CN2530109Y

CN2530109Y - 高压差阀门

Info

Publication number: CN2530109Y
Application number: CN 01273110
Authority: CN
Inventors: 片山正昭; 郁学军
Original assignee: TOOLING SELF CONTROL ENGINEERI
Current assignee: TOOLING SELF CONTROL ENGINEERI
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2011-12-27

Abstract

本实用新型属于一种阀门，尤其是指一种能消除高压差的阀门。这种阀包括一个流体入口和出口；阀芯及套筒，在套筒上开有许多通孔，每一个通孔都形成一个贯穿套筒的独立通道；其特征是每一个独立的通道套筒的内外表面形成一个或多个弯曲的流道部分，每一个弯曲的流道都与套筒表面平行，并且在相关平行平面的入口和出口间最少形成一次弯曲。本实用新型依靠阀芯在套筒中的运动来调节通孔的流通面积，从而达到调整流量的目的。每一个通孔在与套筒同轴的圆筒表面上都有弯曲的流道，或者套筒是由大量表面挖有沟槽的圆筒彼此叠加形成的，在流体通道中存在大量的拐角，以便吸收高压流体的能量，有效的降低器音，防止空化。

Description

高压差阀门

技术领域

本实用新型属于一种阀门，尤其是指一种能消除高压差的阀门。

背景技术

在控制阀内，通常依靠阀芯在套筒中的滑动来调节流量，当流体流过设置于套筒上的很多小孔后，流体压力降低了。

当高压差流体通过阀门时，由于在节流部位产生高压差，导致流体出现空化现象，空化现象的产生会损伤节流部件，导致阀门使用寿命缩短，同时伴随着噪音和振动。

已有一种高压差阀门可以解决上述问题，这种阀门的套筒是由多层开了许多小孔的环形圆筒组合而成，利用层与层之间的空腔来恢复流体压力。当流体通过阀门时，交替膨胀和压缩几次，流经多级式套筒后逐步降压，以便在快速降压的同时，降低噪音。

但在流体压差特别高的场合，该阀很难在流体通道中制造成足够的拐角数，从而难以通过完全控制流速来有效吸收流体能量，也无法保证充分有效的降低噪音和防止空化。

因为流体不止经过一个流体通道进入压力恢复型腔，所以流体通过小孔时的膨胀率不可能被精确的估计和控制。

在高压阀门的套筒中，流体通道应有足够多的变向数。但是这种结构的套筒因为制造上的困难而不被采用。特别是流体为气体与蒸汽的场合，在多级降压和减噪的过程中需要一个适当的气体膨胀率。

技术内容

本实用新型的目标是设计一种高压差阀门，以便寻求一种能在流体通道上方便地制造出更多变向的结构，通过阀芯在套筒内的运动来改变流通面积，从而调节流量，这样可以有效地吸收高压流体的能量，控制流速，达到降低噪音和防止高压差阀门的空化的目的。

其主要技术方案包括流体入口和出口；阀芯及套筒，在套筒上开有许多通孔，每一个通孔都形成一个贯穿套筒的独立通道；其特征是每一个独立的通道套筒的内外表面形成一个或多个弯曲的流道部分，每一个弯曲的流道都与套筒表面平行，并且在相关平行平面的入口和出口间最少形成一次弯曲。

所述套筒至少由两个径向粘接的同心环状柱面所组成，在环状柱面上开有许多直孔，与其相邻的表面上挖有弯沟，这些弯沟连接不同柱面上的两个直孔，在两个直孔间最少形成一次弯曲，不同的柱面间均采用直孔与弯沟相连，每个独立的流体通道分别单独的贯穿套筒的内外表面。

所述弯沟开在环状柱面的外表面上；独立的流道沿流向扩大截面积，并保证在每处拐角都有一个固定的比率。

这种高压差阀门就是要在流体的入口和出口之间寻找一种适合的阀芯容器，阀芯沿容器壁上下滑动，这种阀芯容器的特点是套筒由许多彼此独立的通道组成，而每条通道都制作在与套筒同心的多个环状圆筒的表面上。

根据这项发明，一种适用于保持流体恰当压力降的阀门就很空易被设计制造出来了。因为流体通道彼此独立，相互间没有任何交错，因此在组成套筒的同心环状圆筒表面上的流体通道允许含有任意数目的变向。

套筒至少由两个环状圆筒组成，在径向上这些柱面彼此粘接，而它以与其它环状圆筒相连接的一侧表面上面布满沟槽。从沟槽的一端起在圆筒上开一个通道，从沟槽的另一端在相邻圆筒上也开一个通孔，这样流体通道就贯穿了套筒的内外表面。

根据上述结构，环状圆筒表侧的沟槽可以很容易的制成任意形状。当套筒是由许多环状圆柱组成时，这些环状圆筒先按一定的相对位置进行排列，焊接并加工成后，多级降压式套筒就制成了。从而保证了高压差阀门的质量。

此外，这些沟槽都制作在环状圆筒的表侧，并采用了更适当的矩形截面的结构，也就很容易加工。如使用压模机，也可以铸造。

每一个独立的流体通道在每个变向处，按固定的比率以流体流向一致的方向上逐渐扩大它的流道面积。设计成上述流道结构的高压差阀门更适用于气体和蒸汽的控制。当压力降低时气体体积随之膨胀，假设阀内流道截面积与气体膨胀率成比例增加，那么即使在局部地方很少会产生极强的高压差。就可以控制阀内的噪音和空化了。

阀芯行程和阀芯运动时流体通道打开面积与阀的流量特性成函数关系。特别是流体通道打开的面积与阀芯行程成比例。

总的流通面积决定了阀门的流通能力。在高压差阀中，随阀芯运动而变化的流体通道面积，可以很容易的设计成与打开流道的数目和位置相关的任意函数。那么在为了达到特定控制目的的情况下，可以方便的获得控制阀特定的流量特性。例如控制阀中常用的等百分比或线性特性。

附图说明

图1是根据本发明所制造的高压差阀门的安装截面图。

图2为阀内套筒的立体图。

图3为阀内同心圆筒的立体图。

图4是同心圆筒表侧所挖沟槽部分的立体图。

图5是一例流体通道的立体图。

图6是另一例流体通道的立体图。

图7是体现了发明思想的套筒外表面部分的展开图。

图8是图7中所示A-A截面的截面图。

图9是图7中所示B-B截面的截面图。

图10是关于同心圆筒表侧所挖沟槽的几个具体实例的示意图。

具体实施方式

如图1所示：新型的高压差阀门是由阀体1、上阀盖2、阀座3、阀芯4、套筒5和平衡缸6几个部分组成。装配时，先将阀座3放入阀体1，再装入套筒5和平衡缸6的组合内，然后将阀芯4插入套筒并盖上上阀盖2，在阀杆部分装入弹簧、填料和压盖，那么当阀芯4运动时，阀内的高压流体就不会泄漏了。

套筒5上有许多通孔10，那么无论流向是低进高出，还是高进低出，高压流体都必须经过阀芯4所打开的套筒部分上的通孔。阀芯4在套筒5内上下运动，可以改变套筒上通孔10的总流通面积，从而调节高压流体的流量。

图2是套筒5的透视图，通孔10位于套筒5的外围，通孔间垂直方向与水平方向的间距相等。通孔的另一个出口在套筒5内壁上，与入口几乎等高分布。具有这种结构的套筒5由一组三个环状圆筒11、12、13彼此焊接组成。最内层的环状圆筒13的一侧加工成凸台与平衡缸6一侧凹台紧密配合，那么流体就不可能沿阀芯4的外圈泄漏了。

图3是位于套筒5中间一层的环状圆筒12的透视图，环状圆筒12的表侧开有弯沟14，它的位置应与开在套筒的最外层环状圆筒11中的直孔位置相对应，保证弯沟14与孔10相接通。

图4是上述弯沟部分的放大示意图。开在环状圆筒12表侧的弯沟14呈C字形。与内侧相比，在环状圆筒11的外侧可以更容易挖出弯沟14。

图中所示沟槽截面都是矩形，尽管它们可以被设计圆形截面或其他任意形状，但矩形结构更容易制成变沟流道。

圆筒12上的一段通孔15就是弯沟14的起始一端，弯沟14另一末端应与外层环状圆筒11上的通孔10的位置相对应。

最内层的环状圆筒13的外表面上也有如图4所示的沟槽和直孔。在环状圆筒12上的流道穿过直孔15，通过最内层圆筒的沟槽和直孔进入套筒5的内表面。最内层环状圆筒13上所开的直孔与最外层圆筒11上所开的直孔位于同一水平线上。这种对称的结构在设计和制造的过程中可以消除极端的情况。

图5是流体通道从通孔16开始穿过最内层圆筒13到最外层圆筒11的三维透视图。

如图中箭头所示流体从套筒最内层流向最外层，流体从最内层的环状圆筒13上的直孔16流入，沿中间一层环状圆筒12的内壁而换向，沿最内层圆筒13表面的沟槽17而流动，在弯沟内换向两次，接着流经中间圆筒12上的直孔15，转向外层圆筒11，沿环状圆筒12表面上的沟槽14而流动，最终通过开在外层套筒11上的直孔18流出套筒。

直孔和沟槽在直角处彼此相连，而且每一次都是向右弯转成直角，那么套筒4内的流体通道换向时都转过90度。

而且，当高压流体流过通孔10后，在每个转角处都能减少能量，降低压力，就可以减震、减噪，防止空化、气蚀等。

流道可以做成沿流向一致的方向上逐渐扩大截面积的形状。

特别是用于气体或蒸汽的阀，可以在每一个拐角转向时，按与气膨胀系数成比例增加截面积的方法，来平缓地降低压力。这样可以有效的降噪和防空化。

流道的横截面由直孔的半径、弯沟的宽度和深度所决定。通道截面面积的固定扩大率就较易设计和制造了。

沟槽最适当的形式和最合适的横截面扩大率都是可选择的。

图6是另一种类型的流体通道的透视图。

这种类型的通道中包含有中间圆筒12上的沟槽14’和最内层圆筒13上的沟槽17’。这种类型的流道只有6次变向，而图中的类型有8次变向。这种类型的流道可能在较小的压差下已足够。

图7是套筒4外表面上所开通孔的排列的正视图。在所举的例子中流道从入口到出口按固定比例扩大横截面积。它是通过将图5中所示的C形沟槽直线对准制得，参考数目与图5中所用的相同，并简化。

流体从直孔16流入，在沟槽17中变向两次，再穿过直孔15和沟槽14，最终从直孔18中流出。

在每处拐角，流体通道横截面积按一个固定比率增大。

分布在套筒外的直孔彼此间径向角度均为α，那样在阀内就不会轻易发生流量不均的现象了。

相邻直孔的中心间的轴向高度差为其直径的一半D/2，这里的D指直孔的直径。因为高度不同，当阀芯在套筒中上下运动时，就会改变打开直孔的总流通面积，从而连续的改变流量。

在上面的例子中，是通过相邻通孔间在垂直方向上相差一个半径的位置的排列方式来获得连续的流量特性的，显然我们也可以通过改变相邻通孔间相差的距离来获得连续的流量特性。

图8是图7的A-A截面的截面图，图9是图7中B-B截面的截面图。

在最外层的环状圆筒11上开有直孔18，在中间的环状圆筒上有沟槽14和直孔15，在最内层的环状圆筒上也有沟槽17和直孔16。套筒5就是由配有直孔和弯沟的圆筒11、12、13紧密套接而成，形成了完全独立的无泄漏的通孔。

图10中的(a)、(b)、(c)、(d)分别是几个弯沟实例示意图。从一条直沟槽连接两个通孔的最简单的形式，到那种出入口之间有几次折弯的较复杂的形式中，可以根据高压差阀门的要求来选择适当的沟槽形式。

拐角处可以是钝角、锐角或者任意角度，例如直角。总而言之，拐角越尖，拐角的数目就越少。沟槽和直孔的横截面不一定必须是方形或圆形的。可根据加工工具或者工况选择适当的截面形式。

当高压差阀门用于控制系统时，阀门先要根据工况从许多可选的流量特性中选出一种最合适的。这种高压差阀的直孔和内部的环形腔直接相接连。直孔间间隙的高度决定于环形腔的高度，因此，流量特性为一个不连续的函数，所以高压差阀不能够提供高精度的控制。

利用这一发明制成的高压差阀门随阀芯的运动可以形成任意的流量特性，因为通孔是彼此独立的，而且它们的位置可以排列在面向阀芯的表面上的任意位置。

在上面例子中提到的套筒都是由3层环状圆筒组成的，但根据工况的不同它可以由2层、4层或更多层的环状圆筒组成。

根据发明可知，流体通道中的转向次数可以通过调节沟槽的折弯次数或者环状圆筒层数的方法来获得。

几个环状圆筒间可以用一些常用的方法，例如：用冷缩配合的方法来彼此粘结。

如上所述，应用了本装置后，可以延长高压流体设备的寿命，它可以有效的吸收高压流体中的能量，降低噪音，防止空化。因为它的套筒是由多个环状圆筒粘结而成的，套筒壁中环状圆筒的内表面又挖有许多沟槽，它们与套筒上的许多通孔组合成许多彼此独立的带拐角的流体通道。

Claims

1、一种高压差阀门，包括：流体入口和出口；阀芯及套筒，在套筒上开有许多通孔，每一个通孔都形成一个贯穿套筒的独立通道；其特征是每一个独立的通道套筒的内外表面形成一个或多个弯曲的流道部分，每一个弯曲的流道都与套筒表面平行，并且在相关平行平面的入口和出口间最少形成一次弯曲。

2、根据权利要求1所述的高压差阀门，其特征是套筒至少由两个径向粘接的同心环状柱面所组成，在环状柱面上开有许多直孔，与其相邻的表面上挖有弯沟，这些弯沟连接不同柱面上的两个直孔，在两个直孔间最少形成一次弯曲，不同的柱面间均采用直孔与弯沟相连，每个独立的流体通道分别单独的贯穿套筒的内外表面。

3、根据权利要求2所述的高压差阀门，其特征是弯沟开在环状柱面的外表面上。

4、根据权利要求1或3所述的高压差阀门，其特征是独立的流道沿流向扩大截面积，并保证在每处拐角都有一个固定的比率。