專利名稱：帶有曲折路徑的流體減壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體能量分散裝置，尤其涉及應(yīng)用曲折路徑技術(shù)的此類裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的流體控制中，例如油和氣體管道系統(tǒng)、化學(xué)的生產(chǎn)過(guò)程等等，常常需要降低流體的壓力?？蓱?yīng)用于此項(xiàng)工作的裝置有可調(diào)節(jié)的流量限制裝置如流量控制閥、流體調(diào)節(jié)器以及其它固定的流體限制裝置如擴(kuò)散器、消音器，以及其它的背壓裝置。在其應(yīng)用中的流量控制閥和/或其它流量限制裝置的用途可以是控制流率或其它過(guò)程可調(diào)變量，但是作為它的流量控制功能的一副效應(yīng)，即這種限制不可避免地會(huì)引起壓力的下降。
目前用于降低流體壓力的一種裝置是應(yīng)用一種曲折的流體流動(dòng)路徑技術(shù)。在這項(xiàng)技術(shù)中，需要流體流通過(guò)一具有多個(gè)流體流動(dòng)通道的裝置，每一個(gè)流體流動(dòng)通道構(gòu)造成當(dāng)流體自裝置的進(jìn)口向裝置的出口穿過(guò)時(shí)，流體流在一曲折路徑中多次改變方向。每一個(gè)曲折的流動(dòng)路徑至少可分成兩支流曲折路徑。這些裝置通常被稱為“曲折路徑調(diào)整裝置″。
在目前使用的這些運(yùn)用曲折路徑技術(shù)的曲折路徑調(diào)整裝置中，人們注意到它們有一些不足之處，這些不足之處會(huì)顯著地降低這些裝置所需的工作特性。
首先，在每一個(gè)曲折流動(dòng)通道中的射流在馬上要被分開和改變方向進(jìn)入一附加的兩支流曲折路徑或通道之前，在一角度方向會(huì)獲得一個(gè)顯著的動(dòng)量。這導(dǎo)致了在兩個(gè)支流路徑之間的流量不平衡，在與射流馬上要被分開之前的射流動(dòng)量較處于一直線上的支流通道中所含的流量比與射流馬上要進(jìn)入分開的支流通道之前的射流動(dòng)量不處于一直線上的那一個(gè)相聯(lián)的支流中所含的流量要大。這種質(zhì)量不平衡的射流造成了更大的噪音并降低了曲折路徑調(diào)整裝置的效率。
另外，在每一個(gè)流動(dòng)路徑或支流路徑中的射流的出口段處，曲折路徑調(diào)整裝置這種固有的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了出口射流相互碰撞，從而造成了額外的系統(tǒng)噪音。
圖2示出了一種現(xiàn)有技術(shù)中的曲折路徑調(diào)整裝置中的圓盤30。圓盤30包括一空心的中心部分32以及一環(huán)狀周邊34。多個(gè)曲折流動(dòng)路徑設(shè)置在空心的中心32與環(huán)狀周邊34之間。在圓盤30上，在一圓盤面上形成有多個(gè)細(xì)分的和確定的流動(dòng)通道36，在這些通道中來(lái)自圓盤中心的流體流從空心的中心32進(jìn)入通道36，并且在遇到分開的支流段38之前，流體流需通過(guò)若干連續(xù)的直角轉(zhuǎn)彎——也就是如圖2中沿圓周的順時(shí)針?lè)较?、直徑方向、圓周的逆時(shí)針?lè)较蛞约爸睆椒较虻鹊?。在每一個(gè)分開的支流段38中，流量被分成兩個(gè)部分，每一股流量還需要經(jīng)過(guò)若干個(gè)直角的方向改變直到最后在出口段40a和40b作為一出口射流離開。
在圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中的曲折流徑圓盤30中，可以看到在出口40a處的射流會(huì)發(fā)生向直徑方向的右轉(zhuǎn)，進(jìn)入出口時(shí)帶有一個(gè)向左的動(dòng)量，然而在出口42b處的射流會(huì)發(fā)生向直徑方向最后的左轉(zhuǎn)，進(jìn)入出口時(shí)便帶有一個(gè)向右的動(dòng)量，這便導(dǎo)致了射流在相鄰的各出口40a、40b處碰撞并增加了系統(tǒng)的噪音。在出口段處射流同樣的碰撞，例如會(huì)發(fā)生在相鄰的出口段40b和44a處，以及圍繞著現(xiàn)有技術(shù)中的圓盤30的整個(gè)的周邊上，同樣還會(huì)發(fā)生在一堆圓盤中的各個(gè)的圓盤重疊的出口段間。
另外可以看到，當(dāng)射流馬上要進(jìn)入每一個(gè)通道36中的分開的支流段38之前，流量的動(dòng)量是沿圖2中右圓周方向或順時(shí)針?lè)较虻?，這樣動(dòng)量就趨向于使得攜帶進(jìn)入分開的支流段38的右向段中的流量比流體流的另一段或向左(逆時(shí)針?lè)较?方向的流量多。
在需提供低噪音的情況下，在目前使用的曲折路徑調(diào)整裝置中的上述和其它的一些不足會(huì)顯著地降低這些裝置的效率。因此，就需要消除上述不足，提出曲折路徑調(diào)整裝置的其它改進(jìn)方法，從而使這些裝置可以提高降低噪音的特性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，提供了一種改進(jìn)后的曲折流動(dòng)路徑型的流體減壓裝置。尤其，根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)后的流體減壓裝置包括多個(gè)帶有沿縱軸對(duì)齊的周邊與空心中心的層疊圓盤。每一圓盤包括多個(gè)各自的流體流通道，它們從位于圓盤空心中心處的通道入口向位于圓盤周邊處的通道出口延伸。
圓盤中的每一個(gè)各自的流體流通道包括由至少兩個(gè)流動(dòng)方向突然改變確定的一曲折流動(dòng)路徑，此路徑終止在圓盤周邊。提供了一種可用于指引每一流動(dòng)路徑中的各流體流的方向裝置，從而基本保持從各流動(dòng)出口流出的流體流相互的獨(dú)立，由此避免不希望出現(xiàn)的諸出口流動(dòng)的碰撞。
每一曲折流動(dòng)路徑可分成兩個(gè)或更多個(gè)終止在圓盤周邊上的各自的支流出口處的支流路徑。設(shè)置了一種可使支流路徑具有相同的流體質(zhì)量流量的裝置，從而平衡了通向各支流出口的每一支流路徑中的流體的質(zhì)量流量。
較佳的是，圓盤周邊上的每一流動(dòng)出口相互間被分隔成基本相等的距離。另外較佳的是，圓盤周邊上的每一流動(dòng)出口被分隔成離圓盤堆中相鄰圓盤上的各流動(dòng)出口距離基本相等。同樣，在帶有多個(gè)層疊圓盤和通過(guò)層疊圓盤延伸的曲折流動(dòng)路徑的流體減壓裝置中，在層疊圓盤周邊上流動(dòng)出口處設(shè)有流動(dòng)路徑定向裝置，以防止流出的出口流動(dòng)間的碰撞。
還設(shè)有一種用來(lái)減少?gòu)牧鲃?dòng)出口的射流至裝置閥體壁上的沖擊的裝置，例如一含有減壓裝置的流量控制閥。其它改進(jìn)可以包括與曲折路徑或直(或反向錐形)出口結(jié)合的大的充氣腔室。整個(gè)籠(cage)形的減壓裝置可以做得更加緊湊，同時(shí)這也可以幫助減少?gòu)牧鲃?dòng)出口流出的射流對(duì)閥體壁的沖擊。另外，流動(dòng)通道可以被轉(zhuǎn)改成結(jié)合一區(qū)域，使若干獨(dú)立的流動(dòng)通道結(jié)合與延續(xù)曲折路徑到流動(dòng)出口，從而大大地增加了出口處的流動(dòng)擴(kuò)張區(qū)域，由此降低了出口流動(dòng)的速度。


本發(fā)明的新穎性將以所附的權(quán)利要求書中的特性加以闡述。根據(jù)以下描述并結(jié)合附圖可對(duì)本發(fā)明有更好的理解，在不同的附圖中相同部分用相同的標(biāo)號(hào)表示，下列附圖分別是圖1是表示含有調(diào)整成若干層疊圓盤形的一閥的一流體控制閥的剖示圖，其中層疊圓盤形成根據(jù)本發(fā)明的曲折流動(dòng)路徑型的流體減壓裝置；圖2是折斷的現(xiàn)有技術(shù)圓盤的局部平面圖，其中示出了從圓盤中心到圓盤周邊的多個(gè)曲折的流動(dòng)通道；圖3(a)是示出了根據(jù)本發(fā)明圖1中若干層疊圓盤中之一個(gè)中改進(jìn)后的曲折流動(dòng)路徑的示意圖，它具有可防止射流碰撞一流動(dòng)矯直的出口；圖3(b)是示出了本發(fā)明的改進(jìn)后的曲折流動(dòng)路徑圓盤的另一種實(shí)施例的示意圖，其中轉(zhuǎn)彎的次序被重新定向和隔開以促成的平行(但不是直徑的)出口射流，從而避免射流碰撞；圖4(a)、4(b)和圖4(c)是表示本發(fā)明的另一種實(shí)施例的示意圖，它具有用于在每一個(gè)支流路徑中平衡流體流量的改進(jìn)了的圓盤通道的結(jié)構(gòu)；以及圖5是表示本發(fā)明的曲折流動(dòng)路徑圓盤的另一種實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照?qǐng)D1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的原理的曲折路徑型的流體減壓裝置。本發(fā)明的曲折路徑調(diào)整裝置為一具有多個(gè)層疊圓盤以及安裝在一流體控制閥12內(nèi)的閥籠10的形式，流體控制閥12包括具有流體進(jìn)口16、流體出口18以及通過(guò)閥體的連接通道20的閥體14。
在閥體通道20內(nèi)安裝有一座圈22，并與閥控制構(gòu)件24配合工作從而控制流入內(nèi)部以及通過(guò)閥籠10的外部的流體。可以通過(guò)一個(gè)傳統(tǒng)的安裝裝置例如籠保持器26以及與閥的閥帽部分配合的安裝螺栓28以一種常規(guī)的方式將閥籠10保持在閥內(nèi)。
現(xiàn)參照?qǐng)D3(a)，其中示出了根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造出的一通道46，它設(shè)置在圖1中的若干層疊圓盤10中的一圓盤48的一表面上。通道46設(shè)有用于流體從進(jìn)口50處的圓盤中心通過(guò)一分開的支流段52流向各支流出口54a、54b的一曲折路徑。如圖3(a)可見，通過(guò)通道46的流體流在進(jìn)入分開的支流段52之前改變了六次方向。而后，每一支流從各自的出口54a、54b離開之前在支流段中突然地改變六次方向。在每一出口54a、54b的端部處設(shè)有一收斂的斜面或向內(nèi)部限制的錐形段56，它可以使流體趨向于集中，從而通過(guò)各自的出口54a、54b的流動(dòng)出口變直。通過(guò)錐形段56矯直的流量使從每一個(gè)支流路徑流出的射流相互間保持基本的獨(dú)立，此后從各自的支流出口流出，由此可基本地防止不需要的流出的流體的碰撞以及減少噪音。出口54a、54b相互間充分隔開以防射流過(guò)早的合并。
為了避免支流路徑射流的碰撞，并由此相互保持獨(dú)立以及避免增加系統(tǒng)的噪音，除圖3(a)的實(shí)施例以外，圖3(b)中的實(shí)施例也提供了重新定向和隔離開的出口。圖3(b)示出了一圖盤58，它具有通道60以及分別在支流出口64a、64b終止的一分開的支流段62。在每一個(gè)出口64a、64b處，出口之間設(shè)有一專門的間隔各自的一壁段66a、66b，此壁段趨向于使在支流出口處的各流體流避免碰撞，從而使它們保持基本相互獨(dú)立的運(yùn)行。
如圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中的圓盤30中的流量的不平衡是由在流動(dòng)通道分開處設(shè)置的通道形狀有利于一個(gè)路徑引起的。圖4(a)、4(b)以及圖4(c)示出了本發(fā)明中的三種實(shí)施例，應(yīng)用這些實(shí)施例可以使通過(guò)圓盤通道的流體流量達(dá)到一個(gè)更好的平衡。
圖4(a)示意地示出了具有的通道70的一圓盤68，此通道在通向一分開的支流段72的方向上有多個(gè)突然的流動(dòng)方向的改變，而支流段72在最終通向各自支流出口74a、74b的方向上含有若干更多的突然的流動(dòng)方向的改變。在分開的支流段72的進(jìn)口處設(shè)有一障礙物，其用意在于確定了比相應(yīng)的支流通道76b更受限制的相應(yīng)的支流通道76a。這個(gè)更受限制的支流通道76a位于更大的分開質(zhì)量流量的流出通道70的路徑中。
例如在圖4(a)中，在通道70的流體流突然改變了六次方向——最初向下，接著向右，而后向上，再向右，再向下以及最后向右，這樣當(dāng)最后的流體流離開通道70而開入支流通道72時(shí)，流體流中更多的質(zhì)量是在向更受限制的支流通道76a的向下流量動(dòng)量方向中的。由于上部的支流通道76b不如相對(duì)的支流通道76a那樣受限制，通過(guò)通道76b的流動(dòng)區(qū)域比通過(guò)通道76a的流動(dòng)區(qū)域更大，從而趨向于使位于通道76a、76b后的分開支流通道中的質(zhì)量流平衡。
由于圓盤68是環(huán)形的，上述在通道70中的方向的改變也可以被描述為在徑向改變進(jìn)入分開的支流段72之前，流量的方向最初地改變到一個(gè)圓周的方向上，然后徑向向外，然后沿圓周上的一個(gè)相反的方向，然后徑向向外，然后沿圓周上的第一個(gè)方向。因此，為了平衡質(zhì)量流并由此降低系統(tǒng)的噪音，圖4(a)中的實(shí)施例改變了分開的支流通道76a和76b的流動(dòng)面積。
在圖4(b)的圓盤78中，在通道80和一分開的支流段82之間設(shè)有一流動(dòng)矯直段84。在流動(dòng)矯直段84的端部，設(shè)有一向內(nèi)的錐形段86，它可以集中流量并當(dāng)流動(dòng)進(jìn)入分開的支流段82時(shí)可使流動(dòng)變直。由于離開矯直段84并進(jìn)入分開支流段82的流動(dòng)趨向于直線運(yùn)動(dòng)，從而可進(jìn)一步平衡通向支流出口88a、88b流體流的質(zhì)量。
在圖4(c)的實(shí)施例中，圓盤90設(shè)有一通道80、流動(dòng)矯直段84以及通向含有推力反向裝置92的一分開支流段91的一錐形的端部86。在這種實(shí)施例中，不僅可以使流體流量的質(zhì)量更好的平衡，并且可以使壓力明顯下降。
在圖5的另外一種實(shí)施例中，圓盤94被設(shè)計(jì)成在若干層疊圓盤10的一半上的所有的出口射流，例如出口95取向于一個(gè)方向，而在若干層疊圓盤的另一半上的出口96取向于相對(duì)的方向，從而當(dāng)射流離開流動(dòng)出口時(shí)可避免射流的碰撞(除了在最后象限上最少的碰撞)。這種方法具有的額外的好處是，若干層疊圓盤10可以在閥體14中定向，這樣就不會(huì)有從流動(dòng)出口例如96、98流出的射流的直接擊中在最小間隙位置閥體壁，從而減少了射流/閥體壁的沖擊。如果需要，可以在有少數(shù)幾個(gè)出口射流趨向于碰撞的最后一個(gè)象限使用上述的流動(dòng)矯直技術(shù)。
應(yīng)該注意還可提出其它用于改進(jìn)現(xiàn)有的曲折路徑調(diào)整裝置的實(shí)施例。例如，圓盤通道可包括具有曲折路徑或筆直的(或反向的)錐形出口的大型充氣室。通過(guò)消除了許多由于如圖2所示的先前的籠上在點(diǎn)97、98之間形成的多余的進(jìn)口段而浪費(fèi)的空間，由若干層疊圓盤形成的整個(gè)籠可以比先前的曲折流動(dòng)路徑籠做得更緊湊。這可以幫助減少射流/閥體壁的沖擊。流動(dòng)通道還可以改變?yōu)榘ㄒ粋€(gè)區(qū)域，它允許獨(dú)立的流動(dòng)通道結(jié)合并延續(xù)曲折的路徑至出口。這種實(shí)施例將大大增加流動(dòng)的擴(kuò)張區(qū)域。當(dāng)然可以意識(shí)到通過(guò)結(jié)合無(wú)論是一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)這些實(shí)施例都可獲得比先前的曲折流動(dòng)路徑裝置在噪音性能上的有顯著的改進(jìn)。
上述詳細(xì)的描述僅用于清晰地理解本發(fā)明，而不起不必要的限制，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域訓(xùn)練有素的人而言顯然還可有其它的變化。
權(quán)利要求
1.一種流體減壓裝置，它包括多個(gè)帶有沿縱軸線對(duì)齊的周邊與空心中心的層疊圓盤；每一個(gè)圓盤具有多個(gè)各自的流體流動(dòng)通道，這些通道從圓盤空心中心處的一個(gè)通道入口向圓盤周邊處用于出口流動(dòng)的一個(gè)通道出口延伸；各個(gè)流體流動(dòng)通道均包括一曲折流動(dòng)路徑；所述的流體流動(dòng)通道包括在所述通道出口處的流動(dòng)路徑定向裝置，它使出口處的流量定向，從而基本避免從各通道出口處流出的各出口流之間發(fā)生碰撞。
2.如權(quán)利要求1所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，所述的流動(dòng)路徑定向裝置包括獨(dú)立的流動(dòng)路徑裝置，它使從每一個(gè)通道出口流出的各流體流相互間保持基本獨(dú)立，
3.如權(quán)利要求2所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，在圓盤周邊上的每一個(gè)通道的出口相互間隔開的距離基本相等。
4.如權(quán)利要求3所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，在圓盤周邊上的每一個(gè)通道的出口離開圓盤堆中相鄰的圓盤上各自的通道出口所隔開的距離基本相等。
5.如權(quán)利要求2所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，所述獨(dú)立流動(dòng)路徑裝置包括在各個(gè)通道出口的端部處均有一向內(nèi)的錐形段，錐形段用于矯直從各通道出口流出的各出口流。
6.如權(quán)利要求2所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，所述獨(dú)立流動(dòng)路徑裝置包括被專門隔開的各通道出口，使得從各通道出口流出的各出口流動(dòng)相互間保持基本的獨(dú)立。
7.如權(quán)利要求1所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，在所述通道出口處的所述流動(dòng)路徑定向裝置以繞所述圓盤邊緣的同一個(gè)方向引導(dǎo)出口流動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述一種流體減壓裝置，其特征在于，在所述通道出口處的所述流動(dòng)路徑定向裝置繞圓盤周邊的一半以一個(gè)方向引導(dǎo)各出口流動(dòng)(a)，而繞圓盤周邊的另一半以第二個(gè)相對(duì)的方向引導(dǎo)(b)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種流體減壓裝置，其特征在于，包括在選定的通道出口處，所述流動(dòng)路徑定向裝置包括獨(dú)立的流動(dòng)路徑裝置，可使從所述選定的通道出口流出的各流體流相互間保持基本獨(dú)立。
10.一種流體減壓裝置，它包括多個(gè)帶有沿縱軸線對(duì)齊的周邊與空心中心的層疊圓盤；每一個(gè)圓盤具有多個(gè)各自動(dòng)流體流的通道，這些通道從圓盤空心中心處的一個(gè)通道入口向在圓盤周邊處的通道出口延伸；各個(gè)流體流動(dòng)通道均包括由至少兩個(gè)流動(dòng)方向的突然變化確定的一曲折流動(dòng)路徑以及一分開的支流段，其中至少一個(gè)流體流分成終止在圓盤周邊處的各支流出口處的兩支流路徑；以及質(zhì)量流量平衡裝置，使支流路徑具有相同的流體的質(zhì)量流量，從而平衡通向各支流出口的各支流路徑中的流體的質(zhì)量流量。
11.如權(quán)利要求10所述的流體減壓裝置，其特征在于，所述的質(zhì)量流量平衡裝置包括位于一個(gè)支流路徑中的限制裝置，它用于改變各支流路徑的流動(dòng)面積從而平衡質(zhì)量流量。
12.如權(quán)利要求10所述的流體減壓裝置，其特征在于，所述的質(zhì)量流量平衡裝置包括位于直接毗鄰并在分開的支流段之前的所述通道中的一流動(dòng)矯直段。
13.如權(quán)利要求12所述的流體減壓裝置，其特征在于，所述的流動(dòng)矯直段包括一在內(nèi)部的錐形端部。
14.如權(quán)利要求10所述的流體減壓裝置，其特征在于，在直接毗鄰內(nèi)部的錐形端部的分開的支流段中包括一流動(dòng)推力反向裝置。
15.如權(quán)利要求10所述的流體減壓裝置，其特征在于，包括獨(dú)立的流動(dòng)路徑裝置，此裝置使得從各支流路徑流出的各流體流從各支流出口流出時(shí)相互間保持基本獨(dú)立。
16.一種流體減壓裝置，它包括多個(gè)帶有沿縱軸線對(duì)齊的周邊與空心中心的層疊圓盤；多個(gè)各自的流體流通道，這些通道確定了通過(guò)所述若干層疊圓盤的曲折的流動(dòng)路徑，各路徑從層疊圓盤空心中心處的通道入口向位于層疊圓盤的周邊處的、用于出口流動(dòng)的通道出口處延伸；以及所述流體流通道包括在所述的通道出口處的流動(dòng)路徑定向裝置，它指引出口流量的方向以基本避免從所述層疊圓盤的周邊處的各通道出口流出的各出口流量間的碰撞。
全文摘要
一種在若干層疊圓盤中帶有曲折流動(dòng)通道的流體減壓裝置。通過(guò)定向的流動(dòng)通道使流體流動(dòng)出口保持獨(dú)立,從而避免了流出的流體的碰撞。流動(dòng)矯直段包括在流體流動(dòng)出口(54a、54b)處的一向內(nèi)的錐形的端部(56)。曲折流動(dòng)通道(46)分成可平衡支流通道間的質(zhì)量流量的至少兩分支通道。
文檔編號(hào)F15D1/02GK1350625SQ00807614
公開日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2000年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月18日
發(fā)明者M·W·麥卡蒂, T·A·朗, D·P·格思曼, P·J·謝夫布赫 申請(qǐng)人:費(fèi)希爾控制產(chǎn)品國(guó)際公司