CN1349599A - 流体减压装置 - Google Patents

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Abstract

一多板的防气穴的流体减压装置包括一诸环形板(52)的叠堆件(50),该叠堆件具有一中空的中心(58)、一在其内周长处(60)的流体入口和一其外周长处的流体出口。这些经选择的板中的每一块构成至少一个减压段(70、72、74、76),减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于排放口的连通通道。每一减压段与诸叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通。两个或两个以上的减压段串联,构成从流体入口到流体出口的减压流道。每一减压段的速度头损失最好大于75%,相应的压力恢复小于25%。该流体减压装置一般用于一流体控制阀中。

Description

流体减压装置
发明领域
本发明涉及流体能量消散装置，尤其涉及防气穴流体减压装置，该装置包括多个供流体流动的叠堆板。
发明背景
流体减压装置通常用于各阀中。已知的一类流体减压装置包括一叠堆地安装在流体控制阀内的环形盘。通常称为“阀调整件”(valve trim)或“阀盒”的叠堆盘在中空的中心与外周之间构成多个流道。一阀件可在中空的中心中移动以在阀的入口与出口之间连接或多或少的流道。这种装置曾经通过改变流动方向和增加流道横截面来减少压力。但是，已有技术的流体减压装置没能有效地将流体力学的原理应用于流体流道的设计，以在压力显著下降的同时避免静压水头达到流体的蒸发压力。
于1970年9月22日授予Cummins的美国专利3,529,628描述了使用等孔形式和形成对角径向流道的叠堆阀调整件。但是，这些盘中的诸开口没有规律，在这些开口之间形成一不可预知的阻力路径。流道不是用流体力学的有效原理设计的。而且，Cummins没有公开对塞子与环形孔之间的环形面积进行加压以避免径向加压通道与下一个未加压通道间的损坏的方法。
于1978年11月14日授予Baumann的美国专利4,125,129公开了一种具有相同环形圆盘的多板阀调整件，当它们的角度偏移时，形成一如图14所示的垂直流道。图18和19也示出了诸相同的板，它们彼此之间角位偏移而形成了一垂直流道。但是，使用诸圆孔作为节流孔大大减少了流量，并由于急速地进入这些孔而形成大量的收缩，导致过分的压力恢复。于1982年11月2日授予Baumann的美国专利4,356,843公开了类似的相同的板，这些板有选择地重叠在一起，具有径向的矩形的流动槽，以在水平方向和一平面中进行节流。
于1998年6月23日授予Baumann等人的美国专利5,769,122公开了包括诸板的减压装置，这些板具有带有流线型入口的限流结构，在每一收缩之后入口的后面是长而宽的沉淀室，并且在两平面中提供径向朝外的流道。例如，图10和11所示的结构以及图7所示的小孔62允许速度相应于大的压力恢复而逐渐下降，这适合于气体以获得超音速，但这不利于会形成气穴的液体。‘122专利还揭示了几个在一水平平面内的限流结构，以考虑至少50％的不受干扰的压力恢复。
于1997年11月18日授予Steinke的美国专利5,687,763公开了一种流体流动控制装置，具有在形成于一对相同板的开口之间的诸径向流道内的曲折的转向。压降是经急剧的转向形成，而不是通过小孔形成的。此外，沿阀柱塞与阀盒孔之间的间隙没有提供逐渐的减压。
所有已知的流体减压装置都具有这样或那样的缺点，包括气穴、减压不足、不能提供沿阀柱塞与阀盒孔之间的间隙的逐渐的减压、低流量和制作困难，有的缺点还不止于此。因此，人们需要新的和性能改进的流体减压装置。
本发明概要
根据本发明的第一方面，提供一种流体减压装置。该流体减压装置包括一堆叠的具有空的中心的环形板、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口。这些板中经选择的每一块构成至少一个减压段，该减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于排放口的连通通道。每一减压段与诸叠堆环形板中的一相邻板的另一减压段连通。两个或两个以上的减压段串联，构成从流体入口到流体出口的减压流道。
流体减压装置与啮合在中空中心的可移动柱塞一起使用。诸环形板构成至少一个经过叠堆层的轴向流道，以使在叠堆环形板中的不同轴向高度的流体逐渐减压。轴向流道可通向叠堆环形板的中空的中心，或位于中空的中心的径向外面。
在一个实施例中，减压流道由多个串联的减压段构成，并包括在叠堆环形板的相邻板之间交替的径向和轴向流动部分。叠堆环形板构成两个或两个以上的平行的减压流道。在另一实施例中，减压流道由多个串联的减压段构成，并包括穿过叠堆环形板中的相继的板的径向和轴向流动部分。叠堆环形板构成两个或两个以上的平行的减压流道。在该实施例中，构成每一减压流道的环形板的数量等于在减压流道中减压段的数量。
排入连通通道的诸小孔的数量和/或流动面积可沿减压流道增加。最好是，诸环形板构成多个在流体入口与流体出口之间的平行的减压流道。最好是，每一减压段的速度头损失大于75％，相应的压力恢复小于25％。最好是，连通通道的宽度至少是小孔宽度的3.5倍。当两个或两个以上的小孔流入一个连通通道时，连通通道的宽度最好至少是这些小孔加起来的宽度的3.5倍。
根据本发明的另一方面，提供一流体控制阀。流体控制阀包括一具有流体通道的阀体、一在流体通道中的阀座、一可相对阀座移动以控制流体流过流体通道的阀柱塞和一安装在流体通道内以减少流体压力的流体减压装置。减压装置的构造如上所述。
附图简要说明
为了更好地理解本发明，请参阅附图，附图援引在此以作参考，附图中：
图1是剖视图，它示出了一采用本发明叠堆板组件形式的流体减压装置的阀；
图2是一沿图1的线2-2剖开的仰视图，它示出了一叠堆板组件和阀柱塞的第一实施例；
图3是图2所示的叠堆板组件的一部分的局部放大示意图；
图4是沿图3的线4-4截取的叠堆板组件和阀柱塞的局部剖示图，它示出了呈对角的流道；
图5是叠堆板组件中的六块板的底部立体分解图，它示出了板的定位(对准)情况；
图6是图5所示的一小孔和一连通通道的放大的局部示意平面图；
图7是图5所示的第三减压段的部分放大的示意平面图；
图8是沿图2的线8-8截取的叠堆板组件和阀柱塞的放大的局部示意剖视图，它示出了一垂直流道；
图9是一沿图8的线9-9截取的叠堆板组件的放大的局部示意剖视图；
图10是一用于本发明第二实施例的叠堆板组件的五段环形板的仰视图；
图11是采用图10所示环形板的一叠堆板组件的一部分的放大的局部示意图；
图12是沿图11的线12-12截取的叠堆板组件和阀柱塞的示意性局部剖视图；
图13是图11所示的叠堆板组件和阀柱塞的示意性局部剖视图；
图14是一用于本发明第三实施例的叠堆板组件的一五段环形板的仰视图；
图15是一用于本发明第四实施例的叠堆板组件的一五段环形板的仰视图；
图16是一用于本发明第五实施例的叠堆板组件的一五段环形板的仰视图；
图17是一用于本发明第六实施例的叠堆板组件的一五段环形板的仰视图；
图18是采用图17所示的环形板的叠堆板组件一部分的放大局部示意图；
图19是沿图18的线19-19截取的叠堆板组件和阀柱塞的放大的局部示意性剖视图；
图20是用于本发明第七实施例叠堆板组件的一组有三个不同板的第一环形板的仰视图；
图21是用于本发明第七实施例叠堆板组件的一组有三个不同板的第二环形板的仰视图；
图22是用于本发明第七实施例叠堆板组件的一组有三个不同板的第三环形板的仰视图；
图23是用于本发明第八实施例叠堆板组件的一四段环形板的仰视图；
图24是采用图23所示的环形板的叠堆板组件一部分的放大的局部示意图；
图25是沿图24的线25-25截取的叠堆板组件放大的局部示意性剖视图；
图26是用于本发明第九实施例的叠堆板组件的一三段环形板的仰视图；
图27是采用图26所示的环形板的叠堆板组件一部分的放大的局部示意图；
图28是沿图27的线28-28截取的叠堆板组件的放大的局部示意性剖视图；
图29是作为本发明叠堆板组件的第二实施例的距离的函数的百分比静压力的示意图；以及
图30是本发明叠堆板组件的第二实施例中的减压流道的示意图。
详细说明
图1示出了采用本发明流体减压装置的流体控制阀的剖视图。流体控制阀10包括一阀体14，它具有一流体入口16、一流体出口18和一穿过阀体14的连接流体的通道20。流体减压装置24，亦称为阀盒或阀调节件，安装在流体控制阀10内。可用一传统的包括座位圈30、保持件36和安装螺栓38的安装结构，将减压装置24安装在阀内。流体减压装置24是具有中空中心的叠堆板组件。一位于叠堆板组件的中空中心的可移动柱塞32控制从中空中心流到叠堆板组件的外面的流体。
图2-9示出了本发明第一实施例的流体减压装置，其中类似的部件用相同的编号表示。流体减压装置24包括一叠堆板组件50，该组件包括一堆叠堆的环形板52和一定位销54。定位销54穿过每一环形板52中的定位孔并使叠堆的环形板保持如下要描述的环形板的恰当的定位或对准。可在叠堆板组件的周边进行焊接56使环形板52固定在一起，或铜焊在一起。叠堆板组件50保持在阀10的座位圈30与保持件36之间(见图1)内。叠堆板组件50有一中空的中心58；第一或内周长60作为减压装置的流体入口；第二或外周长62作为减压装置的流体出口。内周长60的大小与阀柱塞32的外表面紧密配合。如下所述，叠堆板组件50构成了多个从内周长处60的入口到外周长处62的出口的减压流道。当阀柱塞32相对于叠堆板组件50向上或向下移动时，一部分减压流道在内周长60处暴露，经过减压装置的流体容量相应地增加或减少。
图2-9实施例所示的叠堆板组件50采用一堆叠堆的相同的环形板52，其方向如下所示。以在入口与出口之间提供多个减压流道。在图2-9的实施例中，每一减压流道由彼此可相对转动的五个相继的环形板52中五个减压段构成。图5是一底部立体分解图，它示出了六个环形板52a、52b、52c、52d、52e和52f。其中的每一环形板设置有一第一减压段70、第二减压段72、第三减压段74、第四减压段76和第五减压段78。如下所述，每一段包括一个或多个小孔后面跟着一个或多个连通通道。第二、第三和第四段包括通向各个段中的小孔的传输通道。在每一板中的诸减压段彼此偏移40°。五段模式在环形板52圆周上重复，以在每一板上形成总共为三个模式的五段。由于诸段是旋转偏移的以及模式是重复的，所以第一段70和第四段76旋转地对齐，第二段72和第五段78旋转地对齐。
从叠堆板组件50的内周长60到外周长62的减压流道由具有旋转偏移的叠堆的环形板52形成如图5所示。在图2-9的实施例中，要求五个相同的环形板52来提供减压流道。但在图2-9的实施例中，在叠堆板组件中使用了重复的六个不同的旋转偏移结构。图5示出了具有六个旋转偏移的相同环形板的基本结构。环形板52设置有定位孔80、82、84、86、88和90，这些孔彼此旋转偏移40°。如图5所示，定位销54穿过环形板52a的定位孔80、环形板52b的定位孔82、环形板52c的定位孔84、环形板52d的定位孔86、环形板52e的定位孔88和环形板52f的定位孔90。图5的结构可在叠堆板组件中重复。
通过这样的旋转定位，板52a上的各第一段70的出口(图4)与在下一板52b上的相应的第二段72上的入口对齐；各第二段72的出口与下一相邻板52c上的相应的第三段74上的入口对齐；各第三段74的出口与下一相邻板52d上的相应的第四段76上的入口对齐；各第四段76的出口与下一相邻板52e上的相应的第五段78上的入口对齐。第五段排入叠堆板组件50的外周长62。
图3示出了由图2-9的五段叠堆板组件50所形成减压流道130。图3中第一段70、第二段72、第三段74、第四段76和第五段的流道彼此相叠置以示出减压流道130。要知道的是，减压流道130由多个子通道构成。具体地说，第一段70包括两个小孔，第二段72包括两个小孔，第三段74包括三个小孔，第四段76包括四个小孔，第五段78包括六个小孔。叠堆板组件的每五板组成的一组包括三个沿其圆周平行的减压流道130。
如图4所示，穿过叠堆板组件的五板部分的减压流道130包括一从内周长60穿过板52a的第一段70的径向流动和小孔节流部分、一从板52a到板52b的轴向流动部分、一穿过板52b的第二段72的径向流动和小孔节流部分、一从板52b到板52c的轴向流动部分、一穿过板52c的第三段74的径向流动和小孔节流部分、一从板52c到板52d的轴向流动部分、一穿过板52d的第四段76的径向流动和小孔节流部分、一从板52d到板52e的轴向流动部分和一穿过第五段78到外周长62的径向流动和小孔节流部分。因此，流道130经过叠堆板组件50中五个相继的板，并包括诸径向和小孔节流部分和轴向流动部分，其方向总的相对叠堆板组件50的横截面呈对角方向。
如图2、3和5所示，第一段70包括两个连接于相应的连通通道的小孔；第二段72包括两个连接于一个较大连通通道的小孔；第三段74包括连接于一个相对较宽的连通通道的小孔；第四段76包括两对小孔，每一对连接于一个相对较宽的连通通道；第五段78包括六个连接于叠堆板组件50的外周长62的小孔。因此，这些个小孔的数目随着逐步经过减压流道而增加(除了第一与第二段之外)。
图6示出了第一段70的一部分。所示几何形状的特征与减压流道的每一减压段是相同的。一减压段包括一进入到连通通道102的小孔100。小孔100的特征是有一圆的入口110，以获得最小的收缩即较大的流量，以及有一陡峭的排放口，该排放口112与连通通道102的相邻壁114一起使速度头(velocityhead)损失达75％以上，使相应的压力恢复下降到小于25％。总之，诸减压段的小孔可以有圆的或渐锥的入口。如上所述，连通通道102的后面是相邻环形板中的第二段72。在随后的各段中的小孔数量和/或流动面积逐渐增加，以防每一连通通道或传输通道内的静压水头由于流体速度头而达到流体的蒸发压力，如图29所示，并在下面进行讨论。
图7示出了第三减压段74。第一和最后段之外的减压段包括一个或多个传输通道。第三减压段74包括通过相应的小孔134连接于连通通道136的传输通道132。这些小孔134的特征是有一个渐锥的入口和有一陡峭的排放口。连通通道136在周向的宽度至少是小孔134的加起来的宽度的3.5倍。传输通道132接受来自相邻环形板的前一段的连通通道的流体并通过小孔134将该流体排放到连通通道136。连通通道136将流体排放到相邻环形板的下一段的传输通道中。在叠堆板组件的最后段(图2-9实施例的第五段78)中，传输通道通过小孔进入叠堆板组件的外周长62的空间中。根据流体力学定律可知，当小孔诸如小孔100的流体排放到扩大的空间诸如连通通道102时，速度头损失。这种速度头的损失可用如下的公式计算： K = [ 1 - d 1 2 d 2 2 ] 2 - - - ( 1 )
其中K是速度头损失系数，d1是小孔宽度，d2是排放区或连通通道102(见图6)的宽度。例如，如果d2＝2d1，那么速度头损失系数K是0.56。但是，如果两者的比率是3∶1，则K＝0.79。最好是，每一段的速度头损失大于75％，相应的压力恢复小于25％。
在本发明中，连通通道102的宽度d2与小孔100的宽度d1之比最好是3.5或更大。当两个或更多的小孔进入到一个连通通道时，连通通道的宽度与诸小孔的加起来的宽度之比最好是3.5或更大。该比率使图2-9的五段实施例的每段速度头损失超过0.80，整个速度头的损失系数达到0.98。通过确保环形板的流动通道内的静压永远达不到流体的蒸发压力，这样的一个高速度头损失系数就能有效防止气穴现象。此外，这种结构在每一段提供低的压力恢复，即压力恢复小于20％。最好是连通通道102的径向尺寸r1约等于环形板52的厚度。
根据本发明的又一特征，叠堆板组件50可设置有一个或多个轴向或垂直流道，如图8和9所示。要知道的是，当阀处于如图1所示的方向时，才有垂直流动。在图2-9的实施例中，环形板52设置有多个窄的垂直流动通道120和多个宽的垂直流动通道122，它们通向空心的中心58。当环形板52如上所述叠堆时，窄通道120和宽通道122对齐形成一垂直或轴向流道124。在图9所示的垂直流道124的结构中，窄垂直通道120与宽垂直通道122交替，各相继的窄垂直通道是旋转偏移的。窄通道120构成节流通道，随后的宽通道122构成膨胀的或连通通道。在另一种结构的垂直流道中，在相继的各环形板中一个或多个窄垂直流动通道120和/或一个或多个宽垂直流动通道122相以相互对齐，在性能上没有或很少下降。图2所示的环形板52有一这种类型的垂直流道。
如图8所示，垂直流道124与叠堆板组件50的内周长和阀柱塞32之间径向交叉。在叠堆板组件50的顶部，保持件36可设置有一使垂直流道124的上端与顶部环形板中的一个段连接的环形通道125，从而提供一排放流道。
流过垂直流道124的流体其压力在叠堆环形板不同轴向高度上逐渐下降。因此，柱塞32的表面与叠堆板组件的内周长60之间的区域可以沿着因柱塞32所在的位置不暴露于流体流动的那些板而有选择地增压。这种结构可以避免出现阀上的整个压差都加到叠堆环形板的一组板的两端上的情况。
图10-13示出了减压装置24的第二实施例，它包括一叠堆板组件220。一环形板200具有五段结构，该五段结构包括一第一减压段210、一第二减压段212、一第三减压段214、一第四减压段216和一第五减压段218。每一减压段的结构与环形板52中的各个减压段相同。但与环形板52不同的是，第一段210、第三段214和第五段218沿第一径向对齐，而第二段212和第四段216沿一第二径向对齐。第一、第三和第五段与第二和第四段偏移40°。五段的模式在环形板200的圆周上重复，以在每一环形板上形成总数为三个模式的五段。相邻五段被空的区域242所隔开。
在图10-13的实施例中，一五段减压流道由三个相同的环形板200所形成。环形板200设置有彼此旋转偏移40°的诸定位孔230、232和234。在叠堆板组件220中，定位销54穿过第一环形板200a的定位孔230、第二环形板200b的定位孔232、第三环形板200c的定位孔234。因此，板200a、200b和200c彼此旋转偏移40°。这种结构形成一在环形板200a与200b之间交替的减压流道240，如图11和12所示。如图12所示，环形板200c的空的区域242和环形板200d的空的区域242分别覆盖减压流道240的顶部和底部。叠堆板组件中一组三个相同的板形成如图11和12所示的减压流道。
参阅图12，减压流道240包括一从内周长60穿过板200a的第一段210的径向流动和小孔节流部分、一从板200a的第一段210到板200b的第二段212的轴向流动部分、一穿过板200b的第二段212的径向流动和小孔节流部分、一从板200b的第二段212到板200a的第三段214的轴向流动部分、一穿过板200a的第三段214的径向流动和小孔节流部分、一从板200a的第三段214到板200b的第四段216轴向流动部分、一穿过板200b的第四段216的径向流动和小孔节流部分、一从板200b的第四段216到板200a的第五段218的轴向流动部分和一穿过板220a的第五段218到叠堆板组件220的外周长62的径向流动和小孔节流部分。要指出的是，流动流道240在环形板200a与200b之间交替，相继的轴向流动部分具有相反的方向。总的流动方向相对叠堆板组件220的中心是径向的，或者对图1所示的阀方向而言是水平的。
环形板200还设置有窄的垂直流动通道250和宽的垂直流通通道252，它们通向中空的中心58并在叠堆板组件220中形成一垂直流道254，如图13所示。保持件36设置有一将垂直流道254连接到叠堆板组件220顶部环形板的第四段的环形通道256。
图14示出了用于本发明叠堆板组件第三实施例的环形板300。环形板300的各减压段的结构和环形板的叠堆形式与上述的图10所示的环形板200相同。具体说，环形板300包括第一段210、第二段212、第三段214、第四段216和第五段218。环形板300不同于环形板200之处在于环形板300不像上述环形板200那样有形成一垂直流道的垂直流动通道。因此，使用环形板300的叠堆板组件具有诸水平减压流道，它们在如图11和12和如上所述在每一组两个板之间交替。但是，叠堆板组件不包括垂直流道。
图15示出了用于本发明叠堆板组件的第四实施例的环形板400。环形板400用于叠堆板组件中，其中每一减压流道有五个减压段构成，并在每一组的两个板之间交替。环形板400的各减压段的结构和叠堆形式与上述的图10所示的环形板200相同。环形板400包括第一段210、第二段212、第三段214、第四段216和第五段218。环形板400用于形成一上述的如图11所示的五段水平减压流道。环形板400不同于环形板200之处在于有形成一垂直流道的窄垂直流动通道250，但没有宽的垂直流动通道。
图16示出了用于本发明叠堆板组件的第五实施例的环形板500。环形板500的第一段210、第二段212、第三段214、第四段216和第五段218的结构和叠堆形式与上述的图10所示的环形板200相同。环形板500用于形成一上述的如图11和12所示的五段水平减压流道。环形板500包括一形成垂直流道的宽的垂直流动通道252，但不包括窄的垂直流动通道。因此，在使用环形板500的叠堆板组件的垂直流道中具有比采用环形板200或环形板400(环形板300没有垂直流动通道)的叠堆板组件中的垂直流道大的流量。
图17示出了用于本发明叠堆板组件的第六实施例的环形板600。图18和19示出了叠堆板组件中的减压流道。环形板600包括第一减压段610、第二减压段612、第三减压段614、第四减压段616和第五减压段618。五个减压段的模式在环形板600的圆周上重复，以在每一环形板上形成总数为三个模式的五段。诸减压段的除流量之外的总的流动性能与上述的减压段相同。减压段610有一个小孔，第二段612有一个小孔，第三段614有两个小孔，第四段616有三个小孔，第五段618有五个小孔。环形板600设置有彼此相对偏移40°的定位孔630、632和634。叠堆板组件中的每一组三块板形成一如图18和19所示的减压流道640。定位销54穿过环形板600a的定位孔630、环形板600b的定位孔632、环形板600c的定位孔634。板600c的空的区域642覆盖板600b的第二和第四段。
如图19所示，减压流道640在板600a与600b之间交替。具体说，流道640从内周长60穿过板600a的第一段610、板600b的第二段612、板600a的第三段614、板600b的第四段616和板600a的第五段618至外周长62。
环形板600还设置有在环形板600的内周长60的径向向外的垂直流动通道650。当环形板600如上所述彼此偏移40°叠堆时，垂直流动通道650如图19所示与在第一段610出口的流通通道和在第二段612入口的传输通道对齐，以形成一垂直流道660。垂直流道660连接于每一减压流道640的第二段，以在叠堆板组件中形成一逐渐向上的减压。
叠堆板组件的上述每一实施例使用一堆叠堆的相同的环形板以形成一流体减压装置。如图20-22所示，叠堆板组件的第七实施例采用一组三个不同的板。如图20所示的环形板700包括具有相同角度位置的一第一减压段710、一第三减压段714和一第五减压段718。第一、第三和第五段的模式在环形板700的圆周上重复九次。图21所示的环形板702包括具有相同角度位置的第二减压段712和第四减压段716。第二和第四段的模式在环形板702的圆周上重复九次。如图22所示环形板704具有垂直流动通道750，位于从内周长60径向朝外的位置并分布在环形板704圆周上。每一环形板700、702和704包括一用于定位销的定位孔730。环形板700、702和704重复叠堆，使得每一组的三块板700、702和704如图18和19所示形成一五段的水平减压流道和一垂直流道。
使用不同的环形板700、702和704的图20-22的实施例，与图17-19具有三个平行的减压流道的实施例不同，它每组三块板具有九个平行的减压流道。因此，图20-22的实施例的流量比17-19的实施例要大。
图23-25示出了本发明叠堆板组件的第八实施例。第八实施例采用四段环形板结构。环形板800包括一第一减压段810、一相对第一段810偏移40°的第二减压段812、相对第二减压段812偏移40°的第三减压段814和相对第三减压段814偏移40°的第四减压段816。四段模式在板800的圆周上重复三次，使得每一模式的第一段810经过转动与相邻模式的第四段816对齐。
环形板800还设置有彼此偏移40°的定位孔830、832和834。如图24和25所示的叠堆板组件用穿过板800a的定位孔830、板800b的定位孔832、板800c的定位孔834和板800d的定位孔830的定位销54组装起来。叠堆板组件中的每组四块板形成减压流道840。减压流道840从内周长60穿过板800a的第一段810、穿过板800b的第二段812、穿过板800c的第三段814和穿过板800d的第四段816到外周长62。如图25所示，减压流道840呈“对角”结构径向朝外朝上穿过叠堆板组件的四个相继的板。每一段(除第四段之外)朝上进入相邻环形板的下一个段中。如图24所示，减压流道840包括两个在第一段810中的小孔、两个在第二段812中的小孔、三个在第三段814中的小孔和四个在第四段816中的小孔。
环形板800设置有窄的垂直流动通道850和宽的垂直流动通道852，它们通向叠堆板组件的中空的中心。当诸环形板800如上所述叠堆时，形成了如上述图8和9所示的垂直流道。
图26-28示出了本发明叠堆板组件的第九实施例。图26-28的实施例采用一三段环形板结构。环形板900设置有一第一减压段910、一相对第一段910偏移40°的第二减压段912和一相对第二减压段912偏移40°的第三减压段914。三段模式在板900的圆周上重复三次。每堆三个环形板900形成一三段减压流道940，如图27和28所示。板900包括定位孔930、932和934。一环形板900a具有穿过定位孔930的定位销54，板900b具有穿过定位孔932定位销54，板900c具有穿过定位孔934的定位销54。第一段910有两个小孔，第二段912有两个小孔，第三段914有三个小孔。如图28所示，一减压流道940从内周长60穿过板900a的第一段910、板900b的第二段912和板900c的第三段914至外周长62。减压流道940呈“对角”方向径向向外朝上穿过叠堆板组件。
环形板900设置有与叠堆板组件的中空的中心相邻的窄的垂直流动通道950和宽的垂直流动通道952。当诸环形板900如上所述叠堆时，穿过叠堆板形成垂直流道如以上结合图8和9所述。
概括起来，叠堆板组件的特征如下。
1.叠堆板组件具有多个减压流道，它们具有在内周长处60的入口和在外周长处62的出口，或多或少的部分流道根据可移动阀柱塞32的位置流过流体。
2.诸减压流道由两个或两个以上串联连接的减压段构成。每一减压段与在相邻环形板的另一减压段相连。诸减压段可在两环形板之间交替或可在相继的诸板中前进。除最后一个之外的每一段包括一经一小孔到连通通道的径向流动，随后是一到相邻板的下一个段的轴向流动(最后一段只包括经一小孔到叠堆板组件的外周长的径向流动)。
3.每一段包括一个或多个小孔。每一小孔有一圆的或渐锥的入口和一陡峭的排放口。在除最后一个之外的每一段中，诸小孔进入在周向相对较宽、在径向相对窄的连通通道。在最后一段，诸小孔进入到叠堆板组件周围的空间中。除第一个之外的每一段包括一个或多个接受来自相邻环形板的前一段的连通通道的流体的传输通道。第一段接受来自叠堆板组件的中空中心的流体。每一连通通道在周向的宽度最好至少是对应小孔的宽度的3.5倍。当两个或两个以上的小孔进入一个连通通道时，该连通通道的宽度与这些小孔的加起来的宽度之比最好是3.5或更大。连通通道的径向尺寸最好约等于环形板的厚度。这些小孔的小孔数量和/或横截面沿从内周长60到外周长62的流道逐渐增加。每一段的特征是，速度头损失大于75％，对应的压力恢复小于25％，由此降低了产生气穴的可能性。
计算了采用图10所示的环形板200以提供一五段水平流道的的叠堆板组件的性能。作为一沿穿过叠堆板组件的流道的距离的函数，图29绘出了作为叠堆板组件中空中心的压力的百分比的静压。每一段都有一压力降随后是一相对低的压力恢复。只在第五段218的最后一个排放小孔有可能出现气穴。但是，这种现象远离结构部件和板，不会产生有害作用。图30示出了减压流道240中的诸流道的示意图和在每一段的压力大小。上述的叠堆板组件采用了从内周长到外周长的流体流动。但是，诸环形板也可做成从叠堆板组件的外周长到内周长的流体流动。
尽管已示出和描述了目前被认为是较佳的本发明的实施例，但很显然，本领域的技术人员在不脱离所附权利要求书所阐述的本发明范围的情况下还可以对本发明进行种种改变和变异。

Claims (39)

1.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，具有一中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
经选择的所述板中的每一块构成至少一个减压段，减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道；以及
每一减压段与所述叠堆环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道。
2.如权利要求1所述的流体减压装置，与啮合在中空中心的一可移动的柱塞一起使用，其特征在于，所述环形板构成至少一个经所述叠堆环形板的轴向流道，以使流体压力在所述叠堆环形板中的不同轴向高度逐渐减小。
3.如权利要求2所述的流体减压装置，其特征在于，所述轴向流道通向所述叠堆环形板的中空的中心，以使在所述环形板与所述可动柱塞之间所述叠堆环形板中的不同轴向高度的流体逐渐减压。
4.如权利要求2所述的流体减压装置，其特征在于，所述轴向流道位于所述叠堆环形板的中空的中心的径向外面。
5.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述减压流道由多个串联的减压段构成，并包括在所述叠堆环形板的相邻板之间交替的径向和轴向流动部分。
6.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述减压流道由多个串联的减压段构成，并包括穿过所述叠堆环形板中的相继的板的径向和轴向流动部分，构成所述减压流道的环形板的数量等于在所述减压流道中减压段的数量。
7.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述减压流道由彼此相对转动的相同的诸环形板构成。
8.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述减压流道由两个或两个以上的不相同的环形板构成。
9.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，排放到连通通道的诸小孔的小孔数量沿所述减压流道而增加。
10.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述小孔的流动面积沿所述减压流道而增加。
11.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述环形板构成多个在所述第一周长与所述第二周长之间的平行的减压流道。
12.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述连通通道的宽度至少是所述小孔宽度的3.5倍。
13.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，每一减压段的速度头损失大于75％。
14.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，每一减压段的压力恢复小于25％。
15.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述减压流道包括交替的径向和轴向流动部分，其中所述轴向流动部分具有一个方向。
16.如权利要求1所述的流体减压装置，其特征在于，所述减压流道包括交替的径向和轴向流动部分，其中相继的轴向流动部分具有相对的轴向方向。
17.一种流体控制阀，它包括：
一具有流体通道的阀体；
一在所述流体通道中的阀座；
一可相对所述阀座移动以控制流体流过所述流体通道的阀柱塞；以及
一安装在所述流体通道内以减少流体压力的流体减压装置，所述减压装置包括：
一堆叠堆的环形板，具有一所述阀柱塞可在其中移动的中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择的板中的每一块构成至少一个减压段，该减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道；以及
每一减压段与所述叠堆环形板中的一相邻板的另一减压段相连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道。
18.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述诸环形板构成至少一个穿过所述叠堆环形板的轴向流道，以使在所述叠堆环形板的不同轴向高度处的流体逐渐减压。
19.如权利要求18所述的流体控制阀，其特征在于，所述轴向流道通向所述叠堆环形板的中空的中心，以使在所述环形板与所述可动柱塞之间所述叠堆环形板中的不同轴向高度的流体逐渐减压。
20.如权利要求18所述的流体控制阀，其特征在于，所述轴向流道位于所述叠堆环形板的中空的中心的径向外面。
21.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述减压流道由多个串联的减压段构成，并包括在所述叠堆环形板的相邻板之间交替的径向和轴向流动部分。
22.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述减压流道由多个串联的减压段构成，并包括穿过所述叠堆环形板中的相继的板的径向和轴向流动部分，其中，构成所述减压流道的环形板的数量等于在所述减压流道中减压段的数量。
23.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述减压流道由彼此相对转动的相同的诸环形板构成。
24.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述减压流道由两个或两个以上的不相同的环形板构成。
25.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，排入连通通道的诸小孔的数量沿所述减压流道而增加。
26.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述小孔的流动面积沿所述减压流道而增加。
27.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述环形板构成多个在所述第一周长与所述第二周长之间的的减压流道。
28.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述连通通道的宽度至少是所述小孔宽度的3.5倍。
29.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，每一减压段的速度头损失大于75％。
30.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，每一减压段的压力恢复小于25％。
31.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述减压流道包括交替的径向和轴向流动部分，其中所述轴向流动部分有一个方向。
32.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述减压流道包括交替的径向和轴向流部分，其中相继的轴向流部分具有相对的轴向方向。
33.如权利要求17所述的流体控制阀，其特征在于，所述第一周长是所述叠堆环形板与所述阀柱塞相邻的内周长，所述第二周长是所述叠堆环形板的外周长。
34.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，具有一中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择的板中的每一块构成至少一个减压段，减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道，其中，每一减压段的压力恢复小于25％；以及
每一减压段与所述叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道。
35.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，它具有中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择的板中的每一块构成至少一个减压段，减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道，其中，每一减压段的速度头损失大于75％；以及
每一减压段与所述叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道。
36.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，它具有一中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择的板中的每一块构成至少一个减压段，减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道；
每一减压段与所述叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道；以及
所述环形板构成至少一个经所述叠堆的轴向流道，以使在所述叠堆环形板中的不同轴向高度的流体逐渐减压。
37.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，它具有一中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择的板中的每一块构成至少一个减压段，该减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道；以及
每一减压段与所述叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道，其中，所述减压流道包括在所述叠堆的环形板的两相邻板之间交替的径向和轴向流动部分。
38.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，它具有中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择和板中的每一块构成至少一个减压段，减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道；以及
每一减压段与所述叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道，其中，所述减压流道包括穿过所述叠堆环形板的相继的板的径向和轴向流动部分，其中，构成所述减压流道的环形板的数量等于在所述减压流道中的减压段的数量。
39.一种流体减压装置，它包括：
一堆叠堆的环形板，它具有中空的中心、一在其第一周长处的流体入口和一在其第二周长处的流体出口；
所述经选择的板中的每一块构成至少一个减压段，该减压段包括一具有一圆的或渐锥入口和一陡峭排放口的小孔和一连接于所述排放口的连通通道，连通通道的宽度至少是所述小孔的宽度的3.5倍；以及
每一减压段与所述叠堆的环形板中的一相邻板的另一减压段连通，两个或两个以上的所述减压段串联，构成一从所述流体入口到所述流体出口的减压流道。
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