CN204852415U - 一种小型流体流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型流体流量控制阀，其中：阀套的侧壁上沿着轴向加工有贯通阀套侧壁的狭缝阀孔；所述的阀杆伸入阀套内的端面上加工有调节面；阀杆相对阀套转动，使得调节面的外边线与狭缝阀孔形成的流通面发生改变，实现流量控制。本实用新型的流量调节阀的阀杆和阀套之间通过转动方式调节流量，不通过轴向的相对运动调节流量，并且能够实现流量与转动角度的线性调节，通过调节螺杆调节阀杆在轴向的初始位置来调节初始流量，调节范围宽度大。本实用新型的流量调节阀的结构简单，通过二维的切割加工形成的调节面与狭缝阀孔即可实现流量线性调节，加工成本低，结构简单，造价低，易于工业推广。

Description

一种小型流体流量控制阀

技术领域

本实用新型属于流体机械领域，涉及流量控制阀，具体涉及一种小型流体流量控制阀。

背景技术

石化、地矿等行业的野外作业以及军队野外训练等，经常需要数天甚至数十天时间，涉及在北方地区冬季野外宿营的取暖问题，因此一般会携带取暖设备，如火炉、小型锅炉或者其他非电力驱动取暖设备。野外取暖用设备一般采用固体和液体燃料，固体燃料主要是木柴、焦炭和煤炭等，其中木柴由于发热量低，燃烧时间短，取暖人员需要不断添加，焦炭和煤炭虽然发热量高，燃烧时间长，但是携带不方便，此外在封闭空间内使用固体燃料容易引起一氧化碳中毒，为了防止意外，需要派人员夜间值守。液体燃料主要是汽油、柴油、煤油以及乙醇等，具有发热量大，燃烧稳定的优点，但是需要控制液体燃料稳定持续地进入取暖设备，确保液体燃料稳定燃烧，同时防止进入取暖设备的燃料过多而导致的燃料无法不充分燃烧而冒黑烟，燃料外溢引起火灾等情况发生。

为了方便携带，野外取暖设备一般体积较小，同时需要供暖的面积小，因此野外取暖设备发热量小，持续进入取暖设备燃料的流量非常小，此外野外环境情况复杂，宿营地点涉及高原和平原地区，海拔和环境温度差异大，这就要求燃料控制阀具备较宽的流量调节范围，同时其流量调节特性受海拔影响小。

综上所述，用于野外燃料取暖设备的燃料控制阀需要具备一下几个要求。第一，小流量、宽范围的调节能力；第二，受海拔和燃料存储容器安装位置影响小；第三，具备防护功能，防止燃料外溢引起火灾，防止燃料进入过多或过少导致燃料燃烧不充分而冒黑烟或提供热量无法满足取暖要求。

一般的阀门很难满足其要求，例如针阀为了满足取暖设备的小流量与宽范围的调节能力，与针阀阀针配合的阀体上的孔口直径非常小，液体燃料内的杂质很容易造成堵塞，从而导致针阀失去调节流量的功能。野外取暖时，燃料存储容器一般高于取暖设备，实现燃料自动从容器流入取暖设备中，针阀串联在供油管上，由于海拔不同地区的重力加速度有一定差异，受到供油管的燃料液柱影响，针阀的流量调节特性发生变化，影响使用者依据针阀外部显示的刻度调节取暖设备的供热量，同样燃料存储容器的安装位置也影响针阀的流量调节特性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种小型流体流量控制阀，解决现有的流量调节阀的调节范围与孔口开口之间的矛盾，现有流量阀调节曲线受海拔影响大以及为了实现流量按照预定调节曲线可调导致流量调节阀的结构复杂，加工成本高的技术问题。

为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种小型流体流量控制阀，包括阀套，阀套内安装有阀杆，阀套安装在带有阀盖的阀体内；

所述的阀套的侧壁上沿着轴向加工有贯通阀套侧壁的狭缝阀孔；

所述的阀杆伸入阀套内的端面上加工有调节面；

阀杆相对阀套转动，使得调节面的外边线与狭缝阀孔形成的流通面发生改变，实现流量控制。

本实用新型还具有如下区别技术特征：

进一步地，所述的调节面的外边线使得流量与阀杆的转动角度之间呈线性关系。

优选的，所述的调节面为二维切割加工面，所述的调节面的外边线关于xOy平面对称，外边线上的任意一点的坐标(x，y)满足如下函数：

其中：

xOy坐标系的y轴为阀杆的中心轴线，y轴的正方向为远离调节面的方向；x轴经过调节面上在y轴上的投影最远离y轴正方向的点，x轴的正方向使得调节面落在x轴上的点远离x轴的正方向；

R——阀杆插入阀套内部分的半径，m；

K——流量系数，取值范围为0.4～0.8，可通过实验确定；

W——狭缝阀孔宽度，m；

ΔP——阀前后压差，Pa；

ρ_oil——流体密度，kg/m³；

——调节旋钮的旋转角度，度；

——阀的流量调节曲线或调节特性，为线性函数，m³/s。

优选的，所述的调节面为三维加工面，所述的调节面的外边线上的任意一点的坐标(x，y，z)满足如下函数：

式(Ⅱ)

其中：

xOyz坐标系的y轴为阀杆的中心轴线，y轴的正方向为远离调节面的方向；x轴经过调节面上在y轴上的投影最远离y轴正方向的点，x轴的正方向使得调节面落在x轴上的点远离x轴的正方向；z轴为经过x轴与y轴的交叉原点O并且垂直于xOy平面的轴，z轴的正方向为满足右手规则的方向；

R——阀杆插入阀套内部分的半径，m；

K——流量系数，取值范围为0.4～0.8，可通过实验确定；

W——狭缝阀孔宽度，m；

Δp——阀前后压差，Pa；

ρ_oil——流体密度，kg/m³；

——调节旋钮的旋转角度，度；

——阀的流量调节曲线或调节特性，为线性函数，m³/s。

进一步地，所述的阀杆伸出阀套外的端部上安装有调节旋钮。

更进一步地，所述的阀杆的轴向位置通过调节螺杆进行调节。

具体的，所述的阀套外壁上加工有环槽，环槽上安装有弹簧挡圈，阀套上套有以弹簧挡圈为支撑的垫片；

所述的阀杆伸入阀体内的侧壁上固结有轴肩，阀套和阀杆之间安装有弹簧，弹簧的一端顶在垫片上，弹簧的另一端顶在轴肩上；

阀盖上安装有调节螺杆，调节螺杆的端部顶在轴肩上。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

本实用新型的流量调节阀的阀杆和阀套之间通过转动方式调节流量，不通过轴向的相对运动调节流量，并且能够实现流量与转动角度的线性调节，通过调节螺杆调节阀杆在轴向的初始位置来调节初始流量，调节范围宽度大。

本实用新型的流量调节阀的流量调节阀的结构简单，通过二维的切割加工形成的调节面与狭缝阀孔即可实现流量线性调节，加工成本低，结构简单，造价低，易于工业推广。

本实用新型的流量调节阀能够控制与调节进入取暖设备的液体燃料流量，实现不同地域环境下取暖设备长时间正常运转，防止取暖设备内燃料外溢引起火灾，实现夜间无需专人值守，同时使取暖设备具备在较宽供热量范围内任意可调，受海拔高度影响小，满足复杂野外环境下宿营取暖的需要。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构剖视图。

图2是阀套的正视结构示意图。

图3是阀套的左剖视结构示意图。

图4是调节面为二维切割加工面的阀杆整体结构示意图。

图5是调节面为二维切割加工面的阀杆正视结构示意图。

图6是调节面为二维切割加工面的函数模型图。

图7是调节面为二维切割加工面的调节旋钮面板示意图。

图8是调节面为三维加工面的阀杆整体结构示意图。

图9是调节面为三维加工面的阀杆正视结构示意图。

图10是调节面为三维加工面的函数模型图。

图11是调节面为三维加工面的调节旋钮面板示意图。

图12是实施例1中不同档位下通过流量阀的流量图。

图13是实施例2中不同档位下通过流量阀的流量图。

图14是实施例3中不同档位下通过流量阀的流量图。

图中各个标号的含义为：1-阀体，2-阀盖，3-阀套，4-阀杆，5-狭缝阀孔，6-调节面，(6-1)-二维切割加工面，(6-2)-三维加工面，7-调节旋钮，8-调节螺杆，9-环槽，10-弹簧挡圈，11-垫片，12-轴肩，13-弹簧。

以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：

本实施例给出一种小型流体流量控制阀，如图1至图3所示，包括带有阀盖2的阀体1，阀体1内安装有阀套3，阀套3内安装有阀杆4，所述的阀套3的侧壁上沿着轴向加工有贯通阀套3侧壁的狭缝阀孔5；

所述的阀杆4伸入阀套3内的端面上加工有调节面6；

阀杆4相对阀套3转动，使得调节面6的外边线与狭缝阀孔5形成的流通面发生改变，实现流量控制。

调节面6的外边线使得流量与阀杆4的转动角度之间呈线性关系，以保证流量能够平稳可控调节。

阀杆4伸出阀套3外的端部上安装有调节旋钮7，便于旋转调节，根据不同的需要设计不同的调节旋钮7，调节旋钮7上的档位均匀等分设置。

本实用新型的流量调节阀的阀杆和阀套之间通过转动方式调节流量，不通过轴向的相对运动调节流量，并且能够实现流量与转动角度的线性调节，通过调节螺杆调节阀杆在轴向的初始位置来调节初始流量，调节范围宽度大。

本实用新型的流量调节阀的流量调节阀的结构简单，通过二维的切割加工形成的调节面与狭缝阀孔即可实现流量线性调节，加工成本低，结构简单，造价低，易于工业推广。

阀杆4的轴向位置通过调节螺杆8进行调节。调节阀杆4在轴向的初始位置来调节初始流量，使得调节范围宽度增大，适用的工况更广泛。

具体的调节机构为：所述的阀套3外壁上加工有环槽9，环槽9上安装有弹簧挡圈10，阀套3上套有以弹簧挡圈10为支撑的垫片11；

所述的阀杆4伸入阀体1内的侧壁上固结有轴肩12，阀套3和阀杆4之间安装有弹簧13，弹簧13的一端顶在垫片11上，弹簧13的另一端顶在轴肩12上；

阀盖2上安装有调节螺杆8，调节螺杆8的端部顶在轴肩12上。

控制阀使用中，旋转开关旋钮至“开”位置，液体燃料从存储容器中进入控制阀阀体1的内腔，旋转调节旋钮7带动阀杆4一起旋转，阀杆4下端部的调节面6相对于狭缝阀孔5的位置改变，从而改变流通面，控制燃料流量，调节旋钮7上的档位越高，流量越大。调整调节螺杆8伸出阀盖2的长度，可以改变控制阀可调的最小和最大流量。停止使用控制阀时，旋转开关旋钮至“关”位置，开关旋钮关闭控制阀的燃料进口，切断燃料存储容器至控制阀的通路，阀腔内残余液体燃料继续由狭缝阀孔5流出，进入取暖设备燃烧完后，取暖设备关闭。

流量控制阀一般都需要有自身特定的调节流量曲线或调节特性，即在不同档位刻度上实现预定的流量。因此本实施例的设计构思是，根据本实施例的阀的特定结构，本实施例选择的调节面6为二维切割加工面6-1，如图4至图6所示，二维切割加工面6-1易于加工，加工效率和精度高，造价成本低，便于工业推广，所述的二维切割加工面6-1的外边线关于xOy平面对称，外边线上的任意一点的坐标(x，y)满足如下函数：

式(Ⅰ)；

其中：

xOy坐标系的y轴为阀杆的中心轴线，y轴的正方向为远离调节面的方向；x轴经过调节面上在y轴上的投影最远离y轴正方向的点，x轴的正方向使得调节面落在x轴上的点远离x轴的正方向；

R——阀杆插入阀套内部分的半径，m；

K——流量系数，取值范围为0.4～0.8，可通过实验确定；

W——狭缝阀孔宽度，m；

ΔP——阀前后压差，Pa；

ρ_oil——流体密度，kg/m³；

——调节旋钮的旋转角度，度；

——阀的流量调节曲线或调节特性，为线性函数，m³/s。

具体的，本实例是根据流量阀的使用场合，流体(本实例取为柴油，密度为860kg/m3)的流量从0.6kg/h至2.5kg/h线性调节。选取1至6档调节要求的流量范围，如图7所示，1至6档调节旋钮7旋转180°，则可以得出关于的关系式如下所示：

其中，

在流量阀结构设计中选取阀杆的下部分半径R为8mm。根据设备的使用情况得出阀前后压差约为160pa，选取狭缝阀孔宽度0.6mm，将已知条件带入式(Ⅰ)中，即可计算出调节旋钮的旋转角度对应的调节面的外边线的坐标(x，y)，依据该一系列的坐标值加工出调节面。

利用调节螺杆8调节流量阀样品的初始流量，实际测试得出不同档位下通过流量阀的流量，如图12所示。1～6档调节流量范围为0.72～2.54kg/h，随档位成近似线性递增关系，由实验点数据拟合直线的线性度为0.9869。

实施例2：

本实施例给出一种小型流体流量控制阀，其他结构与实施例1相同，区别仅仅在于：本实施例选择的调节面6为另一种二维切割加工面6-1，该二维切割加工面6-1外边线上任意一点的坐标函数与实施例1相同，区别仅仅在于线性函数为分段函数。

本实例是根据流量阀的使用场合，要求流体的流量从0.6kg/h至2.5kg/h线性调节，此外在设备初次运行时，要求流体能够以约3.5kg/h的流量快速流入设备。根据使用要求，可将阀杆下端部曲面加工成两部分，第一部分满足0.6～2.5kg/h流量线性调节，本实用新型实例取档位1～5档，第二部分满足流量3.5kg/h，本实施例取6档满足。

1～5档位调节旋钮7旋转角度为144°：

其中，

对于5～6档位：

其中，

在流量阀结构设计中选取阀杆的下部分半径R为8mm。根据设备的使用情况得出阀前后压差约为160pa，选取狭缝阀孔宽度0.6mm，将已知条件带入式(Ⅰ)中，即可计算出调节旋钮的旋转角度对应的调节面的外边线的坐标(x，y)，依据该一系列的坐标值加工出调节面。

利用调节螺杆8调节流量阀样品的初始流量，实际测试得出不同档位下通过流量阀的流量，如图13所示。1～5档调节流量范围为0.7～2.4kg/h，随档位成近似线性递增关系，由实验点数据拟合直线的线性度为0.9906。6档位对应流量为3.8kg/h，相对于5档有明显的流量提升，从而满足设备初始运行前，流体快速流入设备的需求。

实施例3：

本实施例给出一种小型流体流量控制阀，其他结构与实施例1相同，区别仅仅在于：本实施例的设计构思是，根据本实施例的阀的特定结构，本实施例选择的调节面6为三维加工面6-2，如图8至图10所示，三维加工面6-2三维加工面6-2用于一些有特殊需要的场合，调节精度高，所述的三维加工面6-2的外边线上的任意一点的坐标(x，y，z)满足如下函数：

式(Ⅱ)

其中：

xOyz坐标系的y轴为阀杆的中心轴线，y轴的正方向为远离调节面的方向；x轴经过调节面上在y轴上的投影最远离y轴正方向的点，x轴的正方向使得调节面落在x轴上的点远离x轴的正方向；z轴为经过x轴与y轴的交叉原点O并且垂直于xOy平面的轴，z轴的正方向为满足右手规则的方向；

R——阀杆插入阀套内部分的半径，m；

K——流量系数，取值范围为0.4～0.8，可通过实验确定；

W——狭缝阀孔宽度，m；

Δp——阀前后压差，Pa；

ρ_oil——流体密度，kg/m³；

——调节旋钮的旋转角度，度；

——阀的流量调节曲线或调节特性，为线性函数，m³/s。

具体的，本实例是根据流量阀的使用场合，本实例中流量调节阀的调节特性或曲线与实例1相同，即要求流体的流量从0.6kg/h至2.5kg/h线性调节。根据第二种设计构思，仅对调节面6重新设计。与修改后的阀杆4相适应，调节旋钮7的档位刻度重新布置，见如11所示。关于的关系式如下所示：

其中，

在流量阀结构设计中选取阀杆的下部分半径R为8mm。根据设备的使用情况得出阀前后压差约为160pa，选取狭缝阀孔宽度0.6mm，将已知条件带入式(Ⅱ)中，即可计算出调节旋钮的旋转角度对应的调节面的外边线的坐标(x，y，z)，依据该一系列的坐标值加工出调节面。

利用调节螺杆8调节流量阀样品的初始流量，实际测试得出不同档位下通过流量阀的流量，如图14所示。1～6档调节流量范围为0.75～2.35kg/h，随档位成近似线性递增关系，由实验点数据拟合直线的线性度为0.9981。

通过上述3个实例可以说明，本实用新型的设计构思可以很好完成预定的流量阀的调节特性，具有较强的实用意义，目前本实用新型已经应用在新产品的研发中。本实例说明了流量调节阀普遍的线性调节的情况，对于其它有特殊调节特性或曲线的流量阀，同样可以采用实例中的设计构思和方法实现。

Claims (7)

1.一种小型流体流量控制阀，包括阀套(3)，阀套(3)内安装有阀杆(4)，其特征在于：

所述的阀套(3)的侧壁上沿着轴向加工有贯通阀套(3)侧壁的狭缝阀孔(5)；

所述的阀杆(4)伸入阀套(3)内的端面上加工有调节面(6)；

阀杆(4)相对阀套(3)转动，使得调节面(6)的外边线与狭缝阀孔(5)形成的流通面发生改变，实现流量控制。

2.如权利要求1所述的小型流体流量控制阀，其特征在于：所述的调节面(6)的外边线使得流量与阀杆(4)的转动角度之间呈线性关系。

3.如权利要求2所述的小型流体流量控制阀，其特征在于：所述的调节面(6)的外边线关于xOy平面对称，外边线上的任意一点的坐标(x，y)满足如下函数：

其中：

xOy坐标系的y轴为阀杆的中心轴线，y轴的正方向为远离调节面的方向；x轴经过调节面上在y轴上的投影最远离y轴正方向的点，x轴的正方向使得调节面落在x轴上的点远离x轴的正方向；

R——阀杆插入阀套内部分的半径，m；

K——流量系数，取值范围为0.4～0.8，可通过实验确定；

W——狭缝阀孔宽度，m；

ΔP——阀前后压差，Pa；

ρ_oil——流体密度，kg/m³；

——调节旋钮的旋转角度，度；

——阀的流量调节曲线或调节特性，为线性函数，m³/s。

4.如权利要求2所述的小型流体流量控制阀，其特征在于：所述的调节面(6)的外边线上的任意一点的坐标(x，y，z)满足如下函数：

其中：

xOyz坐标系的y轴为阀杆的中心轴线，y轴的正方向为远离调节面的方向；x轴经过调节面上在y轴上的投影最远离y轴正方向的点，x轴的正方向使得调节面落在x轴上的点远离x轴的正方向；z轴为经过x轴与y轴的交叉原点O并且垂直于xOy平面的轴，z轴的正方向为满足右手规则的方向；

R——阀杆插入阀套内部分的半径，m；

K——流量系数，取值范围为0.4～0.8，可通过实验确定；

W——狭缝阀孔宽度，m；

Δp——阀前后压差，Pa；

ρ_oil——流体密度，kg/m³；

——调节旋钮的旋转角度，度；

——阀的流量调节曲线或调节特性，为线性函数，m³/s。

5.如权利要求1所述的小型流体流量控制阀，其特征在于：所述的阀杆(4)伸出阀套(3)外的端部上安装有调节旋钮(7)。

6.如权利要求1所述的小型流体流量控制阀，其特征在于：所述的阀杆(4)的轴向位置通过调节螺杆(8)进行调节。

7.如权利要求6所述的小型流体流量控制阀，其特征在于：所述的阀套(3)外壁上加工有环槽(9)，环槽(9)上安装有弹簧挡圈(10)，阀套(3)上套有以弹簧挡圈(10)为支撑的垫片(11)；

所述的阀杆(4)伸入阀体(1)内的侧壁上固结有轴肩(12)，阀套(3)和阀杆(4)之间安装有弹簧(13)，弹簧(13)的一端顶在垫片(11)上，弹簧(13)的另一端顶在轴肩(12)上；

阀盖(2)上安装有调节螺杆(8)，调节螺杆(8)的端部顶在轴肩(12)上。