CN1914444A - 用于压差工作式流量阀的流量调节装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种流量调节装置(1),其包括在压差下操作的主阀,所述主阀具有主流入口(112)和主流出口(113)。主流入口配备有阀座(114),在其上主闸门(100)被沿着垂直于闸止平面的方向进行调节。主闸门在其截止面中具有孔(111),用于与主闸门之上的压力室(110)连通。辅助控制阀(105)调节通过所述孔的小量流动,用于在压力室中产生更大或更小的压力,以关闭或打开主闸门。

Description

用于压差工作式流量阀的流量调节装置
技术领域
本发明涉及一种可提供高操作灵活性的流量调节装置,其可以应用于在压差下工作的流量阀,并且其优选由小的控制流或是对其进行操纵的其它系统操控。
背景技术
在众多的由压差进行操控的用于传送控制流并且可以调节控制流的流量阀技术中,需要提及下面的专利文献:本申请的同一发明人S.Pérez的美国专利5,738,332和美国专利5,769,387。
S.Pérez的美国专利5,738,332中公开了一种主阀,其包括一个具有辅助控制阀的流量调节装置,所述辅助控制阀可以是本领域当前任何水平的阀,并且允许在最小关闭位置和最大打开位置之间对流量进行预设调节。所述辅助控制阀只能有限地对主阀进行预设调节,这是因为,为了设定主阀的任何流量,辅助控制阀需要被操作,以便设定新的流量,以使初始调节的流量逐渐达到所需的新流量。此外,所述装置不能利用略微超过零压力的压力对主阀进行操作,这是因为,必须克服主阀闸门的复原力,特别是在系统中的压力较低时。S.Pérez的美国专利5,769,387中公开了一种主阀,其中可以安装调节和/或控制装置,所述装置可以安装在控制流的入口或控制流的出口或二者处。所述调节和/或控制装置只能有限地对主阀进行预设调节,这是因为,为了设定主阀的任何流量,需要操作控制或调节装置,以便设定新的流量,以使初始调节的流量逐渐达到所需的新流量。此外,所述装置不能利用主阀的入口和出口之间的低压差来操作主阀,这可能是因为控制力不足以克服主阀闸门的复原力并同时在这种情况下维持主阀关闭。
发明内容
与此不同,本发明提供了一种用于主阀的流量调节装置,其具有更大的操作柔性和通用性,并且其只需要低操作动力。本发明的装置还具有简单的结构和更少的零件,这在一些情况下可以制造出这样的阀,即其可以利用具有小压差(接近零压力)的控制流进行操作,并且其可以在系统的接近于零的压力、甚至是略微负压(真空)或高压下进行操作。
本发明的流量调节装置主要包括辅助控制阀,其在最小关闭位置和最大预设打开位置之间调节小的控制流,从而该控制流可以作用在主阀的压力室和主闸门上,即使是主阀的闸门与隔膜、柱塞、波纹管或其它辅助元件相连的情况下。
在对本发明的流量调节装置进行操控时,可以在一指令下以几乎同时的方式调节主阀的流量。这些装置可以应用于下述两种阀:一种阀,为到达关闭状态要求进一步的操控动作;另一种阀,为到达关闭状态不需要进一步的操控动作,在这种情况下中断第一操控动作就足够了。后面这种阀可以称作“自动关闭式阀”。对于某些工业应用,需要采用自动达到最大开度的阀,也就是说,当所施加的用于设定中度流量的操控动作取消后,阀变为完全打开,这只须对用于自动关闭式阀的所述装置进行简单的改变即可,如后文中详细描述。
由于它们的构造,这些流量调节装置可以利用低于现有技术中其它装置所需操作动力的操作动力进行操作。
本发明的流量调节装置可以应用于任何主阀,该主阀可以以组合和单独的方式包括以下特征:
(a)利用小控制流产生的压差进行操作;
(b)具有主流入口和出口,它们被以任何方向和形状设计,和/或
(c)具有任何类型的用于将控制流引入主阀压力室的入口:(c1)由上游流经主阀内部引入,或(c2)通过被操作的主阀的外侧直接由上游引入;
(d)具有任何类型的用于将控制流排放到外侧的出口:(d1)通过主阀内部向下游排放,或(d2)通过排放管道由主阀向下游排放;
(e)主阀的闸门连接着柱塞装置、隔膜装置、波纹管装置或其它可通过主闸门的轴向移动而限定出可变压力室容积的装置。
本发明的装置能够产生可保护环境的有益产品,例如无需动手操作的用于控制水的系统,其可以用于个人清洗、洗涤、食物制备、商业、工业等用途,从而节水达40%或以上,降低污水的污染和处理成本。可以利用本发明的装置制造的其它制品包括:压力调节器,其同目前的调节器相比可显著减小尺寸;安全阀;电磁阀;自动灌溉系统等。
附图说明
下面将参照附图详细描述本发明。
图1示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第一实施例的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
图2示出了处在打开位置的图1中的阀;
图3示出了采用了本发明装置第一实施例的第一种改型的处在关闭位置的阀的一部分的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作并且具有柱塞;
图4示出了处在打开位置的图3中的阀;
图5示出了示出了采用了本发明装置第一实施例的第二种改型的处在关闭位置的阀的一部分的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作并且主阀闸门元件连接着隔膜;
图6示出了示出了采用了本发明装置第一实施例的第三种改型的处在打开位置的阀的一部分的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作并且主阀闸门元件连接着隔膜;
图7示出了示出了采用了本发明装置第一实施例的第四种改型的处在关闭位置的阀的一部分的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作并且主阀闸门元件连接着隔膜;
图8示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第二实施例的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
图9示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第三实施例的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
图10示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第四实施例的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
图11和图11A示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第五实施例的两种形式的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
图12示出了示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第六实施例的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
图13示出了示出了应用于处在关闭位置的阀中的本发明装置的第七实施例的剖切俯视图,这种阀在压差下进行操作,并且主阀的闸门元件连接着隔膜;
具体实施方式
在图1和2中显示了主阀1的一部分,其中,根据本发明第一实施例的装置置于该主阀中。
主阀1是在压差下进行操作的阀,并且具有主流入口112和主流出口113。主流入口112配备有阀座114,主闸门100可在阀座114上方调节,以在与闸止平面相垂直的方向上移动,该方向定义为“轴向”。主闸门100在其闸门表面中具有孔111,以使得主流可由入口112进入压力室110中。
压力室110由位于主闸门100上方的可变容腔限定,并且其限定在主闸门100、隔膜101与上侧段160之间。隔膜101从主闸门100的外周轮廓径向向外延伸至上侧段160。上侧段是基本刚性的,并且以这样的方式覆盖闸门100与其轴向相隔,即隔膜101的周缘紧密地结合在上侧段160的周缘上。
根据上述第一实施例,本发明的装置包括与主闸门100直接和间接相连的机构,所述机构包括中空轴向阀杆104,所述阀杆在两端被开口,并且在底部结合于主闸门100的中心,从而实现主流的长期流通,即主流从入口112进入,流经孔111,以将主流容纳在所述中空轴向阀杆104的中空内部中。中空轴向阀杆104的上端经上侧段160顶部的孔穿过上侧段,在此,密封装置115用于保持压力室110的密封度。密封装置还允许中空轴向阀杆104自由地轴向移动。在密封装置115上方,阀具有一个或多个用于排放控制流的孔121,以将控制流放泄到外侧。中空轴向阀杆104具有通向压力室110的开口108,所述开口处在低于由上侧段160的基部限定的平面的位置上,而在主闸门100处于末端打开位置时,可以防止主流通过所述开108泄漏。
中空轴向阀杆104的上端限定出一个辅助控制阀座106,其类似地被辅助控制阀105的闸门堵塞,该辅助控制阀位于轴向操控阀杆103的下端,轴向操控阀杆从上方轴向对准所述辅助控制阀座106。当然,这种堵塞也可以通过阀杆或杠杆的角运动或平行于主阀轴向轴线的运动而实现,从而通过辅助控制阀闸门105抵靠在辅助控制阀座106上而类似地形成堵塞。
主闸门100的入口孔111的面积小于辅助控制阀座106的开口部分的面积,从而在辅助控制阀102执行最大排放操作时,压力室100可以实现整体上的减压。
通过在操控阀杆103中保持负向关闭动力109,如显示于图1,辅助控制阀闸门105关闭辅助控制阀座106的流动出口孔。在这种状态下,进入主流入口112的主流的一部分会流经控制流入口孔111,并由此通过孔108进入压力室110。由于辅助控制阀座106的控制流出口孔被关闭,因此压力室110中的内压升高,从而在隔膜101和主闸门100的上侧区域上建立负向关闭动力118,在该负向关闭动力上,还要加上隔膜101因其自身设计特性而产生的负向还原动力。在这些情况下,负向动力的总和大于由通过主流入口112进入的流体流产生的施加在主阀1的主闸门100的下侧区域上的正向打开动力117,从而使得主闸门100相对于被其关闭的阀座114保持关闭,如显示于图1。在这种情况下,向下游与主流出口113连通的隔膜101的下侧区域暴露在低于上游压力的下游压力中,从而导致主阀1关闭。
为了将主阀1保持为长期关闭的阀,轴向操控阀杆103需要保持在其下端位置,也就是说,以使得辅助控制阀闸门105堵塞辅助控制阀座106的开口。这一点可以通过诸如弹簧、螺纹元件、挡块等阀杆锁紧机构实现。
通过向操控阀杆103施加用于打开的正向操控动力119,以使辅助控制阀闸门105移离其阀座106,如显示于图2,可通过辅助控制阀座106的孔实现控制流的排放,通过该孔,一部分流体离开压力室110,通过孔108进入中空轴向阀杆104,并且压力室110中的压力降低,结果,负向关闭动力118也减小了,这导致主闸门100轴向移动而开启阀座114,以使得一定量的主流从主流入口112排放到主流出口113。为了保持预设流量下的流动状态,操控阀杆103需要被保持在一预设位置。
如果需要获得中度主流状态,即大于零但小于最大流量,则中空轴向阀杆104的上端脱离与辅助控制阀闸门105的接触,并且处在这样的位置,即主闸门100通过轴向移动而到达位于关闭位置和最大打开位置之间的中间位置。但中空轴向阀杆104的位置,其可被称作“浮动位置”,正如给人的第一感觉一样,是不稳定的。实际上,在这种浮动状态,通过主入口112进入的主流初始经过打开的阀座114而分流到主出口113,从而流入流出压力室110的流体流趋向于发生变化。这种变化是由于中空轴向阀杆104和相关主闸门100的轴向位移所造成的反馈现象而引起的。这种反馈源于通过辅助控制阀座106(交替地轴向移动)和辅助控制阀闸门105(在这里所述的情况下是固定的)之间的开口释放的流体流的差异所引起的压力室110中压力的相继减小和增加。因此,在第一状态(在排放中度主流的位置),压力室110中的压力减小,从而导致中空轴向阀杆104靠近辅助控制阀闸门105,因而排放的控制流的量减小,这样,由于在中空轴向阀杆104(以及相关的主闸门100)的前述交替移动时进入的流体流没有任何变化,因此压力室110中的压力增加。这些交替的位移被快速补偿,这是因为主流的流过部分与控制流的排放部分之间存在巨大的差异(比率为大约1000∶1),以及因为隔膜101的变形和主闸门100的惯性所产生的补偿作用。
图3和4示出了本发明装置的第一实施例的第一种改型,其应用于具有主入口212和主出口213的主阀2。这种改型包括柱塞式的主闸门200,其在轴向圆柱形内腔262中轴向移动。该主闸门200的下表面向主阀座214施加堵塞动作。主闸门200具有用于引入控制流的中心孔211,并且在其上边缘具有密封边缘261,该密封边缘密封其与轴向圆柱形内腔262之间的接触部,因而在轴向圆柱形内腔262、主闸门200的上表面和轴向圆柱形内腔262的上表面之间形成的容积中限定出压力室210。主闸门200的上表面带有相关的中空轴向阀杆204,其与前面参照图1和2中显示和描述的实施例类似,即在下部具有开口208,并且其上端突伸超出轴向圆柱形内腔262的上表面,并且在该上端设有控制阀座206。该控制阀座206类似地由操控杠杆203中的控制阀闸门205关闭。
这种改型的操作基本上类似于针对图1和2中的实施例所描述的操作。然而,由于主闸门200是柱塞式的,因此该改型从结构上讲比前面描述的第一实施例简单。此外,由于辅助控制阀闸门205的操作是通过杠杆203进行的,因此施加的操控动力可以在幅度(大小)上显著不同于图1和2的实施例中通过直接作用施加的操控动力。
图5示出了本发明装置的第一实施例的第二种改型,其应用于主阀3,主阀被显示为处在关闭位置。在这种改型中,不同于图1和2中的实施例,辅助控制阀302位于由主闸门300、隔膜301和上侧段360限定出的压力室310内。在这种形态下,控制流由主入口312经过设于隔膜301中的控制流入口孔311进入压力室310。当闸门305离开辅助阀座306时,压力室310可使控制流流过辅助阀座306中的开口,再由此使控制流通过形成在主闸门300中心的控制流排放口321向主出口313流动,从而将控制流排放到主出口313。其下端设有辅助控制阀闸门305的轴向操控阀杆303与制动机构330相关联,制动机构作用于轴向操控阀杆的外周表面上。
制动机构330既可以是被动的也可以是主动的,也就是说,其可以是在接触区域增加摩擦力的元件,或是控制轴向操控阀杆303移动的螺纹元件,从而为了改变轴向操控阀杆303的位置可以施加外部操控动力。除此之外,制动机构可以是外部作动机构(主动式),例如锁紧锥体、凸轮等。
这种改型的其它操作与前面所述各种改型类似。
图6示出了本发明装置的第一实施例的第三种改型,其应用于主阀4,该主阀被显示为处在打开位置。这种改型中,不同于图1和2中的实施例,控制流排放孔421通过管道469向下游连通至主出口413。轴向操控阀杆403通过弹簧450而保持在末端阀打开位置。
这种改型与图1和2中的实施例之间的显著差异在于,装置的第三种改型构成一个自动阀。这意味着,每当施加在轴向操控阀杆403上的用于形成中度主流或关闭阀的操控动力消失后,弹簧450就会移动阀杆403,以使辅助控制阀闸门405离开辅助阀座406,从而打开主阀4。
图7示出了本发明装置的第一实施例的第四种改型,其应用于主阀5,该主阀被显示为处在关闭位置。这种改型中,与图6所示的改型不同,通向主阀5的压力室510的控制流入口511通过管道568向上游连通至主流入口512。轴向操控阀杆503通过弹簧550而保持在末端阀关闭位置。
这种改型与图6所示的改型之间的显著差异在于,装置的第四种改型构成一个自动阀。这意味着,每当施加在轴向操控阀杆503上的用于形成中度主流或打开阀的操控动力消失后,弹簧550就会沿着阀关闭方向移动阀杆503,以使闸门控制阀505抵靠着辅助阀座506关闭,以关闭主阀5,其细节类似于前面参照图1和2所作解释。
图8示出了本发明装置的第二实施例,其应用于主阀6,该主阀被显示为处在关闭位置。在第二实施例中,不同于前述实施例的任何改型,辅助控制阀602包括外侧管状阀杆622和轴向操控阀杆603,所述轴向操控阀杆基本上与管状阀杆622同心并且以这样的方式布置,即操控阀杆603的一部分-包括其下端-位于管状阀杆622内,操控阀杆603的其它部分-包括其上端-位于管状阀杆622的上部之外。操控阀杆603被支撑在管状阀杆622内,并且可以相对于密封装置623滑动和密封。此外,操控阀杆603通过弹簧650与管状阀杆622相连,该弹簧将操控阀杆603保持在一个极限位置,在图示的改型实施例中,该极限位置为自动关闭位置。这种改型的一种显然的改型是,弹簧650将操控阀杆603保持在自动极限打开位置。
管状阀杆的下端连接着具有孔611的主闸门600,类似于前面对图1和2中的实施例所描述的方式,并且该下端还包括与压力室610连通的开口608。在管状阀杆622的下端之内,并且在开口608上方,结合着一个辅助阀座606,其与结合在操控阀杆603下端的辅助控制阀闸门605协作。在管状阀杆622中,在阀座606和密封装置623之间,以这样的方式布置着控制流排放口621,即其永远不会进入压力室610中。
管状阀杆622具有一对外部密封装置615,其中一个外部密封装置615用于将压力室610与控制流排放口621隔离,另一个外部密封装置615将控制流排放口与外界隔离,以使得控制流排放口只能通过出口管道669向下游排放。
该实施例的主阀6是自动阀,其操作基本上类似于图7中的主阀。这意味着:每当施加在轴向操控阀杆603上的用于形成中度主流或打开阀的操控动力消失后,弹簧650就会沿阀关闭方向移动阀杆603,这样,由于通过孔611进入的流体流的压力导致压力室610中压力增加,因此使得辅助控制阀闸门605抵靠在辅助阀座606上进行关闭,从而关闭主阀6。
图9示出了本发明装置的第三实施例,其应用于主阀7,该主阀被显示为处在关闭位置。与第一实施例的大部分改型不同,第三实施例示出了一个轴向操控阀杆703,其通过限制机构724而以“受限浮动状态”结合在中空阀杆704上,所述限制机构与中空阀杆704的上部形成一体部分,并在根据设计而预设的轴向范围内将轴向操控阀杆703保持在滑动状态。在本申请中,术语“受限浮动状态”指的是这样的事实,即轴向操控阀杆在一定范围内移动而不会通过机械接触来牵拉中空阀杆704,在超出所述范围后,轴向操控阀杆703通过限制机构724牵拉中空阀杆704。
当主流入口712和主流出口713之间的压差非常小并且趋向于零压差时,由限制机构724施加的机械联动特别有用,这是由于由所述小压差产生的正向打开动力不足以对抗隔膜701的负向约束动力。在这种情况下,所产生的施加在隔膜701的上表面上的动力(负向动力)大于所产生的施加在闸门700的下表面上的动力(正向动力)。结果,即使由于阀杆在其受限浮动范围移动导致压力室出现排放,但所产生的负向动力会将主闸门700保持在其关闭位置,并且轴向操控阀杆会移动,直至通过限制机构724拉动中空阀杆704,以将闸门700打开到一定的开度,该开度取决于轴向操控阀杆703的额外移动,从而使得主阀可以在任何网络压力下进行操作,该压力可以略微超过下游压力,包括略微负压或是高压。
图10示出了本发明装置的第四实施例,其应用于主阀8,该主阀被显示为处在关闭位置。不同于第二实施例(图8),在第四实施例中,轴向操控阀杆803通过限制机构824而以前述实施例中定义的“受限浮动状态”结合在管状阀杆822上,该限制机构与管状阀杆822下部形成一体部分,并在根据设计而预设的轴向范围内将轴向操控阀杆803保持在滑动状态。该机械联动限制机构824能够对抗隔膜801的约束动力,其作用方式类似于图9中的第三实施例中的限制机构,从而使得能够以调节的方式操控阀的打开,即使是在趋向于零压力的低压差时。
图11示出了本发明装置的第五实施例,其应用于主阀9,该主阀被显示为处在关闭位置。该主阀的操作类似于对图6中的主阀所作描述,但在本例中其为自动关闭阀,因为在开阀力停止作用于轴向操控阀杆903时,主阀会在弹簧950的作用下关闭。在第五实施例中,隔膜901的抬升动力与隔膜901的约束动力方向一致但朝向相反,并且其幅度等于或大于隔膜901的约束动力。在这种情况下,所述抬升动力由直接与主闸门900相连的抬升弹簧925提供。抬升弹簧925具有下部支承部,其固定在压力室910的上侧段960的中部,以及另一支承部,其以可移动的方式结合在主闸门900上侧中央部分上。在任何压差条件下,既不论是高还是低,当操控阀杆903被驱动以打开主阀9时,抬升弹簧都会抵消隔膜901的约束动力,以使得主闸门900由其阀座914抬升至由操控阀杆903决定的位置,从而使得主阀可以在任何网络压力下进行操作,该压力可以略微大于下游压力,包括略微负压或是高压。
图12示出了本发明装置的第六实施例,其构成了主阀10的整体部分,该主阀被显示为处在关闭位置。在第六实施例中,主阀10的压力室1010的内压是通过与压力室1010相连的辅助控制阀1002间接控制的。所述辅助控制阀1002可以安装至压力室或其上方,或以远程的方式安装在管道1068上,并被管道1069控制着向辅助控制阀下游排放控制流。主闸门1000在其中部具有用于引入控制流的开口1011,其将主流入口1012与压力室1010连通。辅助控制阀1002可以是本领域当前任何水平的阀,并且允许在最小关闭位置和最大预设打开位置之间进行精密、逐渐且稳定的调节。辅助控制阀1002可以具有操控驱动功能,例如,如前所述通过制动或释放操控阀杆而自动打开、自动关闭、操控阀杆锁紧。
流体流的打开、关闭和调节的控制与用于调节辅助控制阀1002的控制流流率直接相关,辅助控制阀反过来又以受控且稳定的方式控制压力室1010的内压。本实施例不允许由低压来操作主阀10,这是由于其不具有在低流体流压力下对抗隔膜1001约束动力的装置。
图13示出了本发明装置的第七实施例,其应用于主阀11,该主阀被显示为处在关闭位置。第七实施例基本上类似于图12中的实施例,其中,轴向操控阀杆1103被固定在主闸门1100的上表面的中心,并且穿过上侧段1160向外伸出,在此设有密封装置1115。轴向操控阀杆1103在其下端具有开口1108,其将用于引入控制流的开1111与压力室1110连通。主阀11的压力室1110的内压是通过与压力室1110相连的辅助控制阀1102间接控制的。所述辅助控制阀1102可以安装在压力室或其上方,或以远程的方式安装。辅助控制阀1102可以是本领域当前任何水平的阀,并且允许在最小关闭位置和最大预设打开位置之间进行精密、逐渐且稳定的调节。辅助控制阀可以具有操控驱动功能,例如,如前所述通过制动或释放操控阀杆而自动打开、自动关闭、操控阀杆锁紧。
流体流的打开、关闭和调节的控制与用于调节辅助控制阀1102的控制流流率直接相关,辅助控制阀反过来又以受控且稳定的方式控制压力室1110的内压。本实施例允许由低压来操作主阀主阀11。为此,轴向操控阀杆1103应当相对于辅助控制阀1102被独立驱动,其中在流体流压力足以克服主阀11的闸门的约束动力时,不需要驱动轴向操控阀杆1103。
前面基于七个优选实施例描述了本发明,其中它们的一些构成部分之间的不同组合被考虑到,以允许在最小关闭位置和最大预设打开位置之间进行精密、逐渐且稳定的调节,并且可以具有操控驱动功能,例如,通过制动或释放操控阀杆而自动打开、自动关闭、操控阀杆锁紧,其中,操控阀杆可以在关闭和打开位置之间自由移动,并且能够以柔性的方式确定任何中间位置,以便操作主阀,从而稳定地打开、关闭和调节主流。
为了驱动所述装置,用于控制主阀压力室内压的辅助控制阀可以间接驱动主阀闸门,或是以直接或远程的方式连接至主阀的压力室,或者,可以利用相关的操控阀杆直接驱动主阀闸门,所述操控阀杆在一些情况下构成所述辅助控制阀的一部分。这些阀杆可以具有自由驱动机构而不带机械联动,自由驱动机构与机械联动的组合,或是具有抬升动力的驱动机构。辅助控制阀可以安置在主阀外侧或内侧。
所述装置可以通过手工、机械、液压、电子、磁力、热力、膨胀操作或是本领域当前任何其它系统而被间接、直接或远程驱动。
在用于将控制流引入压力室的开口的前面,可以设有过滤器或其它装置,以防止这种引入开口堵塞。
在辅助控制阀间接作用于主阀闸门的情况下,辅助控制阀可以具有任何类型的驱动机构(径向、角向、轴向等)。在辅助控制阀利用构成其一部分的相关操控阀杆直接作用于主阀闸门的情况下,辅助控制阀必须被轴向操控。因此,作为示例,可以通过齿轮元件来实现在常态下处于径向、但可进行轴向操控的驱动阀(轴向操控的辅助控制阀)。
所述装置可以应用于在略低于零压力的流体流压力即负压或真空压力下操作的主阀。在这样的情况下,流体流的最高压力对应于主流入口,最低压力对应于主流出口。
所述装置可以将控制流和/或主流向外排放到用于承载受控流体流的腔室或管道。
辅助控制阀闸门XX05与辅助控制阀阀座XX06可以相对于本发明的一些实施例、例如图11中的例子所示的位置关系颠倒设置,其中用于主流的入口和用于控制流的入口可以沿主阀的轴向轴线设置,控制阀可以设在压力室中。如显示于图11A,控制流的排放通过轴向操控中空阀杆903′实现,其将控制流向控制阀下游排放到外侧。图11A中的主阀的操作与图11中的主阀相同。
此外,在本发明的一些形式中,通向压力室XX10的控制流入口孔XX11可以被替换为外部管道XX68,其从控制阀的上游接收控制流,以使得控制流能够通过入口孔XX11引入压力室XX10中。

Claims (17)

1.一种流量调节装置,其可以应用于在压差下操作的主阀中,所述主阀(1,2,4,7,9)具有主流入口(112,212,412,712,912)和主流出口(113,213,413,713,913),其中,所述主流入口配备有阀座(114,214,414,714,914);在所述阀座上方,主闸门(100,200,400,700,900)被调节而适于沿着与其闸止平面垂直的方向移动,所述主闸门在其截止面中具有孔(111,211,411,711,911),所述装置包括:
a)具有可变容积的压力室(110,210,410,710,910),其设在所述主闸门的上方,压力室的容腔被限定在所述主闸门与上方的基本刚性的上侧段(160,260,460,760,960)之间;所述压力室通过所述孔(111,211,411,711,911)与主流入口连通;
b)中空轴向阀杆(104,204,404,704,904),其两端被开口,并且其底部结合在所述主闸门的中心,由此建立主流由所述主流入口经所述孔(111,211,411,711,911)流入的长期连通;
c)所述上侧段(160,260,460,760,960)在其中心具有被所述中空轴向阀杆穿过的孔,所述上侧段的所述孔配备有允许所述中空轴向阀杆移动的密封装置;
d)一个或多个控制流排放口(121,221,421,721,921),其位于所述密封装置上方;
e)所述中空轴向阀杆中的开口(108,208,408,708,908),其与所述压力室连通,所述开口位于由所述上侧段(160,260,460,760,960)的底部限定的平面之下;
f)辅助控制阀座(106,206,406,706,906),其限定在所述中空轴向阀杆的开口上端中;
g)用于所述辅助控制阀座的锁止机构,其中,所述主闸门的所述孔(111,211,411,711,911)的面积小于所述辅助控制阀座(106,206,406,706,906)的所述开口的面积。
2.如权利要求1所述的流量调节装置,其特征在于,所述辅助控制阀座的所述锁止机构包括:
轴向操控阀杆(103,403,703,903),其从上方轴向对准所述辅助控制阀座;
辅助控制阀闸门(105,405,705,905),其位于所述轴向操控阀杆的下端中。
3.如权利要求2所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆(703)通过限制机构(724)结合至所述中空阀杆(704),所述限制机构是所述中空阀杆的上部的整体部分,并且保持着所述轴向操控阀杆使之可在预设轴向范围内滑动,其中,所述轴向操控阀杆可以在一个不会通过机械接触而牵拉所述中空阀杆的范围内移动,而在超出所述范围后,轴向操控阀杆通过所述限制机构牵拉所述中空阀杆。
4.如权利要求2所述的流量调节装置,其特征在于,所述控制流排放孔(421,721,921)通过管道(469,769,969)向下游连通至所述主流出口(413,713,913),其中,所述轴向操控阀杆(403,703,903)通过弹簧(450,750,950)而保持在开阀极限位置。
5.如权利要求2所述的流量调节装置,其特征在于,所述主闸门(900)连接着抬升弹簧(925),所述抬升弹簧具有第一下部支承部,其固定在所述压力室(910)的所述上侧段(960)的内壁上,所述抬升弹簧还具有第二支承部,其以可移动的方式结合在主闸门(900)的上侧中央部分上。
6.如权利要求4所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆(703)通过限制机构(724)结合至所述中空阀杆(704),所述限制机构是所述中空阀杆的上部的整体部分,并且保持着所述轴向操控阀杆使之可在预设轴向范围内滑动,其中,所述轴向操控阀杆可以在一个不会通过机械接触而牵拉所述中空阀杆的范围内移动,而在超出所述范围后,轴向操控阀杆通过所述限制机构牵拉所述中空阀杆。
7.如权利要求1所述的流量调节装置,其特征在于,所述辅助控制阀座的所述锁止机构包括:
用于作角运动的杠杆(203),其具有驱动端和用于闸门(205)的区域,并且被安置成适于锁定所述辅助控制阀。
8.一种流量调节装置,其可以应用于在压差下操作的主阀中,所述主阀(3)具有主流入口(312)和主流出口(313),其中,所述主流入口配备有阀座(314);在所述阀座上方,主闸门(300)被调节而适于沿着与其闸止平面垂直的方向移动,所述主闸门在其截止面中具有排放口(321),所述装置包括:
a)具有可变容积的压力室(310),其设在所述主闸门的上方,压力室的容腔被限定在所述主闸门与上方的基本刚性的上侧段(360)之间;所述压力室通过孔(311)与主流入口连通;
b)中空轴向阀杆(304),其两端被开口,并且其底部在所述排放口上方结合在所述主闸门的中心,由此建立主流通过中空轴向阀杆的上端开口由所述压力室流出的长期连通;
c)所述上侧段(360)在其中心具有被轴向操控阀杆(303)穿过的孔,所述轴向操控阀杆从上方轴向对准所述中空轴向阀杆(304)并且其自由端穿过所述上侧段(360)的所述孔伸出到所述压力室之外,所述上侧段的所述孔配备有允许所述轴向操控阀杆移动的密封装置;
d)辅助控制阀座(306),其限定在所述中空轴向阀杆的开口上端中;
e)所述辅助控制阀座的闸门(305),其安置在所述轴向操控阀杆的下端;
f)制动机构(330),其与所述轴向操控阀杆的自由端的外周表面相关联;
其中,与所述压力室连通的所述孔(311)的面积小于辅助控制阀座(306)中的开口的面积。
9.一种流量调节装置,其可以应用于在压差下操作的主阀中,所述主阀(5,7)具有主流入口(512,712)和主流出口(513,713),其中,所述主流入口配备有阀座(514,714);在所述阀座上方,主闸门(500,700)被调节而适于沿着与其闸止平面垂直的方向移动,所述装置包括:
a)具有可变容积的压力室(510,710),其设在所述主闸门的上方,压力室的容腔被限定在所述主闸门与上方的基本刚性的上侧段(560,760)之间;所述压力室通过管道(568,768)与主流入口连通;
b)中空轴向阀杆(504,704),其两端被开口,并且其底部结合在所述主闸门的中心,由此建立主流由所述主流入口经所述管道(568,768)流入的长期连通;
c)所述上侧段(560,760)在其中心具有被所述中空轴向阀杆穿过的孔,所述上侧段的所述孔配备有允许所述中空轴向阀杆移动的密封装置;
d)一个或多个控制流排放口(521,721),其位于所述密封装置上方,所述控制流排放口通过管道(569,769)向下游连通至所述主流出口(513,713);
e)位于所述中空轴向阀杆中的开口(508,708),其与所述压力室连通,所述开口位于由所述上侧段(560,760)的底部限定的平面之下;
f)辅助控制阀座(506,706),其限定在所述中空轴向阀杆的开口上端中;
g)用于所述辅助控制阀座的锁止机构,其包括:
轴向操控阀杆(503,703),其从上方轴向对准所述辅助控制阀座;
辅助控制阀闸门(505,705),其设在所述轴向操控阀杆的底端中;
h)弹簧装置(550,750),其用于将所述轴向操控阀杆(503,703)保持在闭阀极限位置;
其中,所述管道(568,768)的面积或其通路面积小于所述辅助控制阀座(506,706)中的孔的面积。
10.如权利要求9所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆(703)通过限制机构(724)结合至所述中空阀杆(704),所述限制机构是所述中空阀杆的上部的整体部分,并且保持着所述轴向操控阀杆使之可在预设轴向范围内滑动,其中,所述轴向操控阀杆可以在一个不会通过机械接触而牵拉所述中空阀杆的范围内移动,而在超出所述范围后,轴向操控阀杆通过所述限制机构牵拉所述中空阀杆。
11.一种流量调节装置,其可以应用于在压差下操作的主阀中,所述主阀(6,8)具有主流入口(612,812)和主流出口(613,813),其中,所述主流入口配备有阀座(614,814);在所述阀座上方,主闸门(600,800)被调节而适于沿着与其闸止平面垂直的方向移动;所述主闸门在其截止面中具有孔(611,811),所述装置包括:
a)具有可变容积的压力室(610,810),其设在所述主闸门的上方,压力室的容腔被限定在所述主闸门与上方的基本刚性的上侧段(660,860)之间;所述压力室通过所述孔(611,811)与主流入口连通;
b)管状轴向阀杆(622,822),其两端被开口,并且其底部结合在所述主闸门的中心,由此建立主流由所述主流入口经所述孔(611,811)流入的长期连通;
c)所述上侧段(660,860)在其中心具有被所述管状轴向阀杆穿过的孔,所述上侧段的所述孔配备有允许所述管状轴向阀杆移动的密封装置;
d)一个或多个控制流排放口(621,821),其位于所述密封装置上方;
e)位于所述管状轴向阀杆中的开口(608,808),其与所述压力室连通,所述开口位于由所述上侧段(660,860)的底部限定的平面之下;
f)辅助控制阀座(606,806),其限定在所述管状轴向阀杆内并且位于所述开口(608,808)和所述控制流排放口(621,821)之间的区域内;
g)轴向操控阀杆(603,803),其基本上与所述管状轴向阀杆同心,并且以这样的方式布置,即所述轴向操控阀杆下端的一部分位于所述管状轴向阀杆内,所述轴向操控阀杆上端的一部分位于所述管状轴向阀杆的部分之外,所述轴向操控阀杆通过密封装置而以滑动且密封的方式支撑在所述管状轴向阀杆内;
h)辅助控制阀闸门(605,805),其设在所述轴向操控阀杆的底端中;
i)弹簧(650,850),其机械式连接在所述轴向操控阀杆和所述管状轴向阀杆之间,从而在没有外力施加在所述弹簧上时使得所述轴向操控阀杆被保持在一极限位置;
其中,所述主闸门的所述孔(611,811)的面积小于所述辅助控制阀座(606,806)中的孔的面积。
12.如权利要求11所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆的极限位置是自动关闭位置。
13.如权利要求12所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆(803)通过限制机构(824)结合至所述轴向管状阀杆(822),所述限制机构是所述轴向管状阀杆的内侧部分的整体部分,并且保持着所述轴向操控阀杆使之可在一根据设计而预设的轴向范围内滑动,其中,所述轴向操控阀杆可以在一个不会通过机械接触而牵拉所述轴向管状阀杆的范围内移动,而在超出所述范围后,轴向操控阀杆通过所述限制机构牵拉所述轴向管状阀杆。
14.如权利要求11所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆的极限位置是自动打开位置。
15.如权利要求14所述的流量调节装置,其特征在于,所述轴向操控阀杆(803)通过限制机构(824)结合至所述轴向管状阀杆(822),所述限制机构是所述轴向管状阀杆的内侧部分的整体部分,并且保持着所述轴向操控阀杆使之可在一根据设计而预设的轴向范围内滑动,其中,所述轴向操控阀杆可以在一个不会通过机械接触而牵拉所述轴向管状阀杆的范围内移动,而在超出所述范围后,轴向操控阀杆通过所述限制机构牵拉所述轴向管状阀杆。
16.一种流量调节装置,其可以应用于在压差下操作的主阀中,所述主阀(10,11)具有主流入口(1012,1112)和主流出口(1013,1113),其中,所述主流入口配备有阀座(1014,1114);在所述阀座上方,主闸门(1000,1100)被调节而适于沿着与其闸止平面垂直的方向移动,所述主闸门在其截止面中具有孔(1011,1111),所述装置包括:
a)具有可变容积的压力室(1010,1110),其设在所述主闸门的上方,压力室的容腔被限定在所述主闸门与上方的基本刚性的上侧段(1060,1160)之间;所述压力室通过所述孔(1011,1111)与主流入口连通;
b)所述上侧段(1060,1160)具有与管道(1068,1168)的一端相连的开口,所述管道的另一端向下游进行排放;
c)辅助控制阀座(1002,1102),其锁定在所述管道中。
17.如权利要求16所述的流量调节装置,其特征在于,还包括:
a)轴向操控阀杆(1103),其固定在所述主闸门的上表面的中心区域;
b)所述上侧段(1160)在其中心具有被所述轴向操控阀杆穿过的孔,所述上侧段的所述孔配备有允许所述轴向操控阀杆移动的密封装置;
c)位于所述轴向操控阀杆中的开口(1108),其将所述孔(1111)连通至所述压力室,所述开口位于由所述上侧段(160)的底部限定的平面之下。
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