本發(fā)明涉及一種閥，更具體地涉及一種即使在高溫高壓條件下也可以控制管道內(nèi)的液體或氣體的流量的圓柱形圓片閥。

背景技術(shù)：

數(shù)百年來，閥以許多不同方式用于控制流體/氣體的流量。隨著流體技術(shù)的發(fā)展，尤其是工業(yè)革命以來，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了閥的諸多不同用途。一些用途包括具有由計(jì)算機(jī)控制的控制器的氣動(dòng)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)。但是，總體來說，伴隨著下述一些基本管路，閥的基本流設(shè)計(jì)一直保持相對(duì)恒定。

目前，使用的閥各種各樣。其中一種就是閘閥。閘閥也稱為提升閥，是一種通過將圓形或矩形門/楔塊提升至流體路徑之外而打開的閥。閘閥通常包括稱之為閘的圓盤或片。所述圓盤或片垂直于包含流體/氣體的管道安裝。往復(fù)致動(dòng)引導(dǎo)閘上下移動(dòng)至閥座內(nèi)，以打開流路完全流通或關(guān)閉流路。

使用的另一種閥是球型閥。球型閥非常適合用于限流，但會(huì)降低流動(dòng)能力。通過球型閥的流路是扭曲的，因此，針對(duì)給定的尺寸，這種閥允許通過的流體流量不像其它基本閥設(shè)計(jì)中那樣多。

還有一種使用的閥是球閥，這是現(xiàn)在最常用的閥。在球閥中，閥致動(dòng)器由閥桿連接至閥內(nèi)側(cè)的球。所述球具有在其內(nèi)部從一側(cè)鉆穿至另一側(cè)的大孔。旋轉(zhuǎn)所述球允許這個(gè)孔與進(jìn)入或出去的流路對(duì)齊。在關(guān)閉位置，球的開口旋轉(zhuǎn)至與流路垂直并完全切斷流體流。

目前使用的閥還有一種是止回閥。止回閥的典型實(shí)例是隔膜止回閥，其利用了設(shè)置為形成常閉閥的柔性橡膠隔膜。上游側(cè)的壓力必定比下游側(cè)的壓力高出一定值——即所謂的壓力差，以使止回閥打開以允許流通過。一旦正壓力消失，隔膜自動(dòng)屈曲回其初始關(guān)閉位置。上游側(cè)的壓力必定比下游側(cè)的壓力高出一定值，即所謂的壓力差，以使止回閥打開以允許流通過。一旦正壓力消失，隔膜自動(dòng)屈曲回其初始關(guān)閉位置。

上述所有閥均具有由于流方向改變而對(duì)流產(chǎn)生阻力的缺點(diǎn)。例如，在球閥或閘閥中，當(dāng)閥沒有完全打開時(shí)，會(huì)改變流的角度。

因此，需要提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)上述缺陷的流量控制裝置。

發(fā)明目的

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種流量控制閥，其即使在高溫高壓條件下也能控制從中通過的液體/氣體的流量。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種流量控制閥，其對(duì)從中通過的液體/氣體提供適當(dāng)?shù)牧?，并使流在出口處均勻分布?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提供一種流量控制閥。所述流量控制閥包括圓柱形主體、活塞、至少一個(gè)流體密封件、手柄及螺母。

所述圓柱形主體連接在管道的入口和出口之間，用于控制從中通過的液體/氣體的流量。所述圓柱形主體包括法蘭等連接件，該連接件裝配在所述圓柱形主體的兩端，用于裝配到所述管道的入口和出口內(nèi)。所述圓柱形主體包括居中地構(gòu)造在所述圓柱形主體上的狹縫，以及構(gòu)造在所述圓柱形主體內(nèi)部的第一盤。所述第一盤包括構(gòu)造在其中的至少一個(gè)腔。所述第一盤為通過鑄造/機(jī)加工等方式形成的所述圓柱形主體的一體部分。所述第一盤通過過盈配合、焊接及樹脂粘合中的任意一種方法而被固定在所述圓柱形主體的內(nèi)徑上。

所述第一盤選自固定盤和飛盤中的任意一種。所述飛盤包括構(gòu)造在其上的至少兩個(gè)引導(dǎo)孔。所述飛盤適于響應(yīng)管路流體壓力而往復(fù)運(yùn)動(dòng)。包括所述飛盤的所述圓柱形主體設(shè)計(jì)為包括橋板。所述橋板包括固定在其上的至少兩個(gè)引導(dǎo)銷，以通過在所述至少兩個(gè)孔內(nèi)滑動(dòng)而允許所述飛盤往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述活塞裝配在所述圓柱形主體內(nèi)以在其中移動(dòng)。所述活塞包括居中構(gòu)造在其上的孔、和構(gòu)造在其內(nèi)部的第二盤。所述孔適于與所述圓柱形主體上的所述狹縫重合。所述第二盤構(gòu)造為倚靠在所述第一盤上并在兩個(gè)盤之間留有間隙。所述第二盤為通過鑄造/機(jī)加工等方式形成的所述活塞的一體部分。所述第二盤通過過盈配合、焊接及樹脂粘合中的任意一種方法而固定在所述活塞的內(nèi)徑上。所述第一盤和所述第二盤為扁平的圓形金屬盤。

所述第二盤包括構(gòu)造在其中的至少一個(gè)腔。所述第二盤可以響應(yīng)于活塞移動(dòng)而進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，從而使所述至少一個(gè)腔彼此部分對(duì)齊、完全對(duì)齊或完全不對(duì)齊，用以控制從所述管道入口至所述出口的、從流量控制閥中通過的流體/氣體的流量。

所述至少一個(gè)流體密封件設(shè)置在所述圓柱形主體的內(nèi)徑和所述活塞的第二盤之間。所述手柄適于借助穿過所述圓柱形主體上的狹縫進(jìn)入所述活塞的孔內(nèi)而將所述活塞和所述圓柱形主體互相連接。所述手柄可以通過使其與所述活塞一起移動(dòng)的手動(dòng)裝置或致動(dòng)設(shè)備中的任意一種而移動(dòng)，從而引起所述第二盤的圓周運(yùn)動(dòng)。所述螺母適于將所述活塞鎖定在所述圓柱形主體內(nèi)。所述螺母固定在所述圓柱形主體內(nèi)部的軸承的頂部。所述軸承螺紋設(shè)置在所述圓柱形主體內(nèi)部的所述活塞的頂部。

附圖說明

結(jié)合附圖閱讀以下說明書，本發(fā)明的目的和優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加清楚，其中：

圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥；

圖1b示出圖1a的流量控制閥的截面圖；

圖2a、2b和2c分別示出具有圖1a的流量控制閥的一體式的第二盤的活塞的主視圖、俯視圖和仰視圖；

圖3示出圖1a的流量控制閥的流體密封件；

圖4示出圖1a的流量控制閥的手柄；

圖5示出圖1a的流量控制閥的螺母；

圖6a和6b分別示出圖1a的流量控制閥的第一盤/第二盤的雙腔和四腔變型；

圖7a示出圖1a的流量控制閥的固定盤的三維視圖；

圖7b示出圖1a的流量控制閥的飛盤的主視圖；

圖8a示出根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例的、具有作為第一盤的飛盤的流量控制閥的截面圖；

圖8b示出安裝在圖8a的流量控制閥的橋板上的引導(dǎo)銷的放大圖；

圖8c示出包括圖8a的流量控制閥的橋板和引導(dǎo)銷的圓柱形主體的俯視圖；

圖9a示出根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥的完全打開狀態(tài)；

圖9b示出根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥的完全關(guān)閉狀態(tài)；以及

圖9c示出根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥的部分打開狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

如以下優(yōu)選實(shí)施例中所描述的本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了前述的本發(fā)明目的，并克服了與現(xiàn)有技術(shù)、工藝和方法相關(guān)的問題和缺陷。

本發(fā)明提供一種流量控制閥。所述流量控制閥即使在高溫高壓條件下也可以控制從中通過的液體/氣體的流量。所述流量控制閥對(duì)從中通過的液體/氣體提供適當(dāng)?shù)牧?，并使流在出口處均勻分布?/p>

參見圖1a-9c，圖中示出根據(jù)本發(fā)明的流量控制閥100(以下簡(jiǎn)稱閥100)。閥100連接在管道(未示出)的入口(未示出)與出口(未示出)之間，用于控制從閥中通過的液體/氣體的流量。具體地，閥100為圓柱形圓片閥，其連接至從燃料管道、水管道、氣管道、半固態(tài)流體管道、灌溉管道等中選定的管道。閥100包括圓柱形主體20、活塞40、至少一個(gè)流體密封件50、手柄60以及螺母80。

圓柱形主體20適于連接在管道的入口和出口之間，用于控制從流量控制閥中通過的液體/氣體的流量。具體地，圓柱形主體20通過法蘭等連接件110而螺紋連接在管道的入口與出口之間。更具體地，圓柱形主體20包括構(gòu)造在圓柱形主體20的兩端(未標(biāo)出)的內(nèi)徑(未標(biāo)出)上的螺紋(未標(biāo)出)，用于將連接件110螺紋裝配在圓柱形主體的兩端。

圓柱形主體20包括：狹縫12，其居中地構(gòu)造在圓柱形主體20上；以及第一盤/片14(以下稱“第一盤14”)，其構(gòu)造在圓柱形主體20內(nèi)部。狹縫12沿x軸線居中地構(gòu)造在圓柱形主體20上，僅占據(jù)四分之一弧段。具體地，當(dāng)圓柱形主體20豎直放置時(shí)，狹縫12如圖8a所示看上去是水平的。在一個(gè)實(shí)施例中，圓柱形主體20和第一盤14由不銹鋼或本領(lǐng)域已知的具有良好強(qiáng)度的其它任意合適的材料制成。

第一盤14選自固定盤14a和飛盤/浮動(dòng)盤14b中的任一者，并且包括構(gòu)造在盤中的至少一個(gè)腔10。固定盤14a為不可移動(dòng)的盤，而飛盤14b能夠在限制其軸向/旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。飛盤14b響應(yīng)于管路流體壓力往復(fù)運(yùn)動(dòng)。飛盤14b包括構(gòu)造在其上的至少兩個(gè)引導(dǎo)孔14b0。在飛盤14b的情況下，圓柱形主體20設(shè)計(jì)為包括橋板16。橋板16包括固定在其上的至少兩個(gè)引導(dǎo)銷16b0，從而通過使所述至少兩個(gè)引導(dǎo)銷在至少兩個(gè)孔14b0中滑動(dòng)而允許飛盤14b往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，橋板16為圓柱形主體20的扁平的一體部分(參見圖8a-8c)。

具體地，第一盤14構(gòu)造在圓柱形主體20的內(nèi)徑上。更具體地，第一盤14能夠通過鑄造/機(jī)加工等方法而構(gòu)造為圓柱形主體20的同質(zhì)/一體部分，或者通過從過盈配合、焊接及樹脂粘合等方法中選定的任一種方法而被固定在圓柱形主體20上。更特別地，固定盤14a通過鑄造/機(jī)加工等方法形成為圓柱形主體20的一體部分，飛盤14b固定在橋板16上，至少兩個(gè)引導(dǎo)孔14b0與至少兩個(gè)引導(dǎo)銷16b0對(duì)齊，以允許飛盤14b滑動(dòng)。

活塞40為中空的圓柱體，其被裝配在圓柱形主體20內(nèi)部用以在該圓柱形主體中移動(dòng)?；钊?0能夠在圓柱形主體20內(nèi)進(jìn)行軸向移動(dòng)。活塞40包括：孔32，其居中地構(gòu)造在活塞40上；以及第二盤/片34(以下稱“第二盤34”)，其構(gòu)造在活塞40內(nèi)部，從而當(dāng)活塞40被裝配在圓柱形主體20內(nèi)部時(shí)，孔32與狹縫12重合，并且第二盤34倚靠著第一盤14并在兩個(gè)盤之間留有間隙(未示出)。在一實(shí)施例中，第一盤14和第二盤34之間的間隙為0.5毫米。具體地，第二盤34通過鑄造/機(jī)加工等方法而構(gòu)造為活塞40的同質(zhì)/一體部分，或者通過過盈配合、焊接及樹脂粘合等方法中的任一種方法而被固定在活塞40上。

第二盤34包括構(gòu)造在其中的至少一個(gè)腔30，該至少一個(gè)腔對(duì)應(yīng)于第一盤14上的至少一個(gè)腔10。特別地，第一盤14和第二盤34為扁平的圓形金屬盤，它們具有相同數(shù)量的腔，用于精確控制從中流過的流體/氣體的流量。在一實(shí)施例中，在不要求流在出口處均勻分布的情況下，使用盤14、34僅具有一個(gè)腔的閥100，在這類情形下，腔徑向覆蓋盤的不超過50％的部分。在另一實(shí)施例中，在被用于工廠、如造紙廠中時(shí)，要在不降低流速和壓力的前提下以獨(dú)特方式處理大量流體，此時(shí)使用的閥100包括具有多個(gè)腔的盤14、34，所述多個(gè)腔是如圖6a和6b所示的、等距分隔的兩個(gè)腔和四個(gè)腔。取決于流量要求和最終用途，所述多個(gè)腔也可以在形狀和尺寸上變化。

第二盤34能夠響應(yīng)于活塞40的移動(dòng)而進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。這樣，第二盤34的移動(dòng)受活塞40移動(dòng)的限制。由于圓周運(yùn)動(dòng)，第二盤34在第一盤14上方滑動(dòng)，從而使至少一個(gè)腔10、30彼此部分對(duì)齊、完全對(duì)齊或者完全不對(duì)齊，用以控制從管道入口流至出口的、從流量控制閥中通過的流體/氣體的流量。盤14、34之間的間隙便于第二盤34容易地移動(dòng)。當(dāng)至少一個(gè)腔10、30完全對(duì)齊時(shí)，閥100處于完全打開狀態(tài)(參見圖9a)，以允許流體/氣體以受控速率流動(dòng)；當(dāng)至少一個(gè)腔10、30完全不對(duì)齊時(shí)，閥100處于完全關(guān)閉狀態(tài)(參見圖9b)，以防止流體/氣體流動(dòng)，從而控制流體/氣體的流量。當(dāng)至少一個(gè)腔10、30部分對(duì)齊時(shí)，閥100處于部分打開狀態(tài)，如圖9c所示。

圓柱形主體20和活塞40具有夾設(shè)在二者之間的至少一個(gè)流體密封件50(以下稱“流體密封件50”)，用于防止流體/氣體從中泄露。具體地，流體密封件50設(shè)置在圓柱形主體20的內(nèi)徑與活塞40的第二盤34之間。在一實(shí)施例中，取決于應(yīng)用，流體密封件50選自o形環(huán)、扁平環(huán)、u形杯狀密封件等中的任一者，并且由選自石墨、合成材料、樹脂粘合材料及本領(lǐng)域已知的其它任何合適材料中的任一者制成。

手柄60適于借助通過圓柱形主體20上的狹縫12進(jìn)入活塞40的孔32內(nèi)而使活塞40和圓柱形主體20互相連接。具體地，手柄60借助通過圓柱形主體20上的狹縫12而螺紋裝配在活塞40的孔32內(nèi)。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，手柄60可以通過本領(lǐng)域已知的其它任意合適方式裝配。手柄60可以通過使其與活塞40一起移動(dòng)的手動(dòng)裝置(未示出)或致動(dòng)器設(shè)備(未示出)而移動(dòng)，從而引發(fā)第二盤34的所述圓周運(yùn)動(dòng)。在一實(shí)施例中，手柄60能夠附接探針(未示出)或致動(dòng)器(未示出)，或被探針或致動(dòng)器替換，以利用自動(dòng)控制器(未示出)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。利用手柄60上的探針能夠精確控制閥100。

活塞40的軸向載荷由軸承70、如止推軸承承受。在圓柱形主體20內(nèi)部，軸承70螺紋設(shè)置在活塞40的頂部。

在圓柱形主體20內(nèi)部，螺母80(也被稱為壓緊螺母或鎖緊螺母)固定在軸承70的頂部。螺母80適用于將活塞40鎖定在圓柱形主體20內(nèi)部，從而保持活塞40在圓柱形主體20內(nèi)部的位置不變。具體地，螺母80在其外徑(未標(biāo)出)上具有圓環(huán)螺紋(未示出)，用于在正確壓力下被螺紋固定在圓柱形主體20內(nèi)側(cè)。螺母80的加工面為精加工，并且包括其中構(gòu)造有狹縫(未標(biāo)出)的錐形孔(未標(biāo)出)。狹縫穿過錐形孔的中心以將該區(qū)域與螺母80的環(huán)分離，并因此擴(kuò)張以利用錐形銷(未示出)將螺母80鎖定就位。狹縫還為螺母80提供彈性，以抵抗高壓和振動(dòng)。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)

1.閥100設(shè)計(jì)為在高壓和極端溫度下運(yùn)行。

2.閥100既能夠用在具有較大橫截面的較大型管道內(nèi)，也能用在針對(duì)火箭和太空交通工具的燃油噴射系統(tǒng)的管道中，從而以適當(dāng)力及均等分配流和壓力地將流體在出口處、在各側(cè)(360°)從至少一個(gè)腔排出。

3.閥100從0到1的打開和關(guān)閉僅需手柄60轉(zhuǎn)動(dòng)1/4圈來實(shí)現(xiàn)。在盤14、34具有多個(gè)腔的情況下，手柄60的橫向移動(dòng)甚至更少。閥100的打開和關(guān)閉還能通過螺絲或通過利用電、磁或氣動(dòng)系統(tǒng)等的自動(dòng)化而容易地分界。

4.在閥100完全打開的狀態(tài)下，管路壓力不降低。閥法蘭的開口是管道的截面區(qū)域，且因此流量在任何壓力下都不會(huì)減少。

5.閥100能夠以特定時(shí)間間隔運(yùn)行。

6.與因例如流方向變化而對(duì)流施加阻力的當(dāng)前所用系統(tǒng)、例如其中流的角度在閥沒有完全打開時(shí)改變的球閥和閘閥不同，盤14、34上的至少一個(gè)腔10、30提供了改進(jìn)的流，其可以根據(jù)不同需要、通過增加用于輸送的腔的數(shù)量而進(jìn)一步增強(qiáng)。

7.閥100可以為空氣套、噴射等產(chǎn)生燃燒?？蛇x地，可以接合軟件程序以準(zhǔn)確顯示進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中的流體的壓力大小和輸送量，以及像流速計(jì)一樣隨著加速和減速持續(xù)地顯示發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒情況。

8.閥100能夠氣動(dòng)和水動(dòng)地使用，作為燃燒器和分配器。一般來說，燃燒器是一種燃料(在施加壓力時(shí))從各個(gè)所需方向等同地等量輸送出來的系統(tǒng)。燃料從初始狀態(tài)傳送以進(jìn)一步反應(yīng)。加壓燃料必定會(huì)提高功效。

為了解釋和說明，提供了對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式的以上描述。以上描述并非旨在窮盡或?qū)⒈景l(fā)明限制為所述公開的確切形式，并且顯而易見地，根據(jù)上文的教導(dǎo)，可以采用多種修改和變型。選擇并描述這些實(shí)施例的目的是為了更好地解釋本發(fā)明原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域其他技術(shù)人員可以更好地應(yīng)用適合于特定用途、具有各種修改的本發(fā)明的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)環(huán)境所建議或提供的具體情況，可以進(jìn)行各種省略及等同物的替代，但其旨在在不偏離本發(fā)明主旨和范圍的情況下涵蓋該應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>