CN1306608A - 调节高压流体流动的控制阀 - Google Patents

Abstract

所公开的是一种阀的流体流动控制装置,该阀具有制成较复杂形状的流体流动路径并通过以其最大可用容积的使用来控制流体的速度,从而最大程度地防止气穴、泄放、由外来物质产生的堵塞和内部零件的损坏。该装置包括具有与柱塞紧密接触的内圆柱体的栅壳,在轴向和径向上分别形成多个孔的外圆柱体,具有在轴向形成多个带有凹部的矩形截面弯头的凹/凸槽的第一内部圆柱体,在轴向和径向形成多个孔的第二内部圆柱体,用于将内和外圆柱体与第一和第二内部圆柱体在其上端和下端紧密连接在一起的上下支撑板;柱塞形成密封部分和在其下部的导向端与座接触的开/关部分,从而以便在栅壳内部移动时打开/关闭座和控制流体的流动,以及座在具内部与所述的柱塞接触。

Description

调节高压流体流动的控制阀

本发明涉及用于处理多种流体的机械技术，如压缩流体、非压缩流体等等，尤其是涉及一种阀的流体流动控制装置，该阀具有通过控制流体阻力、背压和全部工况，以及通过以其可用容积的最大利用来控制流体速度，而设计成更复杂形状的流体流动路径，从而以最大程度地防止产生气穴、泄放、被外来物质阻塞和内部零件的损坏。

本发明集中在流体流动阻力器、背压控制部件和其它部件上，能应用于多孔型阀、多路径型阀或任何流体流动控制和类似关闭装置中。

传统地涉及阀和阻力器的装置应用于广泛领域，其中一些通常称为多路径型阀。

特别地普通多路径型阀应用于临界的情况或需要高精度的领域。

而且，流体速度的控制在多路径型阀中得以实现，因此，阀可应用于寿命长和操作质量要求高的所有装置中。

一般多路径的阀可以应用于控制噪音和气穴或者控制精度要求高的领域，在该领域使用水力流体和非水力流体，另外，阀应用于各种包括热力发电站、核发电站和石油化工产品、精炼和各种化工处理等等的工业领域。

应用于上述的各种领域的常规多路径型阀的流体流动阻力器，是建立在一系列相互叠置的或交错的圆盘或圆柱体的基础上。

每一个圆盘或圆柱体具有多个在其上形成的分离路径和曲折路径，该路径的每一个适用于控制装置中整个阀的长度上的流体流动压力或流量，有关上述装置的具体结构能在美国专利号4921014、美国专利号4567915、美国专利号4407327和美国专利号4105048中得到。

经过曲折路径的流体有速度头损失。

流出速度保持降低因此在某一状态下流体流动路径中产生的阻力，可防止由于流体流动被压缩时产生的气穴、腐蚀、磨损、噪音和振动。

一般多路径型阀和流体流动阻力器的特点是内圆盘或圆柱体形成定向的路径和在其上的可转向型路径。

柱塞适于在一般的栅壳内部上下移动，并具有用于开/关流体流动阻力器的流体流动路径的导向端以调整经过阀的流体总流量，并用于在与座接触时密封流体的流动。

在任何情况下，为了实现柱塞以平稳的方式上下运动、以及柱塞与座的同轴线接触的目的，利用迷宫式密封的柱塞，该柱塞具有多个在柱塞底部端缘表面形成的环状槽。

如上所述，在阀中用的一般的栅壳，由于小的流体流动路径和简单曲折路径的构造以便产生所需的速度头损失量，使栅壳尺寸变得很大。

而且，这会产生以下的问题：1)阀的总体尺寸很大；2)阀所需的材料增多；3)阀的安装空间增大。

另外，柱塞的密封部分产生一种由于在相邻位置上的小孔原理引起的收缩断面现象，在该邻近位置上其密封部分与具有高压比率的流体流动阻力器的流体流动路径或座之间有一间隙，因此，由于流体流动速度的增加和压力的降低而产生的气穴、泄放、腐蚀、噪音和振动出现在流体流动阻力器、柱塞、座等上。

这些现象以上述同样的方式甚至存在于迷宫式密封柱塞中。

另一方面，由于栅壳包括多个具有小截面面积的孔因而产生所需的速度头损耗量，如果外来物质插进阀的入口，其栅壳的路径或入口处会被堵塞，从而损坏阀固有的性能。同时，在流体从柱塞的底部流过栅壳的阀中，在轴向移动的柱塞的导向端的密封部分由于堵塞栅壳路径的入口的外来物质而被损坏，从而使阀的密封功能大大损坏。

在这种情况下，为了过滤插入阀的入口的外来物质，分离网安装在流体流向阀的入口处。

本发明的目的是提供一种以简单和容易的方式组装和生产的阀的流体流动控制装置，而保持多路径型阀的栅壳的特性，并能容许流体流动阻力器作为栅壳来限制外来物质的插入并在柱塞和流体流动阻力器之间形成预定的空间，因而防止流体流动阻力器被外来物质堵塞，同样防止外来物质与柱塞的相互作用，而在阀的流体流动入口处没有形成分离网。

本发明的另一目的是提供一种阀的流体流动控制装置，该阀可在多个流体流动路径上产生大的速度头损耗，因而提高每一以恒定局部压力条件作用于阀的每个流体流动路径的截面积，因而流体流动路径不被外来的经过阀的物质阻塞，从而提高在其预定体积内的流体流动量。

本发明的又一目的是提供一种阀的流体流动控制装置，该阀在与流体流动相互作用的装置中起到结构功能分离和流体流动分散的作用，因而防止在产生较高压力差的流体流动停止位置的相邻位置处的收缩断面现象，因而在流体流动阻力器、柱塞和座上不会产生气穴、泄放、磨损/腐蚀、噪音和振动。

为实现本发明的这些和其他目的，阀流体流动控制装置具有一包括流体入口和流体出口的阀体，一个在流体入口和流体出口之间移动以控制流体流动的柱塞，一个带有多个孔和槽的栅壳，所述的柱塞在栅壳内部紧密安装和移动，包括：所述的栅壳具有一个与柱塞紧密接触的并在轴向和径向分别形成多个孔和凸起的内圆柱体，一个在轴向和径向分别形成多个孔的外圆柱体，一个在内和外圆柱体之间叠置和连接的并形成在轴向具有带凹部的矩形截面弯头的多个凹/凸槽并在槽上形成多个孔的第一内部圆柱体，与第一内部圆柱体相连的并在轴向和径向形成多个孔的第二内部圆柱体和用于将第一和第二内部圆柱体在上端和下端与内和外圆柱体紧密连接的上和下支撑板，柱塞形成一密封部分与开/关部分，该二部分的每一个在其下部的导向端与座接触，以及通过开/关部分上的槽与开/关部分连接的多个孔，从而当其在栅壳内部移动时，以开/关座和控制流体流动，以及一个与柱塞内部接触的座。

本发明的这些和其它优点、特征以及目的通过以下本发明的最佳实施例结合附图的详细描述可以显而易见，其中：

图1是表示根据本发明的第一实施例的流体流动得以控制的阀的局部剖视图

图2表示图1中阀的局部剖视图，其中形成了圆柱形栅壳

图3是表示图2的栅壳布局的局部剖视图

图4是表示图2栅壳的内圆柱体的立体图

图5是表示图2栅壳的具有凹/凸槽的内圆柱体的局部剖视图

图6是表示图2栅壳的外圆柱体的立体图

图7是表示图2栅壳的内圆柱体的一种结构和布局的局部剖视图

图8是表示图2栅壳的内圆柱体的另一种结构和布局的局部剖视图

图9A和9B是表示图2栅壳的内圆柱体的再一种结构和布局的局部剖视图

图10是表示内圆柱体与图2栅壳的外圆柱体的组合状态的剖视图

图11是表示依据本发明的第二实施例的流体流动得以控制的阀的剖视图，其中形成了圆盘柱

图12是表示图11的圆盘柱的一对圆盘的局部平面图

图13是表示图11的一对圆盘的局部立体图

图14A是表示图11的圆盘柱的一个圆盘的流体流动路径的局部平面图

图14B是表示图14A的操作过程的局部剖视图

图15A～15C是表示图11的圆盘柱的一对圆盘的局部剖视图和侧视图

图16A～16D是图1中阀的局部剖视图，其中形成有功能分离型柱塞和座

图17A和17B是图16A～16C的功能分离型柱塞和座的局部剖视图，其上分别形成凸起和凹槽

图18是表示依据本发明的第三实施例的阀的流体流动控制装置的局部剖视图，其中流体流动阻力器和座彼此结合在一起

本发明的流体流动阻力器是建立在圆柱体或圆盘的基础上形成的，同时每一流体流动路径的阻力部分是由小孔、具有凹入部分的矩形截面弯头组合而成，以便产生较大的速度头损耗量。

本发明矩形截面弯头的入口截面积和出口截面积是不同的，它试图产生较大的相对流体流动的速度头损耗量。

通过流体流动路径产生的压降量与损耗系数、流体密度和速度的平方成比例，它们取决于阻力部分的流体流动的路径形状和雷诺系数决定的。

由于压降量是根据阀的工作情况而定的，如果速度头损耗的总量增加，流体速度能有效地以平稳方式得到控制。由流体流动路径产生的阻力部分数量越多，流体流动路径所占的截面积越小，或者阻力部分的损耗系数越大，速度头损耗总量就越大。

因此，如果阻力部分的数量增加，并且流体流动路径的横截面积减小，那么流体流动阻力器的尺寸很大，或得不到流过阀的适量流体，相反，如果流体流动路径的截面积增大，流体流动阻力器的尺寸很大，因而使之很难调节流体气穴形成的速度。

以流体的流动特性为基础，本发明包括设计成具有高损耗系数的每一流体流动路径的阻力部分，以便在流体流动中得到一个预定的压降量和速度，同时在预定的流体流动阻力器的体积增加数量，以便在阀预定的压降量上使流体流动路径的截面积增加。

根据阻力部分的流动和结构特性，本发明的圆柱形流体流动阻力器具有在柱塞轴向被分流的流体流动路径，并且具有由小孔和带凹部的矩形截面弯头形成的间隙，以便控制流体的流动。这样能防止小孔和弯头布局的分离操作，因此本发明能生产出并利用一个低成本的但非常精密的阀，而不必采用一般较贵的多路径阀。

另外，本发明的流体流动阻力器的圆盘型式具有一对由小孔、矩形截面弯头和带凹部的弯头组合制成的圆盘，从而增加其相对于流体流动路径的流动方向的截面积，因此在径向和轴向形成流体流动以最大限度地利用流体流动阻力器的可用容积。

当然，流体流动路径是通过多个圆盘形成的，或类似那里的流体流动路径通过一个圆盘在其径向形成。

本发明的流体流动阻力器可以将阻力部分的布局和流体流动路径的截面积的尺寸制成彼此大体上不相同，当然它们可以彼此组合或转换。

流体流动阻力器的圆柱体或圆盘的厚度以及其槽的尺寸取决于流体的工况。

阻力器的最薄截面的厚度是在稳态根据结构或工作情况而确定，并且通过结构的情况说明检查该厚度的稳定性。

本发明流体流动阻力器在流体入口处具有多个与内部的流体流动路径尺寸相等或稍小的一些孔、槽或结构的凸起，并且适用于使流体流动路径的横截面积明显增大，因而防止流体流动阻力器被流体内的外来物质阻塞。

最好是，本发明的功能分离型柱塞具有一与座接触的密封部分和流体流动阻力器的流体流动路径的开/关部分，以便实现功能分离的目的，并在开/关部分的上部表面上形成多个槽和孔，以便产生压力分散和由流体流动产生的背压，因而防止相关部件由于流体流动引起的损坏。

柱塞的结构功能分离可以防止当流体在柱塞底部与座之间流动时流体流动速度过高。

另外，柱塞形成一个在环形方向横跨槽的，在开/关部分的上部表面上横跨流体流动路径开/关部分的流体流动路径，如果开/关部分在高的压差条件下形成一细小的流体流动路径，将分散形成的路径中产生的流体流动，或者保持背压，因此使流体流动速度不会太高，因而可防止产生气穴或者零件的损坏。

本发明利用座与流体流动阻力器制成一体的栅壳中的速度头损耗产生结构和功能分离型柱塞，从而可用简单方法和在细小流体流动路径构造上制成它，流体流动可由合适的方式逐步得到控制。

利用具有复杂结构的简单装置，增加和减少速度头损耗，完成流体压力分散，或者保持背压，因此可以在特定部分消除流体流动速度的增大，降低气穴和噪音，并且有比较大的流体能流动。

而且，本发明的阀可以是气体阻力器、流动阀、背压控制阀、降压器、压力平衡或不平衡阀，具有硬或软座的阀等等，可用于各种流体，同时为密封流体流动的功能分离型柱塞，可应用于减压阀、安全阀或其他类型的阀，因此可防止邻近密封部分的关闭位置的流体溢流，从而防止相关部件的损坏。

现在，结合图1详细解释根据本发明的第一实施例的阀的流体流动控制装置的结构。

图1表示根据本发明的流体流动得以控制的阀的局部剖视图，总阀5包括阀盖6、柱塞7、阀体8、需要预定控制的阀杆10。

本发明以栅壳3、柱塞7和座9为目标，它们分别安装在流体入口1和流体出口2之间的流体流动路径中，以便控制流体的流动。

阀5根据柱塞7相对与栅壳3和座9的位置控制流体流动的预定量，且具有从流体入口1到流体出口2的流体流动路径，以及相反地从流体出口2到流体入口1的另一流体流动路径。

阀5与作为流体流动阻力器4的栅壳3和其内部的座9连接，而柱塞7在栅壳3和座9之间移动，以便开/关在流体入口1和流体入口2之间形成的流体流动路径，以控制流体流动。

通常在这种情况下，栅壳3与座9上的阀盖6相连。

形成在阀5中心线的上方和下方的柱塞7被分成左和右两部分，如图1所示，柱塞7的左部示出柱塞7与座9相连将流体流动完全关闭的情况，而其右部示出柱塞7移动到流体流动阻力器4的上方将流体流动打开的情况。

通常，非压缩流体诸如液体或包含外来物质的流体流过柱塞7以防止栅壳3的堵塞和座9接触部分的损坏。

包括汽化液体的压缩流体在柱塞7下方流动，因而显示流体特性的不同优点。

本发明的栅壳3是较佳的采用圆柱形或圆盘形的流体流动阻力器4。

阀5制成栅壳3通过流体，且使流体流到柱塞7的较低部分的结构，其构成也是为了使流体从柱塞7较低的部分流向栅壳3，既使在具有不同的流体流动方向的情况，当流体经过栅壳3时，作用的阻力值是彼此一样的。

在下文将参照图2对作为圆柱形流体流动阻力器4的栅壳3的结构进行解释。

图2是表示图1的阀的局部剖视图，其中圆柱形栅壳3与座9和柱塞7组合在一起。

圆柱形栅壳3包括一个围绕着柱塞7的内圆柱体25，一个外圆柱体22，叠置并安装在内和外圆柱体25和22之间的第一和第二内部圆柱体23和24，以及在圆柱体22和25上端和下端的上下支持板21和26。

内圆柱体25的上部和下部的末端紧密连接到上下支持板21和26的圆盘形的环形凸起29和30。

外和内圆柱体22和25以及形成在外和内圆柱体22和25之间的第一和第二内部的圆柱体23和24上形成有多个孔28，其中第一内部圆柱体23形成多个凹/凸的带有孔28的槽27，第二内部圆柱体24形成多个孔28，该孔轮流交错穿插于外、内圆柱体22和25之间。

在每个圆柱体22和25上的圆孔28可以用长孔52代替，或与长孔52一起使用，如图4所示。

第一内部圆柱体23的凹/凸槽27适于形成一矩形截面弯头型路径以便使流体在轴向流动或帮助流体经孔28流过以形成或分散成不均匀的流动。

参见图3，在外和内圆柱体22和25上的流体流入的每一流体流动路径孔28的尺寸设计成小于或等于其它圆柱体的每一流体流动路径孔28的尺寸，及孔28的边和凹/凸槽27之间的距离长度32和33，以及矩形截面弯头31路径的距离长度34，因而防止栅壳3内的流体流经路径被流体的外来物质所堵塞。

栅壳3的圆柱材料可以用简单的和快速的方式，通过一般机床如车床、铣床，钻床等切削工艺来加工。对流体流动路径的布局所需的单独的操作，例如，在多个钻孔的栅壳中缓慢修整等，在本发明的圆柱形栅壳3中可以被忽略。

另一方面，流体流动路径在轴向被分流，且形成阻力部分以便产生较大的速度头损耗量，因此得到流体的精确控制能力和在应用到阀5的高的不均匀压力条件下防止气穴现象和噪音。

栅壳3的每一圆柱体22至25的上下部分的末端紧密地与支撑板21和26或外圆柱22和内圆柱25的圆盘形状的环形凸起29和30结合，如图10所示，可选择地可以根据阀5的特定条件用钎接或激光焊接而成。

图3是表示图2中作为流体流动阻力器4的栅壳3的布局的局部剖视图。其中流体通过孔28和凹/凸槽27流动，下面将详细给出每一阻力部分的流动特性的解释。

流经栅壳3的流体，当经过孔28时产生速度头损耗。

通过矩形截面弯头(直角方向)31，流体的流动被分流，此时，被分流的流动重新改变了流体流动的截面面积32和35，无论何时流体流动在直角方向上转向，产生速度头损耗。

其后，流体经过第一内部圆柱体23的每一孔28，然后通过矩形截面弯头31而转向，其次流体在喷射孔28的入口处在直角方向转向，然后通过孔28。

最重要的是，矩形截面弯头31的损耗系数与流体入口的截面积(在孔28和矩形截面弯头31之间的间隔32中流体流动方向的截面积或在流体经过凹/凸槽27的孔28之前流体流动方向的截面积36，在直角方向被分散并转向)，以及流体出口的截面积(在流体经过凹/凸槽27的孔28之前流体流动方向的矩形截面积35或在孔28和矩形截面弯头31之间的间隔33的流体流动方向的截面积)有关，出口33截面积与入口36截面积相比越小，矩形截面弯头31按指数律地显示出的损耗系数值越大。

因此，当反复地进行矩形截面弯头31的入口和出口截面积的相同尺寸布局的比较时，在具有出口截面积35大于入口截面积的矩形截面弯头31处首先形成本发明的布局，随后在具有出口截面积33小于入口截面积的矩形截面弯头31处形成，使矩形截面弯头31的总损耗系数显著提高。

如上所述，流体流动路径的截面积在预定压降条件下被增大，这在总体阀结构方面具有多种好处。

图4表示与图2中的柱塞7接触的栅壳3的内圆柱体25的立体图。内圆柱体25在轴向和径向以预定的间隔在其内表面上形成多个环形凸起51，且在凸起51之间形成流体流过的多个圆孔28。

多个圆孔28可以用长孔52代替，或可与长孔52一起使用。

环状凸起51在与柱塞7接触时起到密封元件的作用。

另外，如果凸起51与柱塞7的接触面积小，如图15A和15B，当柱塞7在轴向移动时流体流动路径可以平滑地打开/关闭。

在流体从栅壳3的每一流体流动路径流动到柱塞7之前，流体的压力均匀分布在形成凸起51的空间，它起到消除作用于柱塞7在径向产生的力的作用。

在流体从柱塞7的低处流向栅壳3的情况中，在栅壳3的最下端的凸起51起背压装置的功能，它可以阻止在与栅壳3接触的柱塞7底部的导向端上产生过分不均匀的压力。

凸起51的上述功能可以防止柱塞7的底端与栅壳3接触部分的损坏。

在与密封柱塞相同的状态中，柱塞7在流体流动的条件下可以进行向上或向下移动，同时柱塞7与座9是同轴相接触。

圆孔28或长孔52的上下部分之间的间距，根据柱塞7的位置，在径向形成流体流动路径。

图5是表示栅壳3第一内部圆柱体23的局部剖视图，第一内部圆柱体23在其内外表面的环形方向形成凹/凸槽27，以便形成矩形截面弯头31，且在凹/凸槽27上以预定间隔形成多个孔28。

当然，多个孔28可以用长孔52代替，如图4所示，或与长孔52一起使用。

包括凹/凸槽27和多个孔28的凹/凸部分，根据柱塞7的位置在径向和轴向形成流体流动路径。

图6是表示栅壳3的第二内部圆柱体24的局部剖视图。第二内部圆柱体23，以内圆柱体25一样的方式，以预定的间距形成多个孔28，当然，多个圆孔可用长孔52代替，如图4所示，或可以与长孔52一起使用。

图7至9表示应用阻力部分处的只具有凹/凸槽型圆柱体形成的不同流体流动。

首先，如图7所示，一个圆柱体71与图5中的第一内部圆柱体23一样，同时其它圆柱体72在其凸起部分73上形成孔74，同时，圆柱体72的凹部75作为流体流动中的凹入弯头。

圆孔74可以用长孔52代替，如图4所示。或与长孔52一起使用。

图8是表示在其中只设置凹/凸槽27的圆柱形栅壳3的局部剖视图。一个圆柱体81在凹/凸槽27的底部形成孔28，而另一圆柱体82在其上部形成孔84。

圆孔83和84可用长孔52代替，如图4所示，或与长孔52一起使用。

在这种情况下，没有孔和凹槽的圆柱体81和82的凹部85和86用作流体流动中的凹入弯头。

图9A和9B是表示在其一个表面上形成带凹/凸槽92的圆柱体91的栅壳3的局部剖视图。孔93和94在凹/凸槽92内交错形成，没有形成孔94和94的圆柱体91的凹入部分95作为流体流动中的凹入弯头。

图10是表示栅壳3中内圆柱体25与下支撑板26的组合状态，彼此作为一个整体的剖视图。然后，外圆柱体22与上部支撑板21构成一个整体。

当栅壳3与柱塞7配合动作时，作为用于柱塞7底部的导向端上的流体流动的背压控制装置的提供预定阻力的凸起51起到密封元件的作用。同时凸起51在柱塞7和栅壳3之间提供一圆形空间以便使流体流动分散，且作用于柱塞7上的力基本上是均匀的，因而防止外部物质与柱塞7的相互作用。

凸起51可以制成具有预定角度的锥形或圆边形状，如果凸起51采用锥形或圆边形，凸起51与柱塞7的接触面积在结构说明的不变范围内是小的，它允许流体流动路径按照柱塞7在轴向的运动而平稳关闭。

另一方面，与内圆柱体25一体的下支撑板26可以制成与座9一体的，或可以与座9分开制成。

图11是表示根据本发明的第二实施例对流体的流动进行控制的阀的剖视图，其中形成了圆盘柱，包括上、下圆盘111和112的流体流动阻力器110围绕在柱塞7的外部，且形成在座9上。

如图2所示的包括圆柱体的栅壳3被流体流动阻力器110代替，如图11所示，流体流动阻力器110的圆盘111和112在轴向叠置以形成圆盘柱。

相对于穿过它们两边的圆盘111和112的中心成角度地对准的多个孔113和114在上部和下部部分地重叠，流体穿过其流动。

凸起115和116在流体流动阻力器110的内部和外部形成，并用于过滤包含在流体中的外来物质，以防止流体流动阻力器被堵塞。通过下圆盘112的凸起115和116的结构，流体流动进入的间隙等于或小于每一流体流动路径的最小截面距离。

凸起115作为密封元件并使流体压力分散，使背压保持与流体流动方向一致，

图12是表示图11的圆盘柱的一对圆盘111和112的局部平面图，在其中流体流过多个孔113和114。

用实线表示的孔113在上圆盘111上形成，用虚线表示的孔114在下圆盘112上形成。

孔113和114是以这种方式形成的，即在径向重复形成矩形截面弯头117，而凸起124、124’和125、125’在其直角部分的内侧上形成，以提供小孔和凹入弯头的功能。

圆盘111和112的孔113和114是以这种方式形成的，即每一矩形截面弯头117具有不同的入口和出口截面积。

孔113和114可以用电火花加工、激光加工等等形成。

一对圆盘111和112叠置以形成流体流动路径，而上、下支撑板118和119形成在圆盘111和112的两端，以获得作为流体流动阻力器110的圆盘柱。

圆盘111和112以这种方式叠置，即它们在其轴向形成多个孔，并借助于穿过孔的螺栓或销子固定，或以钎焊或激光焊连接。

流体流动路径可以在箭头120处从圆盘内部到箭头121的圆盘外部形成，或者在箭头122处从圆盘的外部到箭头123的圆盘的内部形成。

提及对流体流动路径的阻力控制，速度头损耗是在流体流动减慢的流体入口120处产生，然后随着流体流动通过设置在凹部126的反方向的矩形截面弯头117转向时产生。

然后，速度头损耗由在小孔和具有不同流体流动入口和出口截面积的矩形截面弯头117的带凹部124、124’和125、125’的弯头的流体阻力组合产生。

下一步，流体流动经过设在上、下圆盘111和112之间的矩形截面弯头117a时转向两次，并作为迷宫元件被分散，然后通过下圆盘112上的矩形截面弯头117’转向两次。此后，流体流动通过矩形截面弯头117a’转向两次，并作为迷宫元件被分散，上述每一步，通过从上圆盘111到下圆盘112在径向和轴向的流体流动产生速度头损耗。

换句话说，如果一对圆盘111和112，例如，每个孔113和114在模件中形成，在模件中流体流动的方向改变8次。

如上所述，在本发明第一实施例的圆柱形栅壳3中，通过将小孔、带凹部的弯头和迷宫元件以组合的方式应用到具有不同入口和出口截面积的矩形截面弯头上，总损耗系数将增大，并且流体流动路径的截面积在预定压降条件下得以增大。这在总体阀5的结构方面提供多种优点。

而且，在上、下圆盘111和112的流体流动路径117a和117a’在环状方向以不同的宽度交错设置，在上、下圆盘111和112之间的流体流动路径的截面积下降因而获得一个高的导致速度头损耗增大的效果。

需要这种布置以便在特定流动条件下产生所需的压降和流速。

图13是表示一对圆盘111和112的立体图，其中，流体从圆盘的外部流向圆盘的内部，流体流动路径的入口130和出口131只在上圆盘111上形成。

当然，入口也可在一个圆盘111上形成而出口在另一个圆盘112上形成。

另外，在下圆盘112上形成凸起132以防止流体流动路径被外来的材料堵塞，而且具有如此预定的高度，使下圆盘112之间的间隙小于流体流动路径最小截面长度。

在下圆盘112的凸起132与由上圆盘111的尺寸形成的凹槽133之间形成的间隙等于或小于上、下圆盘111和112的流体流动路径的最小截面长度。

如果流体从圆盘内部流到圆盘外部，凸起132和圆盘外的槽133就不必形成了。

在下圆盘112上的凸起134形成一边缘如图15A和15B所示，以便减少与柱塞7的接触面积，以便随着柱塞7的移动平滑地开/关流体流动路径，并且，分散流体的流动以消除作用于柱塞7上的径向压力。而且，凸起134与柱塞7接触，因而起到密封元件的作用，从而使流体能以线性的和平滑的方式随柱塞7的移动而流动。

在此种情况下，如果流体从圆盘内部流到圆盘外部，凸起134在柱塞7的附近形成一圆形空间，因而对柱塞7的导向端提供一背压，并防止外来材料与柱塞7的相互作用。

图14A表示了具有凹槽136的单个圆盘135，该槽成角度地对准圆盘的中心，其中的每一个具有小孔和凹部的如图12所示的矩形截面弯头在径向重复布置，且在圆盘135的内侧和外侧形成凸起137。

根据流体的速度和压降合适地调整和确定阻力器的形状、尺寸和数量。

图14B表示了叠置的圆盘135，其中示出了流体流动的方向。

流体可以从圆盘的外部流向圆盘的内部，或者反之。

图15A表示，当加工成合适深度的上圆盘111和下圆盘112依次叠置时，流体经过圆盘的流体流动入口130和出口131的状态中的不同流动形式和迷宫功能。

更详细的是，根据流体的条件和阀5的工作条件，进入圆盘的流体流动入口130和流体流动出口131的流体流动形式是从上圆盘111到上圆盘112，从上圆盘111到下圆盘111，下圆盘112到上圆盘111，和下圆盘112到下圆盘112而形成。

与柱塞7相接触的凸起115由圆边或斜边形成，如图15A和15B，这样就防止上部和下部圆盘111和112的流体的增加或减少随着柱塞7的上下运动而间断，以便平滑地控制流体的流动。另外，与其环状空间紧密接触的部分作为密封元件。

图16A-16D是表示功能分离的柱塞7、座9和支撑板26或118的的局部剖视图，其中具有杆的形状的柱塞7通过切割其底部制成具有圆柱体的形状。

为了柱塞7的功能分离，柱塞7包括一与座9相接触的密封部分102和一个流体流动阻力器4的流体流动路径的开/关部分。

密封部分102具有一个预定角度的边缘或是与座9紧密接触的圆形的边。

流体流动路径的开/关部分103在其上表面上形成一凹槽104，通过该槽形成为使流体流动路径开/关部分103分流的多个孔105，以使流体流动分散到流体流动路径开/关部分103。

圆孔105可用长孔52代替，如图4所示。

柱塞7和座9的密封部分102与流体流动路径开/关部分102之间的间隔可较长，但它取决于其从流体流动阻力器4的流体流动路径的距离。

柱塞7从流体流动阻力器4的内部移动到其底部，同时当流体流动路径开/关部分103形成在流体流动路径关闭位置的附近时，如图16B所示，流体流动到流体流动路径开/关部分103上部的槽104和孔105，因而将作用于流体流动路径开/关部分103的压力分散，因此当流体流速不高时，在流体流动阻力器4与柱塞7接触的部分和流体流动路径开/关103处没有气穴或损坏产生。

此后，柱塞7进一步移动到其底部，在它与座9的密封部分102接触前，流体流动路径开/关部分103将流体流动阻力器4的流体流动路径关闭，如图16C所示。然后柱塞7与座9的密封部分102紧密接触，如图16D所示，以便完全将液体流动关闭。相反，若柱塞7移动到其上部位置处于柱塞7已经与座9紧密接触状态时，座9的密封部分102首先打开，然后流体流动阻力器4的流体流动路径被打开，因此当流体在柱塞7的下部和座9之间流动时，流体流动的速度在密封部分102上不高，因而防止柱塞7的密封部分102和座9的密封部分102的损坏。

在这种情况下，考虑到阀和流体的情况，可以将座9和支撑板26或118彼此连成一体。

图17A是表示流体流动路径开/关部分103与柱塞7的密封部分102之间的环状凸起106的局部剖视图。柱塞7能插到座9的密封部分102的上部，座9上形成一个与柱塞7的凸起106相应的环状凸起107，因而，在柱塞7的密封部分102与座9的密封部分102接触之前，形成一矩形截面弯头以便对流体流动施加一预定的阻力，从而防止柱塞7的流体流动路径开/关部分103的损坏。

换句话说，由于像槽104、孔105、流体流动路径开/关部分103、与柱塞7接触部分的制造误差而产生的机械损坏和流体流动可以有效地克服和调整。但是，在更稳定条件下，只有具有矩形凸起才能有效地防止机械损坏，同时流体流动才能得到满意的控制。

当然根据流体情况凸起106和107可包括辅助的凸起，以便产生多次压力损耗。

图17B是在柱塞7的密封部分102的上部的凸起106上形成的槽109和在座9的密封部分102的上部的凸起107上形成的槽108的局部剖视图，以便对流过多重矩形截面弯头的流体施加预定的阻力，如图18所示，可形成多个具有槽的凸起，此时，在密封部分102的最上部的环形凸起107的高度将高于其它底端凸起的高度，因此，座9的密封部分102随着柱塞的运动首先与柱塞7分开，以防止密封部分102的损坏和进行流体流动的平滑控制。

图18是表示根据本发明的第三实施例的阀的流体流动控制装置的局部剖视图，其中流体流动阻力器40和座41彼此连成一体，该件采取圆柱形并形成多个孔42作为流体流动路径以及凸出的槽43和凸起44。柱塞7形成了一个槽48和凸起46，该槽与凸起以环形方向的间隙45插入与之对应的凸出的槽43和凸起44。

当然，与流体流动阻力器40成一体的座41可以用圆柱形的或圆盘形的阻力器4代替，或者可与阻力器40分开安装，流体流动路径的形状，即，孔42可以变成长孔52、倒三角或类似形状。

在上述结构的情况下，如果两部分彼此是相接触的，其密封部分是被密封的，在这种情况下，如果柱塞7在流体流动阻力器40的轴向移动，两部分的槽43和48和凸起44和46形成矩形截面弯头的流体流动路径，以使流体流动产生速度头损耗，因此，流体流动的速度不会加速，而流体流量提高，当具有一定的速度变化时。

特别地，本发明的第三实施例的装置能使其密封部分防止流体流动，这样，不需要辅助的座，而且，在流体流动路径稍微打开的状态中，流体的阻力部分的数量是逐步提高的，而且如图中虚线所示，在两部分显著地打开的状态时，矩形截面弯头的阻力在环形方向和轴向上改变，因而进行更精确的流体流动控制。

应用到本发明的流体流动控制装置的方法可以用上述同样的方式应用到降压装置和背压降低装置上。

因此，本发明的流体流动控制装置能用于为提高/降低或调节流体流动的预定量的流体控制装置的各个部分。

而且，功能分离型柱塞可以应用到进行流体流动关闭操作的所有流体流动控制装置中，以防止与柱塞的相关部件的损坏。

从前述显而易见，本发明的阀的流体流动控制装置能够控制阀的操作、背压流体阻力和与在处理各种流体中使用的机械技术相关的所有操作，例如，压缩流体、非压缩流体等等，并且通过最大限度地利用其有效的容积控制流体的速度，从而最大程度地防止产生气穴、泄放、被外来物质堵塞和对内部零件的损坏。此外，根据本发明的阀的流体流动控制装置能在多个流体流动路径上的每一阻力器上产生大的速度头损耗，以便在阀上作用恒定变化压力条件下，提高每一流体流动路径的截面积，因而流体流动路径不会被经过阀的外来物质所堵塞，以在其预定容积内提高流体流量。

Claims (11)

1、一种具有阀体的流体流动控制装置，该阀体包括一个流体入口和一个流体出口，一个在所述流体入口和所述出口之间移动以控制流体流动的柱塞，和一个具有多个孔和槽的栅壳，所述的柱塞在所述的栅壳内部紧密安装并移动，所述的装置包括：所述的栅壳具有一与所述的柱塞紧密接触的在轴向和径向分别形成多个孔和槽的内圆柱体，一在轴向和径向上分别形成多个孔的外圆柱体，一沿着轴向形成多个凹/凸槽的且在槽上形成多个孔的第一内部圆柱体，一在轴向和径向形成多个孔的第二内部圆柱体，因而以一种所述的第一和第二圆柱体交替的组合方式叠置和插入在所述的内外圆柱体之间，以及用于将所述的内和外圆柱体与所述的第一和第二内部圆柱体在其上端和下端紧密连接在一起的上下支撑板；所述柱塞形成一与座接触的密封部分和一开/关部分，在其底部的导向端和多个孔通过在所述开/关部分上部的槽分流所述的开/关部分，当在所述栅壳的内部移动时，以便开/关所述的座和控制流体的流动；以及在其内部与所述的柱塞接触的所述的座。

2、如权利要求1所述的装置，其中所述的栅壳具有沿着轴向在两侧形成多个凹/凸槽的第一内部圆柱体，并且在凹入部位形成多个孔，形成一与所述第一内部圆柱体形状相同的第二内部圆柱体，但在凸出部分中形成孔，以便以一种所述第一和第二圆柱体交替的组合方式叠置和插入在所述的内和外圆柱体之间。

3、如权利要求2所述的装置，其中所述的栅壳具有在凹入部位的底部形成多个孔的第一内部圆柱体，在凹入部位的上部形成多个孔的第二内部圆柱体，以便以一种所述第一和第二圆柱体交替的组合方式叠置和插入在所述内和外圆柱体之间。

4、如权利要求1所述的装置，其中所述的栅壳具有一沿着轴向在一侧上形成凹/凸槽的第一内部圆柱体，且在凹入部位的底部中形成孔，形成一与所述第一内部圆柱体形状相同的第二内部圆柱体，但在凹入部位的上部形成孔，以便以一种所述的第一和第二圆柱体直线的组合方式叠置和插入在所述的内和外圆柱体之间。

5、如权利要求4所述的装置，其中所述栅壳没有靠在流体流动路径的凸槽结构。

6、如权利要求1所述的装置，其中在所述座的密封部分形成环形凸起的所述座及在所述柱塞的所述密封部分凸起的上部形成环形槽的所述柱塞，以便形成在所述座和所述柱塞之间具有环形槽和凸起的阶梯柱塞。

7、如权利要求1所述的装置，其中流体流入的位于外和内圆柱体上的每一孔的第一尺寸小于或等于其它圆柱体的孔的第二尺寸，并且在作为所述其它内、外和第二内部圆柱体和所述第一内部圆柱体的凹/凸槽的流体流动路径的孔之间的侧边距离的第三尺寸，以及所述矩形截面弯头路径的侧边距离的第四尺寸。

8、如权利要求1所述的装置，其中所述的栅壳包括与所述下支撑板一体形成的内圆柱体和与所述的上支撑板作为一体的所述的外圆柱体，从而彼此上下接合。

9、一种具有阀体的阀流体流动控制装置，该阀体包括一个流体入口和一个流体出口，一个在所述流体入口和所述出口之间移动以控制流体流动的柱塞，以及一个具有多个孔和槽的栅壳，所述的柱塞在所述的栅壳内部紧密安装并移动，所述的装置包括：

所述的栅壳具有上下叠置的多个上下圆盘，流体流动阻力器包括多个具有复杂孔的第一和第二孔，且以固定距离成角度地对准所述上下圆盘的中心线，在所述下圆盘的内部和外部形成每一个第一和第二凸起，且由所述第一和第二孔的布局连续地形成的多个矩形截面弯头，每一所述的矩形截面弯头在其内直角部分包括第三和第四凸起，且在其所述第三和第四凸起的对侧形成第五和第六凸起。

10、如权利要求4所述的装置，其中，所述的栅壳包括多个叠置的圆盘，每一圆盘具有一槽，在该槽处所述矩形截面弯头具有以固定距离并成角度地对准圆盘中心线的小孔和凹部反复形成，而且每一个第一和第二凸起在圆盘的内部和外部形成。

11、一种具有阀体的阀的流体流动控制装置，该阀体包括一个流体入口和一个流体出口，一个在所述流体入口和所述流体出口之间移动以控制流体流动的柱塞，以及一个具有多个孔和槽的栅壳，所述的柱塞在所述的栅壳内部紧密安装并移动，所述的装置包括：

与流体流动阻力器一体并采用圆柱形状的座具有多个作为流体流动路径的孔，且以多级方式形成第二凸槽和第一凸起，以及所述柱塞具有插入所述第一凸槽和第一凸起中的第二凸槽和第二凸起，并在环形方向上具有间隙。

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