CN116123303A - 一种笼套式调节阀及流量调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种笼套式调节阀及流量调节方法。外笼套安装于阀体内，并与阀体的内壁形成环腔，且外笼套的侧壁沿周向开设有多个节流孔；内笼套滑动设置于外笼套内并与外笼套的侧壁贴合，开设有与部分节流孔一一对应并延伸至底面的连通开口；连通开口在内笼套的周向宽度大于节流孔在外笼套的周向宽度；阀芯滑动设置于内笼套内并与内笼套的侧壁贴合，被配置为从完全封堵连通开口滑动至完全打开连通开口，以及带动内笼套滑动打开内笼套被遮挡的节流孔；阀杆的一端穿过内笼套的顶部与阀芯连接；弹簧套装于阀杆，两端分别抵接于内笼套的顶面和阀体。本申请解决了现有调节阀设置笼套使得进入流体通道的流体流量较小，无法满足管道对于不同流量的需求。

Description

一种笼套式调节阀及流量调节方法

技术领域

本申请涉及阀门技术领域，尤其涉及一种笼套式调节阀及流量调节方法。

背景技术

调节阀又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接收调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。

在调节阀中，采用执行机构对阀芯进行移动，从而调节阀门的开度，进而调节通过阀门流体通道的流量和压力。但是，由于阀芯与阀杆伸出阀盖下面是悬空的，而流体流速很大，很容易产生震动，从而导致阀芯与阀杆连接处容易震断，给井控带来很大的安全隐患。虽然现有部分的调节阀通过笼套对高速高压流体进行减速，但是会导致进入流体通道的流量较小，从而无法满足管道对于不同流量的需求，影响生产效率。

发明内容

本申请实施例通过提供一种笼套式调节阀及流量调节方法，解决了现有技术中的调节阀因为设置笼套导致进入流体通道的流体流量较小，从而无法满足管道对于不同流量的需求，影响工作效率。

第一方面，本申请实施例提供的笼套式调节阀包括阀杆、阀芯、内笼套、外笼套、阀体和弹簧；所述外笼套安装于所述阀体内，并与所述阀体的内壁形成环腔，且所述外笼套的侧壁沿周向开设有多个节流孔；所述内笼套滑动设置于所述外笼套内并与所述外笼套的侧壁贴合，开设有与部分所述节流孔一一对应并延伸至底面的连通开口，且所述连通开口在所述内笼套的周向宽度大于所述节流孔在所述外笼套的周向宽度，所述连通开口的顶面始终位于所述节流孔的上方；所述阀体的侧壁开设有与所述环腔连通的流体入口，以及与所述外笼套的下端开口连通流体出口；所述阀芯滑动设置于所述内笼套内并与所述内笼套的侧壁贴合，被配置为从完全封堵所述连通开口滑动至完全打开所述连通开口，以及带动所述内笼套滑动打开所述内笼套被遮挡的所述节流孔；所述阀杆的一端穿过所述内笼套的顶部与所述阀芯连接；所述弹簧套装于所述阀杆，两端分别抵接于所述内笼套的顶面和所述阀体。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，笼套式调节阀还包括防旋转装置；所述防旋转装置设置于所述外笼套的内壁和所述内笼套的外壁之间，所述防旋转装置被配置为限制所述内笼套周向旋转。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述防旋转装置包括凹槽和凸台；所述凸台设置于所述外笼套的内壁，所述凹槽设置于所述内笼套的外壁并延伸至所述内笼套的底面，且所述凹槽与所述凸台相配合。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述节流孔为倒三角形，所述连通开口为矩形。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述外笼套可拆卸连接于所述阀体的内部。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述阀芯为柱形结构，且朝向所述流体出口的一端为锥形。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，其中一个所述节流孔正对于所述流体入口。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述外笼套为两端开口的中空结构，所述内笼套的顶面延伸出所述外笼套。

第二方面，本申请实施例提供了一种使用如第一方面或第一方面任一种可能的实现方式所述的笼套式调节阀的流量调节方法，所述方法包括：阀杆带动阀芯向上运动，阀芯逐渐打开与连通开口对应的节流孔；阀芯完全打开未被内笼套遮挡的节流孔，并向上推动内笼套向上滑动，使内笼套逐渐打开未与连通开口对应节流孔，弹簧被压缩且弹性势能逐渐增大；阀杆带动阀芯向下运动，弹簧向内笼套施加向下的弹力，使内笼套的顶部与阀芯并逐渐封堵未与连通开口对应的节流孔，直到内笼套回到初始位置；阀芯与内笼套分离并向下运动，逐渐封堵与连通开口对应的节流孔。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：

本申请实施例提供的笼套式调节阀包括阀杆、阀芯、内笼套、外笼套、阀体和弹簧。阀杆可以带动阀芯上下滑动，当阀杆带动阀芯向上运动时，阀芯逐渐打开与连通开口对应的节流孔；当阀芯完全打开未被内笼套遮挡的节流孔，并向上推动内笼套向上滑动时，使内笼套逐渐打开未与连通开口对应节流孔，弹簧被压缩且弹性势能逐渐增大；当阀杆带动阀芯向下运动时，弹簧向内笼套施加向下的弹力，使内笼套的顶部与阀芯并逐渐封堵未与连通开口对应的节流孔，直到内笼套回到初始位置；阀芯与内笼套分离并向下运动，逐渐封堵与连通开口对应的节流孔。因此，本申请实施例的笼套式调节阀通过改变阀芯或者内笼套的位置，进而可以调节进入流体通道的流体流量的大小，从而可以满足管道对于不同流量的需求，提高工作效率。此外，本申请实施例能够有效地将外部流体经节流孔减速、降压后引入外笼套或内笼套内，有效防止了流体在高速高压状态下因冲蚀现象对阀芯造成损坏，提高了该笼套式调节阀的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的笼套式调节阀的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的笼套式调节阀关闭时的结构示意图；

图3为图2中A-A面的剖视图；

图4为本申请实施例提供的笼套式调节阀的流量调节中的结构示意图；

图5为图4中B-B面的剖视图；

图6为本申请实施例提供的笼套式调节阀全开时的结构示意图；

图7为图6中C-C面的剖视图；

图8为本申请实施例提供的内笼套和外笼套的结构示意图。

附图标记：1-阀杆；2-阀芯；3-内笼套；31-连通开口；4-外笼套；41-节流孔；5-阀体；51-流体出口；52-环腔；6-弹簧；7-防旋转装置；71-凸台；72-凹槽。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

如图1至图8所示，本申请实施例提供的笼套式调节阀包括阀杆1、阀芯2、内笼套3、外笼套4、阀体5和弹簧6。外笼套4安装于阀体5内，并与阀体5的内壁形成环腔52，且外笼套4的侧壁沿周向开设有多个节流孔41。内笼套3滑动设置于外笼套4内并与外笼套4的侧壁贴合，开设有与部分节流孔41一一对应并延伸至底面的连通开口31，且连通开口31在内笼套3的周向宽度大于节流孔41在外笼套4的周向宽度，连通开口31的顶面始终位于节流孔41的上方。本申请的内笼套3滑动设置于外笼套4内并与外笼套4的侧壁贴合，可以起到很好的密封作用，可以防止流体流入阀芯2的上方。本申请的内笼套3开设有与部分节流孔41一一对应并延伸至底面的连通开口31，可以在内笼套3向上或者向下滑动时，连通开口31不会遮挡与之对应的节流孔41，不会影响进入外笼套4或者内笼套3的流体流量，从而不会影响工作效率。

如图1所示，阀体5的侧壁开设有与环腔52连通的流体入口，以及与外笼套4的下端开口连通流体出口51。阀芯2滑动设置于内笼套3内并与内笼套3的侧壁贴合，被配置为从完全封堵连通开口31滑动至完全打开连通开口31，以及带动内笼套3滑动打开内笼套3被遮挡的节流孔41。阀芯2与内笼套3的侧壁贴合，密封效果好，可以防止流体流入阀芯2上方。

在石油天然气开发过程中，流体进入笼套式调节阀的环腔52内，通过流体入口进入外笼套4的节流孔41中，然后通过节流孔41进入外笼套4和内笼套3中，进而通过流体出口51进入下一道工序中。

继续参照图1所示，阀杆1的一端穿过内笼套3的顶部与阀芯2连接。

需要说明的是，如图3所示，内笼套3的顶面开设有阀杆1可以穿过的孔，孔的宽度小于阀芯2的宽度，可以使得阀芯2在向上运动时，可以带动内笼套3运动。

如图1所示，弹簧6套装于阀杆1，两端分别抵接于内笼套3的顶面和阀体5。

需要说明的是，弹簧6远离内笼套3的顶面的一端设有圆台，圆台用于抵接弹簧6。当阀芯2带动内笼套3向上滑动时，内笼套3慢慢挤压弹簧6，弹簧6被压缩且弹性势能逐渐增大；当需要关闭笼套式调节阀时，阀杆1带动阀芯2向下运动，弹簧6向内笼套3施加向下的弹力，使内笼套3的顶部与阀芯2并逐渐封堵未与连通开口31对应的节流孔41，直到内笼套3回到初始位置。

具体地，节流孔41可以设置6个，连通开口31可以设置3个。如图2和图3所示，当阀芯2完全封堵连通开口31时，笼套式调节阀为全闭状态；当阀芯2从完全封堵连通开口31滑动至完全打开连通开口31时，外部的流体从未遮挡的3个节流孔41进入外笼套4内，笼套式调节阀为半开状态；如图4和图5所示，当阀芯2带动内笼套3滑动打开内笼套3被遮挡的节流孔41时，进入外笼套4内的流体流量逐渐增多；如图6和图7所示，当内笼套3的连通开口31的底面到达节流孔41的顶面时，6个节流孔41无任何遮挡，此时，进入外笼套4内的流体流量达到峰值，笼套式调节阀为全开状态。因此，本申请实施例的笼套式调节阀通过改变阀芯2或者内笼套3的位置，进而可以调节进入流体通道的流体流量大小，从而可以满足管道对于不同流量的需求，提高工作效率。此外，本申请实施例的笼套式调节阀进入外笼套4的流体流量逐渐增多或者逐渐减少，不会因为大量的高速高压流体涌入而使得阀体5内的部件易损坏，从而延长了阀体5内的部件的使用寿命。

具体地，外笼套4和内笼套3均为不锈钢材质，本申请实施例的外笼套4和内笼套3的外表面均经过热处理，可以增强外笼套4和内笼套3的防腐蚀性。

示例性地，如图8所示，本申请实施例的笼套式调节阀还包括防旋转装置7。防旋转装置7设置于外笼套4的内壁和内笼套3的外壁之间，防旋转装置7被配置为限制内笼套3周向旋转。高速高压流体进入节流孔41时，会使得内笼套3发生位移，从而导致内笼套3的连通开口31与外笼套4的节流孔41发生错位，进而影响进入外笼套4的流体流量的精度。防旋转装置7使得内笼套3只做直线运动，不做旋转运动，从而使得内笼套3在向上或者向下运动时，连通开口31与外笼套4的节流孔41不会发生错位，不会影响进入外笼套4的流体流量的精度，进而可以提高工作效率。

继续参照图8所示，防旋转装置7包括凹槽72和凸台71。凸台71设置于外笼套4的内壁，凹槽72设置于内笼套3的外壁并延伸至内笼套3的底面，且凹槽72与凸台71相配合。当内笼套3向上或者向下滑动时，内笼套3设置的凹槽72与外笼套4设置的凸台71相配合，使得连通开口31与外笼套4的节流孔41不会发生错位，不会影响进入外笼套4的流体流量的精度。当然，本申请也可以在内笼套3的外壁设置凸台71，在外笼套4的内壁设置凹槽72。具体地，凸台71可以设置为燕尾隼结构，凹槽72可以设置为燕尾槽结构。燕尾隼和燕尾槽使得内笼套3和外笼套4配合更紧密。

如图7所示，节流孔41为倒三角形，连通开口31为矩形。矩形的宽度大于倒三角形的宽度，当内笼套3在向上或向下移动时，连通开口31不会遮挡与之对应的节流孔41。节流孔41为倒三角形，减压后气流汇集于其中心，从而可以减少对阀芯2的直向冲刷。

具体地，倒三角形的三个角可以为圆角。

当然，本申请实施例的节流孔41的形状不局限于倒三角形，节流孔41可以为倒梯形或者圆形结构。本申请实施例的连通开口31的形状不局限于矩形，也可以为倒梯形或者其他结构。连通开口31的周向宽度必须大于节流孔41的宽度。

在本申请实施例的一种实现方式中，如图1所示，外笼套4可拆卸连接于阀体5的内部。进入管道的高速高压的流体长期冲刷节流孔41，会导致外笼套4的节流孔41磨损，孔径会变大。外笼套4可拆卸连接于阀体5的内部，方便维修人员维修和拆卸外笼套4。进一步地，外笼套4可以由多个模块拼接而成，每个模块的两侧可以为卯榫结构。

如图3所示，阀芯2为柱形结构，且朝向流体出口51的一端为锥形。外笼套4、内笼套3与阀芯2柱锥状结构配合设计，可以实现高压差的平稳调节。具体地，阀芯2的锥面坡度可以为60°。

在本申请实施例的一种实现方式中，其中一个节流孔41正对于流体入口。本申请实施例的笼套式调节阀的其中一个节流孔41正对着流体入口，可以让流体平稳的进入阀体5内部并形成紊流，使得内笼套3和阀芯2均匀受力，从而可以延长其使用寿命。

如图2所示，在本申请实施例的一种实现方式中，外笼套4为两端开口的中空结构，内笼套3的顶面延伸出外笼套4。外笼套4为两端开口的中空结构，使得内笼套3在向上或者向下滑动时更顺畅，提高工作效率。

本申请实施例提供的笼套式调节阀的流量调节方法，包括：阀杆1带动阀芯2向上运动，阀芯2逐渐打开与连通开口31对应的节流孔41；阀芯2完全打开未被内笼套3遮挡的节流孔41，并向上推动内笼套3向上滑动，使内笼套3逐渐打开未与连通开口31对应节流孔41，弹簧6被压缩且弹性势能逐渐增大；阀杆1带动阀芯2向下运动，弹簧6向内笼套3施加向下的弹力，使内笼套3的顶部与阀芯2并逐渐封堵未与连通开口31对应的节流孔41，直到内笼套3回到初始位置；阀芯2与内笼套3分离并向下运动，逐渐封堵与连通开口31对应的节流孔41。因此，本申请实施例的笼套式调节阀通过改变内笼套3或者阀芯2的位置，进而可以调节进入流体通道的流体流量大小，从而可以满足管道对于不同流量的需求，提高工作效率。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种笼套式调节阀，其特征在于，包括阀杆（1）、阀芯（2）、内笼套（3）、外笼套（4）、阀体（5）和弹簧（6）；

所述外笼套（4）安装于所述阀体（5）内，并与所述阀体（5）的内壁形成环腔（52），且所述外笼套（4）的侧壁沿周向开设有多个节流孔（41）；

所述内笼套（3）滑动设置于所述外笼套（4）内并与所述外笼套（4）的侧壁贴合，开设有与部分所述节流孔（41）一一对应并延伸至底面的连通开口（31），且所述连通开口（31）在所述内笼套（3）的周向宽度大于所述节流孔（41）在所述外笼套（4）的周向宽度，所述连通开口（31）的顶面始终位于所述节流孔（41）的上方；

所述阀体（5）的侧壁开设有与所述环腔（52）连通的流体入口，以及与所述外笼套（4）的下端开口连通流体出口（51）；

所述阀芯（2）滑动设置于所述内笼套（3）内并与所述内笼套（3）的侧壁贴合，被配置为从完全封堵所述连通开口（31）滑动至完全打开所述连通开口（31），以及带动所述内笼套（3）滑动打开所述内笼套（3）被遮挡的所述节流孔（41）；

所述阀杆（1）的一端穿过所述内笼套（3）的顶部与所述阀芯（2）连接；

所述弹簧（6）套装于所述阀杆（1），两端分别抵接于所述内笼套（3）的顶面和所述阀体（5）。

2.根据权利要求1所述的笼套式调节阀，其特征在于，还包括防旋转装置（7）；

所述防旋转装置（7）设置于所述外笼套（4）的内壁和所述内笼套（3）的外壁之间，所述防旋转装置（7）被配置为限制所述内笼套（3）周向旋转。

3.根据权利要求2所述的笼套式调节阀，其特征在于，所述防旋转装置（7）包括凹槽（72）和凸台（71）；

所述凸台（71）设置于所述外笼套（4）的内壁，所述凹槽（72）设置于所述内笼套（3）的外壁并延伸至所述内笼套（3）的底面，且所述凹槽（72）与所述凸台（71）相配合。

4.根据权利要求1所述的笼套式调节阀，其特征在于，所述节流孔（41）为倒三角形，所述连通开口（31）为矩形。

5.根据权利要求1所述的笼套式调节阀，其特征在于，所述外笼套（4）可拆卸连接于所述阀体（5）的内部。

6.根据权利要求1所述的笼套式调节阀，其特征在于，所述阀芯（2）为柱形结构，且朝向所述流体出口（51）的一端为锥形。

7.根据权利要求1所述的笼套式调节阀，其特征在于，其中一个所述节流孔（41）正对于所述流体入口。

8.根据权利要求1所述的笼套式调节阀，其特征在于，所述外笼套（4）为两端开口的中空结构，所述内笼套（3）的顶面延伸出所述外笼套（4）。

9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的笼套式调节阀的流量调节方法，其特征在于，包括：

阀杆（1）带动阀芯（2）向上运动，阀芯（2）逐渐打开与连通开口（31）对应的节流孔（41）；

阀芯（2）完全打开未被内笼套（3）遮挡的节流孔（41），并向上推动内笼套（3）向上滑动，使内笼套（3）逐渐打开未与连通开口（31）对应节流孔（41），弹簧（6）被压缩且弹性势能逐渐增大；

阀杆（1）带动阀芯（2）向下运动，弹簧（6）向内笼套（3）施加向下的弹力，使内笼套（3）的顶部与阀芯（2）并逐渐封堵未与连通开口（31）对应的节流孔（41），直到内笼套（3）回到初始位置；

阀芯（2）与内笼套（3）分离并向下运动，逐渐封堵与连通开口（31）对应的节流孔（41）。

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