CN220060684U - 一种迷宫式节流降压组件及其调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种迷宫式节流降压组件及其调节阀，涉及阀门技术领域。本实用新型的迷宫式节流降压组件的中轴线处设置有用于阀杆穿过的中心轴孔，且该迷宫式节流降压组件沿轴向设置有多级节流结构，每级节流结构至少包括一径向节流通道和一轴向节流孔，每级节流结构的径向节流通道通过连通孔与中心轴孔连通，当前级节流结构的轴向节流孔与下一级节流结构的径向节流通道连通；相邻两级节流结构的轴向节流孔错位布置。介质经迷宫式流体通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度小流量，小流量有较低的流速，达到流量调节的功能。

Description

一种迷宫式节流降压组件及其调节阀

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，尤其涉及油田专用阀门技术领域，更具体地说涉及一种迷宫式节流降压组件及其调节阀。

背景技术

石油开采过程中，有些地质结果需要向地层注入高压废气、废水、高温蒸汽等，一方面可以解决废弃物的排放问题，更重要的是注入高压气或水可以压裂地隙、稀释较浓的石油，以便于开采，这时候就会用到迷宫式调节阀，用于调节注入地层的水、气流量。

如公开日为2023年3月21日，公开号为CN218670801U，名称为“一种阀门的节流减压结构”的实用新型专利，该实用新型包括节流套筒、承压套筒和导向套筒，节流套筒包括一体成型的上部套筒、中部套筒和下部套筒，上部套筒与承压套筒之间形成第一环形流道，第一环形流道与第三通孔连通，中部套筒与承压套筒之间形成网状流道，网状流道与第一环形流道连通，下部套筒与承压套筒之间形成第二环形流道，第二环形流道与网状流道连通，下部套筒的外圆上设有若干个第一通孔，第一通孔与第二环形流道连通。

上述现有技术中的节流减压结构需要设置节流套筒、承压套筒和导向套筒，并在节流套筒上加工网状流道，其结构较为复杂，加工难度大，加工成本高。该现有技术基本上是利用网状流道实现节流效果，流体经下部套筒的第一通孔进入到第二环形流道，再经网状流道向上流动至介质流道出口流出，流体在网状流道中受到的阻力并不明显，可以起到一定的节流减压效果，但是节能减压效率较低。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型提供了一种迷宫式节流降压组件及其调节阀，本实用新型的发明目的在于解决现有节流减压结构复杂，加工成本高，节流减压效果不明显的问题。本实用新型的迷宫式节流降压组件的中轴线上设置有用于阀杆穿过的中心轴孔，且该节流降压组件沿轴向设置有多级节流结构，每级节流结构至少包括一径向节流通道和一轴向节流孔，每级节流结构的径向节流通道通过连通孔与中心轴孔连通，介质经连通孔进入径向节流通道内后经轴线节流孔进入下一级节流结构的径向节流通道内，且相邻两级节流结构的轴向节流孔错位布置。介质沿第一级节流结构的径向节流通道与中心轴孔的连通孔进入到第一级节流结构的径向节流通道内，介质在第一级节流结构的径向节流通道内流动并反向折回流动后经第一级节流结构的轴向节流孔进入第二级节流结构的径向节流通道内，依次类推，最终从最后一级节流结构的节流孔流出，在节流降压组件中，每一级的径向节流通道均会对介质增加一定的流阻，产生一次压降，多级节流结构形成弯弯曲曲的像迷宫一样的流体通道，介质经迷宫式流体通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度小流量，小流量有较低的流速，达到流量调节的功能，同时也提高了阀门的使用寿命，本实用新型的迷宫式节流降压组件结构简单，加工成本低，节流效果好。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型是通过下述技术方案实现的。

本实用新型第一方面提供了一种迷宫式节流降压组件，该迷宫式节流降压组件的中轴线处设置有用于阀杆穿过的中心轴孔，且该迷宫式节流降压组件沿轴向设置有多级节流结构，每级节流结构至少包括一径向节流通道和一轴向节流孔，每级节流结构的径向节流通道通过连通孔与中心轴孔连通，当前级节流结构的轴向节流孔与下一级节流结构的径向节流通道连通；相邻两级节流结构的轴向节流孔错位布置。

本实用新型的迷宫式节流降压组件的工作原理如下所示：

当阀杆小开度开启时，阀杆向上运动，阀杆圆柱面离开第一级节流结构的径向节流通道的连通孔，介质经阀座流入，首先横向进入第一级节流结构的连通孔，进入到第一级节流结构的径向节流通道内，进入到第一级节流结构的径向节流通道的介质一部分经轴向节流孔进入第二级节流结构的径向节流通道，一部分继续沿径向节流通道向前行进，直至到达该径向节流通道端部，反向折流回来经轴向节流孔进入第二级节流结构的径向节流通道；在第二级节流结构的径向节流通道内进行相同的流动后经轴向节流孔进入第三级节流结构的径向节流通道内，依次类推直至从最后一级节流结构的轴向节流孔流出。介质在进入每一级节流结构后均有部分介质会反向折回流动，会增加一定的流阻，产生一次压降，通过弯弯曲曲的像迷宫一样的通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度下小流量，小流量下有较低的流速，达到流量调节的功能，同时也提高了阀门的使用寿命。

阀杆继续开启，阀杆向上移动，阀杆圆柱面离开第二级节流结构的径向节流通道的连通孔，这时候介质从第一级节流结构和第二级节流结构的连通孔同时流入，同样，也是按照上述流动方式从最后一级节流结构的轴向节流孔流出，依次类推，直至阀门达到全开状态。

进一步优选的，从第一级节流结构至最后一级节流结构的径向节流通道和轴向节流孔的尺寸是逐渐增大的。直至最大流量尺寸，从而保证了阀门开启过程中，流量是逐渐增加的，以满足工况需求。

进一步优选的，每级节流结构包括多条位于同一轴截面上的径向节流通道，多条径向节流通道沿中心轴孔圆周均匀分布；第一级节流结构中的每条径向节流通道至少对应一个轴向节流孔，其他级节流结构中的每条径向节流通道至少对应一组上下两个轴向节流孔。

进一步优选的，所述迷宫式节流降压组件是由多件节流盘层叠在一起形成的，每件节流盘上至少设置有一级节流结构。

更进一步优选的，节流盘上表面开设有开槽流道，开槽流道底部开设有轴向通孔，两件节流盘层叠在一起后，开槽流道形成所述径向节流通道，轴向通孔形成所述轴向节流孔。

更进一步优选的，在节流盘内部开设有若干径向流道，所述径向流道形成所述径向节流通道，最底层的径向流道与上一层径向流道之间通过轴向通孔连通，所述轴向通孔形成所述轴向节流孔。

本实用新型第二方面提供了一种调节阀，该调节阀包括阀体、阀座、阀杆、阀盖、支架、阀杆螺母、压套和上述第一方面的迷宫式节流降压组件，阀盖密封装配在阀体上，支架装配在阀盖上，所述阀杆螺母固定装配在支架上，阀体上开设有介质进口流道和介质出口流道，且介质进口流道与介质出口流道相通；阀座固定装配在介质进口流道内，压套上端与阀盖紧配，压套下端将所述迷宫式节流降压组件抵紧在阀座上，阀杆下端从所述迷宫式节流降压组件的中心轴孔中穿过，且与阀座配合形成密封副；阀杆上端从阀盖穿出与阀杆螺母螺纹配合，阀杆端部连接手轮。

进一步优选的，所述阀杆下端与阀座配合形成密封副的密封面为锥面。

更进一步优选的，在阀杆下端的锥面上堆焊有硬质合金，阀座上与该锥面配合的节流面上也堆焊有硬质合金。

进一步优选的，所述压套上设置有开窗；所述介质进口流道的直径小于介质出口流道的直径，且介质进口流道与介质出口流道相互垂直。

与现有技术相比，本实用新型所带来的有益的技术效果表现在：

1、在节流降压组件中，每一级的径向节流通道均会对介质增加一定的流阻，产生一次压降，多级节流结构形成弯弯曲曲的像迷宫一样的流体通道，介质经迷宫式流体通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度小流量，小流量有较低的流速，达到流量调节的功能，同时也提高了阀门的使用寿命，本实用新型的迷宫式节流降压组件结构简单，加工成本低，节流效果好。

2、本实用新型的节流降压组件中，从第一级节流结构至最后一级节流结构的径向节流通道和轴向节流孔的尺寸是逐渐增大的。直至最大流量尺寸，从而保证了阀门开启过程中，流量是逐渐增加的，以满足工况需求。

3、本实用新型的节流降压组件中，每级节流结构包括多条位于同一轴截面上的径向节流通道，增大了每级节流结构的节流量，以满足工况需求。

4、本实用新型的节流降压组件由多件节流盘层叠在一起形成，便于每级节流结构的加工，同时也便于节流降压组件的装配和维护，当某一节流结构出现堵塞的时候，可以方便清理疏通，与现有一体成型的结构相比，更加便于加工和维护。

5、本实用新型以在节流降压组件开设开槽流道的方式加工径向节流通道，以钻孔的方式开设轴向节流孔，便于工件的加工，降低工件的加工成本。

6、本实用新型的提供的调节阀，介质每改变一次流向，会增加一定的流阻，产生一次压降，通过弯弯曲曲的像迷宫一样的通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度下小流量，小流量下有较低的流速，达到流量调节的功能，同时也提高了阀门的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型迷宫式节流降压组件的剖视结构示意图；

图2为本实用新型采用迷宫式节流降压组件的调节阀的剖视结构示意图；

附图标记：100、迷宫式节流降压组件，200、阀体，300、阀座，400、阀杆，500、阀盖，600、支架，700、阀杆螺母，800、手轮，900、压套；

101、中心轴孔，102、节流结构，103、径向节流通道，104、轴向节流孔，105、第一级节流结构，106、第二级节流结构，107、第三级节流结构，108、最后一级节流结构，109、连通孔，110、节流盘，111、开槽流道，201、介质进口流道，202、介质出口流道，401、锥面，402、硬质合金， 501、阀杆填料，901、开窗。

具体实施方式

下面将结合本实用新型说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

作为本实用新型一较佳实施例，参照说明书附图1所示，本实施例公开了一种迷宫式节流降压组件100，该迷宫式节流降压组件100的中轴线处设置有用于阀杆400穿过的中心轴孔101，且该迷宫式节流降压组件100沿轴向设置有多级节流结构102，每级节流结构102至少包括一径向节流通道103和一轴向节流孔104，每级节流结构102的径向节流通道103通过连通孔109与中心轴孔101连通，当前级节流结构102的轴向节流孔104与下一级节流结构102的径向节流通道103连通；相邻两级节流结构102的轴向节流孔104错位布置。

阀杆400从中心轴孔101穿过后，阀杆400的圆柱面对中心轴孔101上多级节流结构102的连通孔109进行封堵，阀杆400底部与阀座300配合形成密封副，实现对介质的截断密封。当阀杆400小开度开启时，阀杆400向上运动，阀杆400圆柱面离开第一级节流结构105的径向节流通道103的连通孔109，介质经阀座300流入，首先横向进入第一级节流结构105的连通孔109，进入到第一级节流结构105的径向节流通道103内，进入到第一级节流结构105的径向节流通道103的介质一部分经轴向节流孔104进入第二级节流结构106的径向节流通道103，一部分继续沿径向节流通道103向前行进，直至到达该径向节流通道103端部，反向折流回来经轴向节流孔104进入第二级节流结构106的径向节流通道103；在第二级节流结构106的径向节流通道103内进行相同的流动后经轴向节流孔104进入第三级节流结构107的径向节流通道103内，依次类推直至从最后一级节流结构108的轴向节流孔104流出。介质在进入每一级节流结构102后均有部分介质会反向折回流动，会增加一定的流阻，产生一次压降，通过弯弯曲曲的像迷宫一样的通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度下小流量，小流量下有较低的流速，达到流量调节的功能，同时也提高了阀门的使用寿命。

进一步的，阀杆400继续开启，阀杆400向上移动，阀杆400圆柱面离开第二级节流结构106的径向节流通道103的连通孔109，这时候介质从第一级节流结构105和第二级节流结构106的连通孔109同时流入，同样，也是按照上述流动方式从最后一级节流结构108的轴向节流孔104流出，依次类推，直至阀门达到全开状态。

进一步的，将相邻两级节流结构102的轴向节流孔104错位布置，介质从上一级节流结构102流出后进入到下一级节流结构102的径向节流通道103内，此时，介质需要沿径向节流通道103流道一端距离后，部分介质通过该级节流结构102的轴向节流孔104进入到再下一级节流结构102中，部分介质仍沿该级节流结构102的径向节流通道103流动，达到径向节流通道103的尽头后再反向折回流动至轴向节流孔104进入到再下一级节流结构102中，使得每级节流结构102中的介质，均有部分介质进行反向折回流动，对介质的流动均能产生一定的流阻，达到节流降压的目的。

作为本实施例的一种实施方式，从第一级节流结构105至最后一级节流结构108的径向节流通道103和轴向节流孔104的尺寸是逐渐增大的。直至最大流量尺寸，从而保证了阀门开启过程中，流量是逐渐增加的，以满足工况需求。

作为本实施例的又一种实施方式，从第一级节流结构105至最后一级节流结构108的径向节流通道103和轴向节流孔104的尺寸是逐渐增大的。直至最大流量尺寸，从而保证了阀门开启过程中，流量是逐渐增加的，以满足工况需求。

作为一个示例，参照说明书附图1所示，每级节流结构102包括径向节流通道103和轴向节流孔104，通过径向节流通道103内部分介质的反向折回形成一定的流阻，以起到节流降压的目的，通过轴向节流孔104进一步提高节流性能。

作为本实施例的又一种实施方式，每级节流结构102包括多条位于同一轴截面上的径向节流通道103，多条径向节流通道103沿中心轴孔101圆周均匀分布；第一级节流结构105中的每条径向节流通道103至少对应一个轴向节流孔104，其他级节流结构102中的每条径向节流通道103至少对应一组上下两个轴向节流孔104。如图1所示，每级节流结构102至少包括两条径向节流通道103，除第一级节流结构105的径向节流通道103对应一个轴向节流孔104外，其他级节流结构102的径向节流通道103均对应两个轴向节流孔104，分别是当前级节流结构102的轴向节流孔104和上一级节流结构102的轴向节流孔104。这样的作用，可以增加流量，以使得该迷宫式节流降压组件100的流量满足工况需求。

作为本实施例的又一种实施方式，所述迷宫式节流降压组件100是由多件节流盘110层叠在一起形成的，每件节流盘110上至少设置有一级节流结构102。便于每级节流结构102的加工，同时也便于节流降压组件的装配和维护，当某一节流结构102出现堵塞的时候，可以方便清理疏通，与现有一体成型的结构相比，更加便于加工和维护。

作为一个示例，当一件节流盘110对应一级节流结构102时，则只需要在节流盘110上表面加工出开槽流道111，在开槽流道111底部钻孔即可，这样当两个节流盘110叠加在一起之后，最下层的节流盘110上的开槽流道111与上一层的节流盘110的底部形成所述的径向节流通道103，上一层节流盘110底部的钻孔就形成所述轴向节流孔104，这种结构便于对节流盘110进行加工，只需要开槽和钻孔就可以，降低加工成本。

作为又一个示例，在节流盘110内部开设有若干径向流道，所述径向流道形成所述径向节流通道103，最底层的径向流道与上一层径向流道之间通过轴向通孔连通，所述轴向通孔形成所述轴向节流孔104。即每件节流盘110对应两级节流结构102甚至三级节流结构102，如说明书附图1所示，最下层的节流盘110对应三级节流结构102，其上方的节流盘110对应两级节流结构102，最下层的节流盘110开设有两层径向节流通道103，中间的轴向节流孔104，通过背部打孔的方式开设，最下层节流盘110底面与阀座300接触，因此其最底部的钻孔是被阀座300封堵的。然后在最下层的节流盘110表面设置开槽流道111，该开槽流道111与其上层的节流盘110的底部形成一级节流结构102，这样的结构设置，可以减少节流盘110的使用，在一个节流盘110上尽可能多的开设节流结构102，以实现使用少的零部件达到优化的节流效果。

作为本实用新型的又一较佳实施例，参照说明书附图2所示，本实施例提供了一种调节阀，该调节阀包括阀体200、阀座300、阀杆400、阀盖500、支架600、阀杆螺母700、压套900和上述迷宫式节流降压组件100，阀盖500密封装配在阀体200上，支架600装配在阀盖500上，所述阀杆螺母700固定装配在支架600上，阀体200上开设有介质进口流道201和介质出口流道202，且介质进口流道201与介质出口流道202相通；阀座300固定装配在介质进口流道201内，压套900上端与阀盖500紧配，压套900下端将所述迷宫式节流降压组件100抵紧在阀座300上，阀杆400下端从所述迷宫式节流降压组件100的中心轴孔101中穿过，且与阀座300配合形成密封副；阀杆400上端从阀盖500穿出与阀杆螺母700螺纹配合，阀杆400端部连接手轮800。

其中阀杆400与阀盖500之间通过阀杆填料501进行密封，以避免介质从阀杆400与阀盖500之间的间隙泄漏。

阀杆400下端与阀座300配合形成密封副，为了提高其密封效果和使用寿命，阀杆400下端与阀座300配合形成密封副的密封面为锥面401，在阀杆400下端的锥面401上堆焊有硬质合金402，阀座300上与该锥面401配合的节流面上也堆焊有硬质合金402。为了便于介质进入到介质出口流道202中，则所述压套900上设置有开窗901；所述介质进口流道201的直径小于介质出口流道202的直径，且介质进口流道201与介质出口流道202相互垂直。

该调节阀的运行原理是：阀杆400从中心轴孔101穿过后，阀杆400的圆柱面对中心轴孔101上多级节流结构102的连通孔109进行封堵，阀杆400底部与阀座300配合形成密封副，实现对介质的截断密封。当阀杆400小开度开启时，阀杆400向上运动，阀杆400圆柱面离开第一级节流结构105的径向节流通道103的连通孔109，介质经阀座300流入，首先横向进入第一级节流结构105的连通孔109，进入到第一级节流结构105的径向节流通道103内，进入到第一级节流结构105的径向节流通道103的介质一部分经轴向节流孔104进入第二级节流结构106的径向节流通道103，一部分继续沿径向节流通道103向前行进，直至到达该径向节流通道103端部，反向折流回来经轴向节流孔104进入第二级节流结构106的径向节流通道103；在第二级节流结构106的径向节流通道103内进行相同的流动后经轴向节流孔104进入第三级节流结构107的径向节流通道103内，依次类推直至从最后一级节流结构108的轴向节流孔104流出。介质在进入每一级节流结构102后均有部分介质会反向折回流动，会增加一定的流阻，产生一次压降，通过弯弯曲曲的像迷宫一样的通道流出时，流阻大大增加，压降也大大增加，流速大大降低，对阀门的冲刷也大大降低，从而实现了小开度下小流量，小流量下有较低的流速，达到流量调节的功能，同时也提高了阀门的使用寿命。

进一步的，阀杆400继续开启，阀杆400向上移动，阀杆400圆柱面离开第二级节流结构106的径向节流通道103的连通孔109，这时候介质从第一级节流结构105和第二级节流结构106的连通孔109同时流入，同样，也是按照上述流动方式从最后一级节流结构108的轴向节流孔104流出，依次类推，直至阀门达到全开状态。

Claims (10)

1.一种迷宫式节流降压组件，其特征在于：所述迷宫式节流降压组件（100）的中轴线处设置有用于阀杆（400）穿过的中心轴孔（101），且该迷宫式节流降压组件沿轴向设置有多级节流结构（102），每级节流结构（102）至少包括一径向节流通道（103）和一轴向节流孔（104），每级节流结构（102）的径向节流通道（103）通过连通孔（109）与中心轴孔（101）连通，当前级节流结构（102）的轴向节流孔（104）与下一级节流结构（102）的径向节流通道（103）连通；相邻两级节流结构（102）的轴向节流孔（104）错位布置。

2.如权利要求1所述的一种迷宫式节流降压组件，其特征在于：从第一级节流结构（105）至最后一级节流结构（108）的径向节流通道（103）和轴向节流孔（104）的尺寸是逐渐增大的；直至最大流量尺寸，从而保证了阀门开启过程中，流量是逐渐增加的，以满足工况需求。

3.如权利要求1或2所述的一种迷宫式节流降压组件，其特征在于：每级节流结构（102）包括多条位于同一轴截面上的径向节流通道（103），多条径向节流通道（103）沿中心轴孔（101）圆周均匀分布；第一级节流结构（105）中的每条径向节流通道（103）至少对应一个轴向节流孔（104），其他级节流结构（102）中的每条径向节流通道（103）至少对应一组上下两个轴向节流孔（104）。

4.如权利要求1或2所述的一种迷宫式节流降压组件，其特征在于：所述迷宫式节流降压组件是由多件节流盘（110）层叠在一起形成的，每件节流盘（110）上至少设置有一级节流结构（102）。

5.如权利要求4所述的一种迷宫式节流降压组件，其特征在于：节流盘（110）上表面开设有开槽流道（111），开槽流道（111）底部开设有轴向通孔，两件节流盘（110）层叠在一起后，开槽流道（111）形成所述径向节流通道（103），轴向通孔形成所述轴向节流孔（104）。

6.如权利要求4所述的一种迷宫式节流降压组件，其特征在于：在节流盘（110）内部开设有若干径向流道，所述径向流道形成所述径向节流通道（103），最底层的径向流道与上一层径向流道之间通过轴向通孔连通，所述轴向通孔形成所述轴向节流孔（104）。

7.一种调节阀，该调节阀包括阀体（200）、阀座（300）、阀杆（400）、阀盖（500）、支架（600）、阀杆螺母（700）和压套（900），阀盖（500）密封装配在阀体（200）上，支架（600）装配在阀盖（500）上，所述阀杆螺母（700）固定装配在支架（600）上，阀体（200）上开设有介质进口流道（201）和介质出口流道（202），且介质进口流道（201）与介质出口流道（202）相通；阀座（300）固定装配在介质进口流道（201）内；其特征在于：还包括上述权利要求1-6任意一项所述的迷宫式节流降压组件（100）；压套（900）上端与阀盖（500）紧配，压套（900）下端将所述迷宫式节流降压组件（100）抵紧在阀座（300）上，阀杆（400）下端从所述迷宫式节流降压组件（100）的中心轴孔（101）中穿过，且与阀座（300）配合形成密封副；阀杆（400）上端从阀盖（500）穿出与阀杆螺母（700）螺纹配合，阀杆（400）端部连接手轮（800）。

8.如权利要求7所述的一种调节阀，其特征在于：所述阀杆（400）下端与阀座（300）配合形成密封副的密封面为锥面（401）。

9.如权利要求8所述的一种调节阀，其特征在于：在阀杆（400）下端的锥面（401）上堆焊有硬质合金（402），阀座（300）上与该锥面（401）配合的节流面上也堆焊有硬质合金（402）。

10.如权利要求7所述的一种调节阀，其特征在于：所述压套（900）上设置有开窗（901）；所述介质进口流道（201）的直径小于介质出口流道（202）的直径，且介质进口流道（201）与介质出口流道（202）相互垂直。