进口阀体2和出口阀体3轴向开设有两端贯通球形阀芯5的流通槽51，流通槽51包括底面511，底面511通过球形阀芯5圆心，且球形阀芯5相对球形阀芯5圆心和阀座4接触点连线转动的角度形成夹角α，流通槽51随球形阀芯5转动并与阀座4内腔之间形成液流通道50，液流通道50流通面积与夹角α呈线性变化。

根据本发明的一个实施例，液流通道50流通面积为S,液流面积S与夹角α之间的线性公式为：

S＝K*α，其中K为比例系数；

根据本发明的一个实施例，如图3所示，流通槽51还包括对称分布的侧壁512，侧壁512沿远离底面511的方向依次为第一直线5121、开口逐渐减小的第一锥口5122、第二直线5123、开口逐渐增大的第二锥口5124、第三直线5125、开口逐渐增大的第三锥口5126，其中，第一直线5121长度范围为1.5±0.5mm；第一锥口5122锥面相对第一直线5121倾斜角度为45°±2°，长度范围为2±0.5mm；第二直线5123长度范围为9.5±0.5mm；第二锥口5124锥面相对第一直线5121倾斜角度为13°±0.2°，长度范围为2±0.5mm；第三直线5125长度范围为4±0.5mm；第三锥口5126锥面相对第一直线5121倾斜角度为55°±2°，长度范围为6±0.5mm。

底面511与球形阀芯5转动轴线平行，可使介质流过时平缓的汇集，并向出口阀体3方向流出，有利于减少介质流动阻力和紊流现象的产生。

有利的是，α的变化范围为0°～90°，α为0°时调节阀主阀处于关闭状态，90°时主阀的开口面积最大。

球形阀芯5的位置与斜率偏差关系见表1：

表1球形阀芯5的位置与斜率偏差关系表

由表1可得，流通槽51与阀座4之间的流通面积和流通槽51的底面511与阀座4之间的夹角α呈线性变化。

根据本发明的一个实施例，上阀杆6和下阀杆7与中间阀体1之间采用轴承8连接，轴承8为滚动摩擦，可减少球形阀芯5旋转驱动力矩。

有利的是，还包括两个用于压紧轴承8的压盖9，两个压盖9通过螺钉固定在中间阀体1上，且端面压在轴承8上，起到固定作用，可防止轴承8松动，提高了工作可靠性。

根据本发明的一个实施例，中间阀体1、球形阀芯5、上阀杆6和下阀杆7同轴设置，可减小阻力，提升阀体的稳定性。

根据本发明的一个实施例，还包括底盖10，底盖10扣装在中间阀体1底端开口处，可防止水汽等外部介质进入主阀内，进而减少水汽导致轴承7发生腐蚀。

根据本发明的一个实施例，还包括多个密封圈11，多个密封圈11分别设置在中间阀体1与进口阀体2、出口阀体3、上阀杆6、下阀杆7和底盖10之间，形成密封，防止介质从阀体内泄漏，同时防止外界杂质进入主阀内。

有利的是，球形阀芯5采用阀前密封的结构形式，且阀座4与球形阀芯5之间为非金属密封，具有较好的密封效果，且密封可靠性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (9)

1.一种线性调节阀，其特征在于，包括中间阀体(1)、进口阀体(2)、出口阀体(3)、阀座(4)、球形阀芯(5)、上阀杆(6)、下阀杆(7)和驱动装置；

所述中间阀体(1)内具有阀腔及两端贯通的开口；所述进口阀体(2)和出口阀体(3)分别同轴安装在所述中间阀体(1)的两开口端；所述阀座(4)位于所述阀腔内且套装在所述进口阀体(2)靠近所述中间阀体(1)一端；所述球形阀芯(5)设于所述阀座(4)和出口阀体(3)之间的所述阀腔内，所述上阀杆(6)和下阀杆(7)相对且垂直所述进口阀体(2)和出口阀体(3)中轴线的方向布置，且所述上阀杆(6)一端键连接在所述球形阀芯(5)上，另一端与所述驱动装置的动力输出端转动连接，所述下阀杆(7)一端键连接在所述球形阀芯(5)上，另一端与所述中间阀体(1)转动连接，所述驱动装置驱动所述上阀杆(6)转动从而带动所述球形阀芯(5)和下阀杆(7)转动；所述球形阀芯(5)在垂直所述上阀杆(6)的转动平面内转动，且靠近所述出口阀体(3)一侧端沿垂直于所述进口阀体(2)和出口阀体(3)轴向开设有两端贯通所述球形阀芯(5)的流通槽(51)，所述流通槽(51)包括底面(511)，所述底面(511)通过所述球形阀芯(5)圆心，且与所述球形阀芯(5)圆心和阀座(4)接触点连线形成夹角α，所述流通槽(51)随所述球形阀芯(5)转动并与阀座(4)内腔之间形成液流通道(50)，所述液流通道(50)流通面积与夹角α呈线性变化；

其中，所述中间阀体(1)、球形阀芯(5)、上阀杆(6)和下阀杆(7)同轴设置。

2.根据权利要求1所述一种线性调节阀，其特征在于，所述液流通道(50)流通面积为S，S＝K*α，其中K为比例系数。

3.根据权利要求2所述一种线性调节阀，其特征在于，所述流通槽(51)还包括对称分布的侧壁(512)，所述侧壁(512)沿远离所述底面(511)的方向依次为第一直线(5121)、开口逐渐减小的第一锥口(5122)、第二直线(5123)、开口逐渐增大的第二锥口(5124)、第三直线(5125)、开口逐渐增大的第三锥口(5126)。

4.根据权利要求3所述一种线性调节阀，其特征在于，所述第一直线(5121)长度范围为1.5±0.5mm；所述第一锥口(5122)锥面相对所述第一直线(5121)倾斜角度为45°±2°，长度范围为2±0.5mm；所述第二直线(5123)长度范围为9.5±0.5mm；所述第二锥口(5124)锥面相对所述第一直线(5121)倾斜角度为13°±0.2°，长度范围为2±0.5mm；所述第三直线(5125)长度范围为4±0.5mm；所述第三锥口(5126)锥面相对所述第一直线(5121)倾斜角度为55°±2°，长度范围为6±0.5mm。

5.根据权利要求4所述一种线性调节阀，其特征在于，α的变化范围为0°～90°。

6.根据权利要求5所述一种线性调节阀，其特征在于，还包括轴承(8)，所述轴承(8)套装在所述上阀杆(6)和/或下阀杆(7)上。

7.根据权利要求6所述一种线性调节阀，其特征在于，还包括用于压紧所述轴承(8)的压盖(9)，所述压盖(9)安装在所述中间阀体(1)上，且其中一端面贴近所述轴承(8)。

8.根据权利要求1所述一种线性调节阀，其特征在于，还包括底盖(10)，所述底盖(10)扣装在所述中间阀体(1)底端开口处。

9.根据权利要求1所述一种线性调节阀，其特征在于，还包括多个密封圈(11)，多个所述密封圈(11)分别设置在所述中间阀体(1)与进口阀体(2)、出口阀体(3)、上阀杆(6)、下阀杆(7)和底盖(10)之间。

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