CN207112082U - 阀笼及笼式装置 - Google Patents

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CN207112082U CN201720276873.4U CN201720276873U CN207112082U CN 207112082 U CN207112082 U CN 207112082U CN 201720276873 U CN201720276873 U CN 201720276873U CN 207112082 U CN207112082 U CN 207112082U
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Abstract

本实用新型公开了阀笼及笼式装置。示例性阀笼包括成簇的流体流动通路。每个流体流动通路具有连接到第二部分的第一部分。第一部分朝向第二部分逐渐变细，并且第二部分朝向第一部分逐渐变细。成簇的流体流动通路包括第一排和相邻的第二排。第一排和第二排相对于阀笼的轴线以第一角度定向，以沿着阀笼上的螺旋形路径延伸。

Description

阀笼及笼式装置
技术领域
概括地，本公开内容涉及笼式装置，更具体地，涉及具有流体通道以影响阀的流动特性的笼式装置。
背景技术
阀通常用于在过程控制系统中控制流体流动。滑动杆阀(例如，闸阀、球心阀、隔膜阀、夹紧阀等)通常包括设置在流体路径中的控制流体流动通过阀的封闭构件(例如，阀塞)。致动器可耦接到杆以在打开位置与关闭位置(例如，相对于阀体和/或阀座)之间移动封闭构件，从而允许或限制阀的入口与出口之间的流体流动。此外，滑动杆阀通常包括设置在流体路径中的笼，其使流体能够在入口与出口之间流动。在一些示例中，该笼设置在流体路径中，以使得笼围绕阀的封闭构件以对准封闭构件和/或为封闭构件提供稳定性。
实用新型内容
针对当前阀存在的压力恢复或流动能力存在的问题，本实用新型通过在阀笼上设置流体流动通路以产生压力回复以及可预测的流动能力变化。
在一个示例中，阀笼包括成簇的流体流动通路。每个流体流动通路具有连接到第二部分的第一部分。所述第一部分朝向所述第二部分逐渐变细，并且所述第二部分朝向所述第一部分逐渐变细。所述成簇的流体流动通路包括第一排和相邻的第二排。所述第一排和所述第二排被定向为相对于所述阀笼的轴线成第一角度，以沿着所述阀笼上的螺旋形路径延伸。
在一个实施方式中，所述成簇的流体流动通路包括第一流体流动通路、第二流体流动通路和第三流体流动通路，其中，所述第二流体流动通路与所述第一流体流动通路相邻，所述第三流体流动通路与所述第一流体流动通路和所述第二流体流动通路相邻。
在一个实施方式中，所述第一部分经由喉部连接到所述第二部分，所述第一部分具有第一面积，所述第二部分具有第二面积，并且所述喉部具有小于所述第一面积和所述第二面积的第三面积。
在一个实施方式中，所述第一部分具有第一长度，并且所述第二部分具有大于所述第一长度的第二长度。
在一个实施方式中，所述成簇的流体流动通路被定向为相对于所述阀笼的所述轴线成第二角度，所述第二角度小于所述第一角度，所述第一角度和所述第二角度使得所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路和所述第二排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路能够被相邻的阀塞部分地暴露。
在一个实施方式中，当所述阀塞与所述阀笼相邻时，所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路和所述第二排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路被所述阀塞部分地暴露。
在一个实施方式中，随着阀塞相对于所述阀笼在打开位置与关闭位置之间移动，所述成簇的流体流动通路的所述螺旋形路径产生所述阀笼的流动能力上的线性变化和/或恒定压力恢复中。
在一个实施方式中，所述第一部分和/或所述第二部分具有以下至少一个横截面：圆形横截面、卵形横截面或多边形横截面。
在一个实施方式中，每个所述流体流动通路的所述第一部分具有弓形锥度以增加由每个所述流体流动通路所产生的压力恢复。
在一个实施方式中，每个所述流体流动通路的所述第二部分以大约2 至4度之间的角度朝着所述第一部分线性地逐渐变细，以增加由每个所述流体流动通路产生的压力恢复
在另一个示例中，一种装置包括设置在阀帽与阀座之间的阀笼。所述阀笼具有成簇的流体流动通路，所述成簇的流体流动通路延伸通过第一表面与相对的第二表面之间的所述阀笼的壁。所述成簇的流体流动通路包括第一排和相邻的第二排，所述第一排和所述相邻的第二排被相对于所述阀笼的轴线成第一角度螺旋地布置为沿着所述阀笼的所述壁。所述装置包括可滑动地设置在所述阀笼中的塞。所述螺旋地布置的成簇的流体流动通路和所述塞随着在所述塞在关闭位置与打开位置之间行进来产生所述阀笼的流动能力的线性变化和/或恒定压力恢复。
在一个实施方式中，所述成簇的流体流动通路被定向为相对于所述阀笼的所述轴线成第二角度，所述第一角度和所述第二角度使得所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路与所述第二排的所述成簇的流体流动通路中的至少一个流体流动通路能够被所述阀塞部分地暴露。
在一个实施方式中，所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路被所述阀塞部分地暴露。
在一个实施方式中，每一个所述流体流动通路均包括第一部分、第二部分和设置在所述第一部分与所述第二部分之间的喉部，所述第一部分从所述第一表面向所述喉部逐渐变细，所述第二部分从所述第二表面向所述喉部逐渐变细。
在一个实施方式中，相对于所述第二表面而言，所述喉部更靠近所述第一表面。
在一个实施方式中，为了增加由每个所述流体流动通路产生的压力恢复，所述第一部分具有与所述第一表面相邻的弓形锥度，并且所述第二部分以大约在2至4度之间的角度从所述喉部线性地发散到所述第二表面。
在一个实施方式中，所述成簇的流体流动通路包括与第二流体流动通路相邻的第一流体流动通路和与所述第一流体流动通路和所述第二流体流动通路相邻的第三流体流动通路
在另一个示例中，阀笼包括用于允许流体流动通过所述阀笼的装置，所述用于允许流体流动通过所述阀笼的装置沿着相对于所述阀笼的轴线的螺旋形路径相邻成排地设置在所述阀笼上。所述用于允许流体流动的装置包括用于会聚流体流动的装置和用于使会聚的流体流动发散的装置。
在一个实施方式中，所述用于允许流体流动通过所述阀笼的装置被螺旋地布置，以随着阀塞在打开位置与关闭位置之间移动来产生流动能力的线性变化和恒定压力恢复中的至少一个。
在一个实施方式中，所述用于会聚流体流动的装置和/或所述用于使会聚的流体流动发散的装置增加由所述用于允许流体流动的装置产生的压力恢复。
通过采用本实用新型的技术方案，可以通过阀笼来产生恒定的压力恢复和可预测的流动能力变化。
附图说明
图1A是处于关闭位置的已知阀的横截面图。
图1B是处于打开位置的图1A的已知阀的横截面图。
图2是根据本文的教导的具有阀笼的阀的横截面图。
图3是根据本文公开的教导的图2的阀笼的横截面图。
图4A示出了图2和图3的阀笼的流体流动通路的第一侧。
图4B示出了图2和图3的阀笼的图3的流体流动通路的相对的第二侧。
图5是沿着图4A和图4B的线A-A截取的图4A和图4B的流体流动通路的横截面图。
图6示出了图2和图3的阀笼的圆柱形表面的平面表示。
图7描绘了图6的阀笼表面和处于第一部分打开位置的图2的封闭构件的平面表示。
图8描绘了图6和7的阀笼表面和处于第二部分打开位置的图2的封闭构件。
附图不是按比例绘制的。相反，为了阐明多个层和面积，可以在附图中放大层的厚度。只要有可能，贯穿附图和所附书面描述将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。
具体实施方式
许多已知的阀用于控制过程控制系统中的流体流动。一些已知的阀是滑动杆阀(例如，闸阀、球心阀、隔膜阀、夹紧阀等)，其中，封闭构件(例如，阀塞)设置在流体路径中以控制流体流动通过阀。例如，这些阀包括操作地耦接到封闭构件和致动器的阀杆。致动器移动阀杆以在关闭位置和打开位置之间移动封闭构件，从而允许和/或限制阀的入口与出口之间的流体流动。例如，在阀处于关闭位置时，封闭构件可以接合阀座和/或阀体的表面以防止流体流动，并且在阀处于部分打开位置和/或完全打开位置时，封闭构件可以与阀座和/或阀体的表面间隔开以使流体能够流动。
一些已知的阀包括设置在入口与出口之间的流体路径中的笼，该笼限定流体通道以使流体能够流过阀。在一些示例中，当封闭构件在关闭位置与打开位置之间转换时，封闭构件被设置在由笼限定的开口中。为了控制流体流动通过阀，阀塞的外表面接合笼的内表面和/或与笼的内表面相邻，以随着阀塞在关闭位置与打开位置之间移动而打开、部分地打开和/或关闭笼的流体通道。在一些示例中，笼的流体通道的特性(例如，形状、尺寸、横截面、外形、位置、方向等)影响流体的流动特性(例如，流动能力、噪声衰减、气蚀、压力恢复等)流动通过流体通道。
例如，一些已知的阀笼包括产生低压力恢复的流体通道。压力恢复是流体通道的流动特性，其指示在流体压力先前减小之后的流体压力所增加的量和/或百分比。例如，如果流体通道包括喉部(例如，在流体通道的两个较宽部分之间的流体通道的变窄部分)，则流体压力随着流体接近喉部而减小，并且随后随着流体离开喉部而增加。在这种情况下，压力恢复确定从喉部(例如，最低压力值)到随后的较宽部分(例如，喉部下游的最高压力值)的流体压力的增加。在阀笼产生低压力恢复的示例中，喉部下游的流体压力可以显著小于喉部上游的流体压力。低压力恢复和/或降低的流体压力可能导致其它不期望的流体流动特性(诸如，举例来说，气蚀和/或降低的噪声衰减)。此外，产生低压恢复的阀笼可能增加对下游压力条件的依赖和/或可能需要流量计来产生一致的流量计量。
一些已知的阀笼包括流体通道，当对应的封闭构件从关闭位置转换到打开位置和/或从打开位置转换到关闭位置时，这些流体通道产生不连续的和/或其它不可预测的流动能力的非线性变化速率。流动能力(例如，体积流动速率、流体流动速率)是指示每单位时间通过的流体的量(例如，体积)的流动特性。例如，流动能力可以随着流动路径的横截面面积的增加而增加。因此，当阀笼的更多流体通道被打开以使流体能够流动通过那些流体通道时，阀笼的流动能力增加。
另外或替代地，一些已知笼的流体通道产生不连续的和/或其它不可预测的流动能力变化速率(例如，逐级的、阶段性和/或增量变化速率)，例如，其中，在封闭构件在关闭位置与打开位置之间转换时，流动能力变化速率保持恒定与减小和/或增加之间循环。另外或替代地，当阀塞在关闭位置与打开位置之间转换时，这种阀笼的流体通道可以产生笼的不恒定和/或不一致的(例如，分阶段的、增量式、循环的等)压力恢复。不连续流动能力变化速率和/或非恒定压力恢复可能增加定位阀塞以控制下游流体流动的难度(例如，阀塞的位置与下游流体流动之间的相关性是不可预测的)。因此，具有不连续流动特性的这种已知的笼可能产生不稳定或循环的流体流动控制和/或可能需要下游流量计来精确地控制流体流动。
本文公开的示例性装置包括具有阀笼的阀，当与阀笼相邻的封闭构件 (例如，阀塞)在关闭位置与完全打开位置之间转换时，该阀笼增加压力恢复、产生恒定的压力恢复和/或产生流动能力的线性和/或其他可预测的变化。例如，示例性装置的阀笼包括流体流动通路，流体流动通路被成形为当流体从阀的入口流动到出口时增加由阀笼产生的压力恢复。此外，流体流动通路沿着阀笼的螺旋形路径布置，使得当封闭构件处于任何部分打开位置时，多个流体流动通路部分地暴露。因此，当封闭构件在关闭位置与完全打开位置之间转换时，阀笼的螺旋地布置的流体流动通路产生恒定的压力恢复和/或可预测的(例如，线性的、指数的等)流动能力变化速率。
本文所公开的示例性装置包括阀笼，该阀笼设置在阀帽与阀座之间的阀的通道中，以影响流动通过通道的流体的特性(例如，增加的压力恢复、恒定压力恢复或其他可预测的流体能力变化速率)。封闭构件(例如，阀塞) 可滑动地设置在由阀笼形成的孔中。封闭构件通过在在阀笼的孔内关闭位置(例如，在关闭位置处，封闭构件阻止流体流动通过阀)与完全打开位置(例如，在完全打开位置处，封闭构件使得最大容量流体能够流动通过阀)之间转换来控制阀的流体流动。
示例性阀笼包括延伸穿过阀笼的第一表面(例如，内表面)和相对的第二表面(例如，外表面)之间的壁的成簇的流体流动通路，以使得流体能够流动通过阀的流体通道从而流过阀笼。每个流体流动通路包括第一部分和与第一部分相邻并流体地耦接的第二部分。每个流体流动通路的第一部分从阀笼的第一表面朝向对应的第二部分逐渐变细并且经由喉部连接到第二部分，并且每个流体流动通路的第二部分从阀笼的第二表面朝向对应的第一部分逐渐变细并且经由喉部连接到第一部分。例如，第一部分具有第一横截面面积，第二部分具有第二横截面面积，并且喉部具有小于第一横截面面积和第二横截面面积的第三横截面面积。在一些示例中，第一部分、第二部分和喉部的横截面是圆形、卵形或多边形。
示例性阀笼的相应的成簇的流体流动通路的形状影响流动通过阀的流体通道的流体的特性(例如，压力恢复、流动能力的变化率等)。在一些示例中，每个流体流动通路的第一部分具有与阀笼的第一表面相邻的弓形锥度，其增加由每个流体流动通路产生的压力恢复。另外或替代地，每个流体流动通路的第二部分包括在阀笼的第二表面与第一表面之间的线性锥度 (例如，大约2至4度的角度)，其增加由每个流体流动通路产生的压力恢复。此外，在一些示例中，每个流体流动通路的第一部分具有第一长度，并且对应的第二部分具有大于第一长度的第二长度(例如，相比第二表面，喉部更靠近第一表面)，第一长度和第二长度影响由流体流动通路产生的压力恢复。
另外或替代地，示例性阀笼上的流体流动通路簇的方向或定位影响流动通过流体通道的流体的特性(例如，压力恢复、流动能力的变化速率等)。例如，流体流动通路簇包括多排流体流动通路(例如，第一排流体流动通路、相邻的第二排流体流动通路等)，其被定向为相对于阀笼的轴线成一定角度(例如，第一角度)，以沿着阀笼上的螺旋形路径延伸。
在一些示例中，多排成簇的流体流动通路被定向为相对于阀笼的轴线成一定角度(例如，小于第一角度的第二角度)，使得第一排的流体流动通路中的一个流体流动通路的第一部分和相邻的第二排的流体流动通路中的一个通路的第二部分(例如，不同于第一部分)被相邻的封闭构件暴露。也就是说，成簇的流体通路被定向为第二角度，使得不同的相邻的流体流动通路的不同部分被相邻的成簇构件暴露(例如，完全覆盖、约少于一半暴露、约一半暴露、约多于一半暴露、完全暴露)。在一些示例中，一排(例如，第一排、第二排等)的至少一个的流体流动通路被封闭构件部分地暴露(例如，既不完全覆盖也不完全暴露)。由于相邻的流体流动通路在封闭构件的每个部分打开位置处以不同程度同时暴露，所以当封闭构件在关闭位置与完全打开位置之间转换时，阀笼的成簇的流体流动通路的螺旋形路径产生线性的和/或其它可预测(例如，指数)流动能力变化速率和/或恒定压力恢复。
在讨论本文公开的示例性阀笼之前，在图1A和1B中提供了已知阀笼 100的简要描述。更具体地，图1A示出了处于关闭位置的已知阀笼100和对应的阀塞102，并且图1B示出了处于完全打开位置的已知阀笼100和对应的阀塞102。
如图1A和1B所例示，已知的阀104包括阀体106，阀体106限定入口110与出口112之间的流体流动通道108。阀帽114经由紧固件116耦接到阀体106。设置在流体流动通道108内的阀内件(trim)组件118控制流体在入口110与出口112之间的流动。阀内件组件118包括阀笼100、阀塞 102(例如，封闭构件)、阀座120和阀杆122。
阀笼100限定流体流动通道124，该流体流动通道124使得流体能够流动通过阀笼100，并且因此在阀塞102处于完全打开位置和/或部分打开位置时流动通过流过阀体106的流体流动通道108。如图1A和1B所例示，已知阀笼100的流体流动通道124具有矩形横截面(即，沿着通道的长度的恒定横截面面积)。在一些情况下，流体流动通道124的形状使得流动通过流体流动通道124的流体与限定对应的流体流动通道124的阀笼100的内壁126分离，从而降低流动通过流体流动通道124的流体的压力恢复。
如图1A和1B所例示，阀104的阀塞102紧密地装配在已知的笼100 内，使得阀塞102可在笼100内滑动。阀104的杆122操作地将阀塞102 耦接到致动器杆(未示出)，进而致动器杆将阀塞102耦接到致动器(未示出)。在操作中，致动器(例如，气动致动器)在图1A的关闭位置与图1B 的完全打开位置之间驱动阀杆122并且因此驱动阀塞102。在关闭位置，阀塞102与阀座120(例如，阀座环)密封接合以防止和/或基本上限制流体通过阀104的流动。在完全打开位置，阀塞102与阀座120间隔开，以使得阀笼100的流体流动通道124能够允许流体以最大流动速率流动通过阀 100的流体流动通道108。
如图1A和1B所例示，已知阀笼100的流体流动通道124垂直于阀塞 102的纵轴线128成排地堆叠。因此，随着阀塞102从图1A的关闭位置朝向图1B的打开位置转换，阀塞102最初不暴露出一排流体流动通道124，然后随后部分地暴露第一排的流体流动通道124中的每一个流体流动通道，完全暴露第一排的流体流动通道124中的每一个流体流动通道，暴露第一排流体流动通道与第二排流体流动通道之间的阀塞102的壁，部分地暴露第二排的流体流动通道124中的每一个流体流动通道等。因此，阀塞102 在不暴露另外一排的流体流动通道124，部分地暴露另外一排中的每一个流体流动通道124(例如，阀塞102暴露相邻一排的每一个流体流动通道124 中的相同部分)，以及完全暴露另外一排中的每一个流体流动通道124之间循环。结果，流动能力在没有一个流体通道124被暴露时保持恒定，在第一排流体通道124被暴露时增加，在没有另外的多排流体通道124被暴露时流量再一次保持恒定，在第二排流体通道124被部分地暴露时进一步增加等。换而而言之，当阀塞102在关闭位置与打开位置之间转换时，已知的阀笼100产生流动能力的非线性(例如，逐级的)变化(例如，增加和/ 或减小)速率。此外，当阀塞102在关闭位置与完全打开位置之间转换时，已知阀笼100的流体流动通道124的定位可能导致流动通过流体流动通道 110的流体的不恒定和/或不一致(例如，分阶段的、增量式和/或循环的) 压力恢复。
图2是根据本文的教导的包括阀笼202的示例性阀200的横截面图。更具体地，图2示出了处于关闭位置的阀200的封闭构件204(例如，阀塞)。阀200包括阀体206，其限定入口210与出口212之间的流体流动通道208。阀帽214通过紧固件216耦接到阀体206。
示例性阀笼202设置在入口210与出口212之间的流体流动通道208 中，以控制阀200的流体流动。在所示示例中，阀笼202是整体结构。在其它示例中，阀笼202可以是两件式笼，其包括例如上部部分和可移除地耦接到上部部分的下部部分。如图2所例示，阀笼202限定流体流动通路 218，其使得流体在封闭构件204处于打开位置时能够流动通过阀笼202。流体流动通路218影响流动通过流体流动通道208的入口210与出口212 之间的阀笼202的流体的特性(例如，增加压力恢复、产生恒定的压力恢复、产生流动能力的线性和/或其他可预测的变化速率等)。
如图2所例示，封闭构件204的尺寸设计成紧密地配合在阀笼202内，以使得阀塞204能够在阀笼202内滑动。阀200的杆220操作地将封闭构件202耦接到致动器杆(未示出)，致动器杆进而将封闭构件204耦接到致动器(未示出)。在操作中，致动器(例如，气动致动器)在图2的关闭位置与完全打开位置之间驱动杆220，并且因此驱动封闭构件204，致动器在完全打开位置处，流体流动通过阀笼202的流体流动通路218。当封闭构件 204处于如图2所例示的关闭位置时，封闭构件204与阀体206的阀座222 (例如，阀座环)密封接合，以防止和/或基本上限制流体流动通过阀200。相反，当封闭构件204处于完全打开位置时，封闭构件204与阀座222和阀笼202的流体流动通路218间隔开，以使得流体自由地(例如，以最大流动速率)流动通过阀200的流体流动通道208。
图3是根据本文公开的教导的示例性阀笼202的横截面图。在所例示示例中，阀笼202包括笼壁302，笼壁302限定内表面304(例如，第一表面)和相对的外表面306(例如，第二表面)。阀笼202的内表面304限定了用于接收封闭构件204(图2)的孔308。所例示示例的孔308是圆柱形并且沿着阀笼202的中心轴线310延伸，以使得封闭构件204能够在关闭位置与完全打开位置之间转换，从而控制阀200(图2)的流体流动。
在所例示示例中，流体流动通路218设置在阀笼202的第一部分312 (例如，下半部)上。另外或替代地，流体流动通路218可以设置在与第一部分312相邻的阀笼202的第二部分314(例如，上部部分)上。如图3 所例示，流体流动通路218在笼壁302的内表面304与外表面306之间延伸。在所例示的示例中，笼壁302的外表面306限定每一个流体流动通路 218的入口316，并且内表面304限定每一个流体流动通路218的出口318。当流体从阀200的流体流动通道208(图2)的入口210流动到对应的出口 212(图2)时，流体从流体流动通路218的入口316流动到流体流动通路 218的出口318，并随后通过阀笼202的出口320。如下文更详细地公开的，流体流动通路218的轮廓影响流动通过阀笼202的流体的流体流动特性(例如，压力恢复、流动能力等)。
在所例示示例中，阀笼202的流体流动通路218形成包括流体流动通路218的排324、326的簇322。例如，簇322包括排324(例如，第一排) 和与排324相邻的排326(例如，第二排)。流体流动通路218的簇322相对于阀笼202的轴线310定向，以沿着螺旋形路径延伸。例如，排324、326 以相对于与阀笼202的轴线310垂直的平面330成一角度328地来沿着笼壁302(例如，在所例示示例中向上和向右)对角地延伸。此外，流体流动通路218的簇322作为整体以相对于与阀笼202的轴线310相垂直的平面 330成一角度332地沿着螺旋形路径延伸。在所例示的示例中，角度332小于角度328。如下文进一步详细地公开的，流体流动通路218被定向为成角度328、332，以改善流动通过阀笼202的流体的流体流动特性(例如，压力恢复、流动能力等)。
图4A和4B例示了沿着平面分布的流体流动通路218的分组400。所例示示例的分组400包括流体流动通路402(例如，第一流体流动通路)、与流体流动通路402相邻的另一流体流动通路404(例如，第二流体流动通路)和与流体流动通路402、404相邻的另一流体流动通路406(例如，第三流体流动通路)。在所例示示例中，分组400的每一个流体流动通路218 具有圆形横截面。在其它示例中，至少一个流体流动通路218具有卵形、多边形(例如，矩形、五边形、六边形等)和/或任何其它形状的横截面。所例示示例的流体流动通路218在第一侧408(图4A)和相对的第二侧410 (图4B)之间延伸。流体流动通路218的第一侧408由第一表面412(图 4A)限定，并且第二侧410由相对的第二表面414(图4B)限定。
在图4A和4B中，图4A的第一表面412表示阀笼202的圆柱形外表面306(图2和3)，并且第二表面414表示圆柱形内表面304(图2和图3)。因此，返回到图3，阀笼202的外表面306限定流体流动通路218的第一侧 408，并且相对的内表面304限定流体流动通路218的第二侧410。在其它示例中，笼壁302的内表面304限定流体流动通路218的第一侧408，并且笼壁302的相对的第二侧410限定流体流动通路218的第二侧410。
图5是沿着图4A和4B的线A-A截取的流体流动通路218的排500的横截面图。如图5所例示，每一个流体流动通路218包括第一部分502、第二部分504和第一部分502与第二部分504之间的喉部506。第一部分502 限定每一个流体流动通路218，并且在第一表面412与喉部506之间延伸。第二部分504限定每一个流体流动通路218的第二侧410，并且在第二表面 414与喉部506之间延伸。因此，每一个流体流动通路218的喉部506设置在对应的第一部分502和第二部分504之间并连接对应的第一部分502和第二部分504。
如图5所例示，每一个流体流动通路218的第一部分502和第二部分504是逐渐变细的，使得第一部分502从第一表面412向喉部506逐渐变细，并且第二部分504从第二表面414向喉部506逐渐变细。例如，第一部分 502限定第一横截面面积508，第二部分504限定第二横截面面积510，并且喉部506限定第三横截面面积512，第三横截面面积512小于第一横截面面积508和第二横截面面积510。在所例示示例中，第一部分502具有第一长度514，并且第二部分504具有大于第一长度514的第二长度516。因此，所例示示例的喉部506更靠近第一表面412而不是第二表面414。示例性喉部506相对于第一表面412和第二表面414的位置改善了流动通过流体流动通路218的流体的流体流动特性(例如，压力恢复、流动能力等)。
在所例示示例中，每一个流体流动通路218的第一部分502包括弓形锥度518。在所例示示例中，弓形锥度518从第一表面412延伸到喉部506。每一个流体流动通路218的弓形锥度518通过阻止和/或防止流动通过每一个流体流动通路218的流体从流体流动通路218的第一部分502的内表面 520分离而增加由每一个流体流动通路218产生的压力恢复。弓形锥度518 的曲率半径和/或示例性第一部分502的第一长度514通过减小流体流动通过流体通路218与内表面520之间的分离量(其可以以其他方式由流体流动通路218的尖锐边缘产生)来增加由每一个流体流动通路218所产生的压力恢复。
此外，每一个流体流动通路218的第二部分504包括线性锥度522。线性锥度522从喉部506发散到第二表面414(例如，以大约2度至4度的角度)。线性锥度522通过阻止和/或防止流动通过每一个流体流动通路218 的流体与第二部分504的内表面524分离来增加由每一个流体流动通路218 产生的压力恢复。线性锥度522的锥形角度和/或示例性第二部分504的长度516增加了由每一个流体流动通路218产生的压力恢复。因此，每一个流体流动通路218的外形阻止和/或防止流体从流体流动通路218的内表面 520、524分离，以增加由每一个流体流动通路218产生的压力恢复。
图6示出了沿着平行于轴线310(图3)的线切割并且展开为平坦表面的图2和图3中的示例性圆柱形阀笼202的表示。更具体地，图6例示了第一端602(例如，在图6中被标识为位于0度处)和相对的第二端604(例如，在图6中被标识为位于360度处)，其连接以形成图2和图3的圆柱形阀笼202。图6中所示的表示还示出了流体流动通路218的簇322沿着笼壁302的定位。
图6例示了笼体302的内表面304和由笼体302限定的流体流动通路 218的簇322。因此，每一个相应的流体流动通路的第二部分504和喉部506 在图6中示出。在所例示示例中，流体流动通路218的簇322作为整体被定向为沿着笼壁302上的对角线路径(例如，沿着圆柱形表面的螺旋形路径)延伸。也就是说，簇322作为整体相对于阀笼202的轴线310沿着笼壁302对角地延伸(例如，在所例示示例中向上和向右)。例如，流体流动通路218的簇322的路径由相对于平面330的角度332来限定，其中，平面330垂直于阀笼202的轴线310。
此外，如图6所例示，簇322的流体流动通路218成排地设置在笼壁 302上。例如，排324包括流体流动通路606(例如，第一流体流动通路) 和与流体流动通路606相邻的另一流体流动通路608(例如，第二流体流动通路)，并且相邻的排326包括与排324的流体流动通路606、608相邻的另一流体流动通路610(例如，第三流体流动通路)。流体流动通路218的排(例如，排324、326)被定向成沿着笼壁302上的对角线路径(例如，沿着圆柱形表面的螺旋形路径)延伸。例如，流体流动通路218的每一排 (例如，排324、326)相对于阀笼202的轴线310沿着笼壁302对角地延伸(例如，在所例示示例中向上和向右)。例如，流体流动通路218的簇322 的每一排的对角线路径由相对于与阀笼202的轴线310垂直的平面330的角度328来限定。在所例示的示例中，作为整体限定簇322的取向的角度 332小于限定形成簇322的每一排(例如，排324、326)的取向的角度328。作为整体的簇322的定向和形成簇322的排的定向使得流体流动通路218 相对于平面330和/或轴线310在笼壁302上交错。如下文进一步详细地公开的，流体流动通路218的交错使得阀帽202能够在封闭构件204(图2) 在关闭位置与打开位置之间转换时产生流动能力的线性和/或其他可预测的变化和/或用于流体流动的恒定压力恢复。
图7和图8示出了相对于沿着平行于轴线310(图3)的线切割并且展开为平坦表面的示例性圆柱形阀笼202(如图2和图3所例示)定位的圆柱形封闭构件204(如图2所示)的表示。更具体地，图7例示了处于第一部分打开位置的封闭构件204，图8例示了处于不同于第一部分打开位置的第二部分打开位置的封闭构件204。例如，封闭构件204在远离关闭位置(图 2)朝向完全打开位置移动不久后便处于图7的第一部分打开位置，并且随后当从第一部分打开位置移动进一步朝向完全打开位置移动时处于图8的第二部分打开位置中。同样地，封闭构件204在远离完全打开位置移动之后不久达到图8的第二部分打开位置，并且随后在继续朝向关闭位置移动时到达第一部分打开位置。
转到图7的第一部分打开位置，封闭构件204完全暴露与封闭构件204 的表面702相邻的流体流动通路218的一部分，并且由于在笼壁302上的流体流动通路218的定向而部分地暴露与表面702相邻的流体流动通路218 的另一部分。例如，与封闭构件204的表面702相邻的流体流动通路704 (例如，第四流体流动通路)被完全暴露，另一流体流动通路706(例如，第五流体流动通路)被部分地暴露，另一流体流动通路708(例如，第六流体流动通路)也被部分地暴露，并且另一流体流动通路710(例如，第七流动通路)也仅被部分地暴露。此外，一些排的流体流动通路218包括多个流体流动通路218，其在第一部分打开位置中被封闭构件204部分地暴露。例如，排712包括由封闭构件204部分地暴露的相邻的流体流动通路714、 716(例如，对应地为第八流体流动通路和第九流体流动通路)，并且相邻排718包括由封闭构件204部分地暴露的流体流动通路720、722(例如，对应地为第十流体流动通路和第十一流体流动通路)。
类似地，在图8所例示的第二部分打开位置，封闭构件204完全暴露了与封闭构件204的表面702相邻的流体流动通路218的一部分，并且部分暴露了流体流动通路的另一部分。例如，与封闭构件204的表面702相邻的流体流动通路802(例如，第十二流体流动通路)完全暴露，另一流体流动通路804(例如，第十三流体流动通路)被部分暴露，另一流体流动通路806(例如，第十四流体流动通路)也部分地暴露，另一流体流动通路 808(例如，第十五流体流动通路)也仅被部分地暴露。
每一个流体流动通路218的暴露程度影响流动通过那些流体流动通路 218的流体的流动特性(例如，压力恢复、流动能力等)。例如，在图7的第一部分打开位置，完全暴露的流体流动通路704提供比多于一半的部分暴露的第二流体流动通路706更大的流动能力，多于一半的部分暴露的第二流体流动通路706提供比大约一半暴露的流体流动通路708更大的流动能力，大约一半暴露的流体流动通路708提供比少于一半的部分暴露的流体流动通路710更大的流动能力。同样，在图8的第二部分打开位置，完全暴露的流体流动通路802提供比多于一半的部分暴露的第二流体流动通路804更大的流动能力，多于一半的部分暴露的第二流体流动通路804提供比大约一半暴露的流体流动通路806更大的流动能力，大约一半暴露的流体流动通路806提供比小于一半部分暴露的流体流动通路808更大的流动能力。另外或替代地，流体流动通路704、706、708、710中的每一个流体流动通路产生不同的相应的压力恢复，并且流体流动通路802、804、806、 808中的每一个流体流动通路产生不同的相应的压力恢复。
此外，如图7和图8所例示，笼壁302上的流体流动通路218的簇322 的取向导致(1)相似(例如基本上相等)数量的与封闭构件204相邻的流体流动通路218在封闭构件204的每一个部分打开位置处被完全暴露，(2) 相似(例如基本上相等)数量的流体流动通路218在封闭构件204的每一个部分打开位置处被暴露多于一半部分(3)相似(例如，基本上相等)数量的流体流动通路218在封闭构件204的每一个部分打开位置处被暴露一半，以及(4)相似(例如，基本上相等)数量的流体流动通路218在封闭构件204的每一个部分打开位置处少于一半部分被暴露。例如，相似数量的流体流动通路218在图7的第一部分打开位置和图8的第二部分打开位置大约被暴露一半。
由于阀笼202的每一个部分打开位置具有相似数量的完全暴露、多于一半部分暴露、一半暴露和/或少于一半部分暴露的流体流路218，阀笼202 在封闭构件204在关闭位置与完全打开位置之间转换时在每一个位置处产生相似的流体特性(例如，流动能力、压力恢复等)。例如，封闭构件204 的每一个位置相对于封闭构件204的位置增加和/或减小由阀笼202产生的流动能力相似的量，并且因此，阀笼202在封闭构件204关闭位置与打开位置之间转换时产生流动能力的线性变化速率。另外或替代地，因为阀帽 202在封闭构件204的每一个位置处产生相似的压力恢复，所以当封闭构件 204在关闭位置与完全打开位置之间转换时，阀笼202产生恒定的压力恢复。由阀笼202产生的流动能力的线性变化速率和/或恒定压力恢复降低了定位控制构件204以控制阀200(图2)的流体流动的难度。因此，本文公开的示例性阀笼202减少了对下游流量计精确地控制阀200的流体流动的需要。
尽管本文已经描述了某些示例性装置，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖在字面上或在等同原则下完全落入所修改的权利要求的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims (20)

1.一种阀笼，其特征在于，包括：
成簇的流体流动通路，每个流体流动通路具有连接到第二部分的第一部分，所述第一部分朝向所述第二部分逐渐变细，并且所述第二部分朝向所述第一部分逐渐变细，所述成簇的流体流动通路包括第一排和相邻的第二排，所述第一排和所述第二排被定向为相对于所述阀笼的轴线成第一角度，以沿着所述阀笼上的螺旋形路径延伸。
2.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，所述成簇的流体流动通路包括第一流体流动通路、第二流体流动通路和第三流体流动通路，其中，所述第二流体流动通路与所述第一流体流动通路相邻，所述第三流体流动通路与所述第一流体流动通路和所述第二流体流动通路相邻。
3.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，所述第一部分经由喉部连接到所述第二部分，所述第一部分具有第一面积，所述第二部分具有第二面积，并且所述喉部具有小于所述第一面积和所述第二面积的第三面积。
4.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，所述第一部分具有第一长度，并且所述第二部分具有大于所述第一长度的第二长度。
5.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，所述成簇的流体流动通路被定向为相对于所述阀笼的所述轴线成第二角度，所述第二角度小于所述第一角度，所述第一角度和所述第二角度使得所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路和所述第二排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路能够被相邻的阀塞部分地暴露。
6.根据权利要求5所述的阀笼，其特征在于，当所述阀塞与所述阀笼相邻时，所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路和所述第二排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路被所述阀塞部分地暴露。
7.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，随着阀塞相对于所述阀笼在打开位置与关闭位置之间移动，所述成簇的流体流动通路的所述螺旋形路径产生所述阀笼的流动能力上的线性变化和/或恒定压力恢复中。
8.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，所述第一部分和/或所述第二部分具有以下至少一个横截面：圆形横截面、卵形横截面或多边形横截面。
9.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，每个所述流体流动通路的所述第一部分具有弓形锥度以增加由每个所述流体流动通路所产生的压力恢复。
10.根据权利要求1所述的阀笼，其特征在于，每个所述流体流动通路的所述第二部分以大约2至4度之间的角度朝着所述第一部分线性地逐渐变细，以增加由每个所述流体流动通路产生的压力恢复。
11.一种笼式装置，其特征在于，包括：
阀笼，所述阀笼设置在阀帽和阀座之间，所述阀笼具有在第一表面与相对的第二表面之间延伸通过所述阀笼的壁的成簇的流体流动通路，所述成簇的流体流动通路包括第一排和相邻的第二排，所述第一排和所述相邻的第二排被布置为以相对于所述阀笼的轴线成第一角度螺旋地沿着所述阀笼的所述壁；以及
阀塞，所述阀塞可滑动地设置在所述阀笼中，所述螺旋地布置的成簇的流体流动通路和所述阀塞用于随着所述阀塞在关闭位置与打开位置之间行进来产生所述阀笼的流动能力的线性变化和/或恒定压力恢复。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述成簇的流体流动通路被定向为相对于所述阀笼的所述轴线成第二角度，所述第一角度和所述第二角度使得所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路与所述第二排的所述成簇的流体流动通路中的至少一个流体流动通路能够被所述阀塞部分地暴露。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一排的所述流体流动通路中的至少一个流体流动通路被所述阀塞部分地暴露。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，每一个所述流体流动通路均包括第一部分、第二部分和设置在所述第一部分与所述第二部分之间的喉部，所述第一部分从所述第一表面向所述喉部逐渐变细，所述第二部分从所述第二表面向所述喉部逐渐变细。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，相对于所述第二表面而言，所述喉部更靠近所述第一表面。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，为了增加由每个所述流体流动通路产生的压力恢复，所述第一部分具有与所述第一表面相邻的弓形锥度，并且所述第二部分以大约在2至4度之间的角度从所述喉部线性地发散到所述第二表面。
17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述成簇的流体流动通路包括与第二流体流动通路相邻的第一流体流动通路和与所述第一流体流动通路和所述第二流体流动通路相邻的第三流体流动通路。
18.一种阀笼，其特征在于，包括：
用于允许流体流动通过所述阀笼的装置，所述用于允许流体流动通过所述阀笼的装置沿着相对于所述阀笼的轴线的螺旋形路径相邻成排地设置在所述阀笼上，所述用于允许流体流动的装置包括：
用于会聚流体流动的装置；以及
用于使会聚的流体流动发散的装置。
19.根据权利要求18所述的阀笼，其特征在于，所述用于允许流体流动通过所述阀笼的装置被螺旋地布置，以随着阀塞在打开位置与关闭位置之间移动来产生流动能力的线性变化和恒定压力恢复中的至少一个。
20.根据权利要求18所述的阀笼，其特征在于，所述用于会聚流体流动的装置和/或所述用于使会聚的流体流动发散的装置增加由所述用于允许流体流动的装置产生的压力恢复。
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