流量控制阀的制作方法

专利名称：流量控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及流量控制阀，更具体而言，涉及马达致动调制的流量控制阀。
背景技术：
本部分的描述仅提供与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。
在传统制冷或采暖通风空调(HVAC)系统中，流体控制装置典型地用 于控制制冷系统中的工作流体的流动。 一般而言，制冷系统可包括压缩机， 该压缩机驱使系统中所使用的特定制冷剂穿过冷凝盘管，制冷剂蒸汽在该冷 凝盘管中液化。这种流体制冷剂经过恒温膨胀阀，使高压流体制冷剂膨胀为 低压蒸汽。从恒温膨胀阀释放的低压、低温制冷剂随后被引导通过蒸发器旋 管，用于吸收热量并因此将蒸发器旋管周围的容器的内部空间制冷。
恒温膨胀阀按照蒸发器旋管中制冷剂的蒸发速度，成比例地将一定流量 的制冷剂供给到蒸发器旋管，并对离开蒸发器旋管的制冷剂的温度和压力作 出响应。采用这种方式，恒温膨胀阀可以将离开蒸发器旋管的制冷剂控制在 预定的过热状态。 一般而言，制冷剂的过热是对制冷剂蒸汽中包含的热量高 于其在现有压力下的沸点(饱和蒸汽温度)时的热容量的测量。将从蒸发器 旋管进入吸入管的制冷剂维持在期望的过热水平提高了制冷系统的性能。
恒温膨胀阀典型地与吸入调节器共同使用，用于维持稳定的蒸发器旋管 的压力。在现有系统中，传统设计的机械压力调节器用于此目的。传统的机 械压力调节器包括节流元件，当所述节流元件被移动时限制制冷剂流过吸入 调节器以调节压力。隔板或者其它感应元件对入口压力的变化作出反应并相 应地移动节流元件。典型地由弹簧所施加的参考压力被施加于该隔板的一 侧，以将隔板偏置在期望的位置或设定点。高的侧面入口压力施加到隔板的另一侧，以移动隔板抵靠弹簧，并因此移动节流元件。
在许多制冷系统应用中，希望更精确的温度控制。调节这种恒温膨胀阀 中的传统设计的机械压力调节器的设置是一个耗时、手动的过程。而且，如 果制冷剂或者期望的温度改变，则必须重复手动调节压力调节器的调节螺钉 的复杂过程。

发明内容
本发明涉及可变的流量控制阀的各种实施例，所述流量控制阀包括槽形 调制元件，所述调制元件将所述调制元件的槽形部分相对于第一和第二阀口 开口反方向旋转。在各种实施例中，流量控制阀被提供为包括阀壳体，该阀 壳体包括入口、出口和阀腔，该阀腔包括与入口连通的第一阀口开口以及与 出口连通的第二阀口开口。各种实施例进一步包括具有第一和第二锥形换形 槽的调制元件，该调制元件设置在阀腔中靠近第一阀口开口和第二阀口开 口。调制元件可旋转，将第一锥形拱形槽的一部分定位在第一阀口开口上方， 并且将第二锥形拱形槽的一部分定位在第二阀口开口上方。在各种实施例 中，调制元件的旋转将第 一锥形拱形槽和第二锥形拱形槽的较宽或较窄的部 分分別可调节地定位在第一阀口开口和第二阀口开口上方，以便可调节地改 变流体流过阀的速度。流量控制阀的各种实施例进一步包括接合至调节元件 的马达，用于可调节地旋转调制元件以^更可控地调节流体流过阀的速度。
通过这里提供的描述，应用到更多的领域将变得显而易见。应该理解的 是，这些描述和特定的示例仅用于示例，并不用于限制本发明的范围。


这里所示的附图仅出于示例的目的，并不以任何方式限制本发明的范围。
图1为根据本发明原理示出的处于打开状态的电磁阀的第一实施例的
剖视图；图2为示出处于打开状态的电》兹阀的第二实施例的剖^L图； 图3为示出处于打开状态的电磁阀的第三实施例的剖视图； 图4为示出处于打开状态的电磁阀的笫四实施例的剖视图； 图5为如图2和图4所示的马达、弹簧偏压的调制元件和阀壳体组件的 立体剖视图6为如图2和图4所示的马达、弹簧偏压的调制元件-阀壳体组件的 分解图7为如图2和图4所示的弹簧、调制元件和阀壳体组件的分解图； 图8为如图2和图4所示的弹簧、调制元件和阀壳体组件的立体图； 图9为根据本发明原理的调制元件的一个实施例的俯视图； 图10为#4居本发明原理的包括可替换结构的止回阀的电^兹阀的实施例 的剖视图11为根据本发明原理示出的调制元件的另一实施例的立体图12为根据本发明原理示出的调制元件的又一实施例的立体图；以及
图13为具有图12调制元件的流量控制阀的示例性实施例的剖^L图。
具体实施例方式
以下描述实质上仅为示例性的，并不试图限制本发明、应用或使用。应 该理解的是，所有附图中对应的附图标记表示相同或对应的部分和特征。
根据本发明的各个方面，提供了流量控制阀的各种示例性实施例。在各 种实施例中，流量控制阀^皮提供为包括阀壳体，该阀壳体包括入口 、出口和 阀腔，该阀腔包括与入口连通的第 一 阀口开口以及与出口连通的第二阀口开 口。各种实施例进一步包括具有第一和第二锥形换形槽的调制元件，该调制 元件设置在阀腔中靠近第一阀口开口和第二阀口开口。调制元件可旋转，将 第一锥形拱形槽的一部分定位在第一阀口开口上方，并且将第二锥形拱形槽 的一部分定位在第二阀口开口上方。在各种实施例中，调制元件的旋转将第 一锥形拱形槽和第二锥形拱形槽的较宽或较窄的部分分别可调节地定位在第一阀口开口和第二阀口开口上方，以便可调节地改变流体流过阀的速度。
流量控制阀的各种实施例进一步包括接合至调节元件的马达，用于可调节地 旋转调制元件以便可控地调节流体流过阀的速度。
参照图1,流量控制阀的第一实施例由100示出。流量控制阀100包括 具有入口 102和出口 104的阀壳体106。该阀进一步包括阀腔110。阀腔IIO 包括与入口 102连通的第一阀口开口 112,以及与出口 104连通的第二阀口 开口 114。调制元件120设置在腔110中靠近第一阀口开口 112和第二阀口 开口 114。调制元件120优选具有环绕中心孔126的第一锥形拱形槽122和 第二锥形拱形槽124。借助于中心孔的钥匙形结构，调制元件120被配置为 相对于中心孔126旋转，以便将第一锥形拱形槽122的一部分定位在第一阀 口开口 112上方，并将第二锥形，洪形槽124的一部分定位在第二阀口开口 114上方。调制元件120的旋转将第 一锥形拱形槽122和第二锥形拱形槽124 的较宽或较窄的部分分别可调节地定位在第一阀口开口 112和第二阀口开 口 114上方，以便可调节地改变流体流过阀IOO的速度。流量控制阀进一步 包括通过中心孔126 4矣合至调制元件120的马达140，用于可调节地旋转调 制元件120以便可控地调节流体穿过阀口开口流至出口 104的速度。
第一实施例的调制元件120优选包括具有基本为圓形的轮廓或边界的 板，以及中心孔126，中心孔126具有钥匙形结构或者具有可使调制元件120 被驱动轴部件旋转的表面128。调制元件120进一步包括第一内拱形槽122， 该槽为彗星形或者半圓形的轮廓，并以同心的形式典型地部分围绕或者环绕 中心孔126 (例如图9所示)。调制元件120进一步包括第二外拱形槽124， 该槽也为彗星形或者半圓形的轮廓，并以同心的形式典型地部分围绕或者环 绕中心孔126。所述的第一和第二半圓形槽122、 124大致设置在调制元件 120的基本相对侧，以与第一和第二阀口开口 U2和114相对应，这两个阀 口开口也位于阀腔110的基本相对侧。应该注意的是，当第一和第二阀口开 口 112、 114位于阀腔110的相同侧，那么第一内拱形槽122和第二外拱形 槽124可定位在调制元件120的相同侧。类似地，调制元件120可包括采用与阀腔110内的第一和第二阀口开口 112、 114的方位相对应的任意结构的 第一内拱形槽122和第二外拱形槽124。
第一和第二半圓形槽122、 124对应于第一和笫二阀口开口 112和114 基本对齐和定位，使得调制元件120的旋转将第一锥形拱形槽122和第二锥 形换形槽124的较宽或较窄的部分分别可调节地定位在第一阀口开口 112和 第二阀口开口 114上方，以便可调节地改变流体流过阀100的速度。调制元 件进一步配置为被旋转至基本闭合的位置，在该基本闭合的位置，第一和第 二阀口开口 112、 114被调制元件120的表面129基本闭合，以限制流体流 过阀口开口 112、 114。
流量控制阀100的第一实施例进一步包括步进马达或者分度式马达，所 述马达包括连接到调制元件120的中心孔126的驱动轴144。步进马达140 能够可调节地旋转调制元件120，以便可控地调节流体通过阀口开口 112、 114流至出口 104的速度。马达140可控地旋转调制元件120,以将调制元 件120递增地调整到多个位置，用于递增地调节流体流动通过阀口开口 112、 114的速度。
应该注意的是，在第一实施例中，马达轴144优选配置为保持或者维持 调制元件120相对于阀壳体的顶表面的位置，使得调制元件120保持相邻或 者靠近阀口开口 112和114,以提供在流体工作压力高达500磅/平方英尺 (psi)的条件下对开口的有效密封。例如，马达轴144可包括使调制元件 120支持抵靠的法兰。可替换地，调制元件120可被放置在马达轴144上， 以所期望的相对于阔壳体定位并通过插入至马达轴144锁槽中的钥匙紧固 至马达轴144的方式。因此，应该理解的是，各种适合的装置，能够将调制 元件120相对于马达轴紧固为使调制元件120紧固到相对于阀壳体的顶表面 的期望的位置上，均可以使用，并被认为属于范围内的等同替换。
流量控制阀的第一实施例可选地包括整体式双向止回阀160,设置在入 口 102与出口 104之间。双向止回阀160可包括拉瓦尔通路(converging diverging passageway) 162和164,拉瓦尔通路162和164的每个端部具有保持在通路中的止回球172和174。每个止回球172和174被配置为当入口 102与出口 104之间的压差至少为5psi时，移动与锥形通路相接合以阻断通 路并限制流体流过该通路。这样，当入口处的流体压力大于出口处的流体压 力时，阀允许流体从入口通过第 一 阀口开口和第 一锥形拱形槽流至阀腔中， 并通过第二锥形拱形槽和第二阀口开口流出至出口 。通过流量控制阀100的 流体的流动速度由第一和第二锥形拱形槽122和124分别相对于第一和第二 阀口开口 112和114的旋转位置来控制。阀IOO可进一步包括在阀腔IIO与 双向止回阀160的拉瓦尔通路162/164之间延伸的泄放通道180,流体通过 泄;故通道180和双向止回阀160流至4氐压侧。泄放通道可能减小由压力水平 的改变导致的前向和反向流动迟滞的影响。
参照图2,流量控制阀的第二实施例由200示出。流量控制阀200包括 具有入口 202和出口 204的阀壳体206。阀200进一步包括阀腔210。阀腔 210具有与入口 202连通的第一阀口开口 212,以及与出口 204连通的第二 阀口开口 214。调制元件220设置在腔210中靠近第一阀口开口 212和第二 阀口开口 214。调制元件220优选具有环绕中心孔226的第 一锥形拱形槽222 和第二锥形拱形槽224。借助于中心孔226的钥匙形结构，调制元件220被 配置为相对于中心孔226旋转以将第 一锥形拱形槽222的 一部分定位在第一 阀口开口 212上方，并将第二锥形拱形槽224的一部分定位在第二阀口开口 214上方。调制元件220的旋转将第 一锥形拱形槽222和第二锥形拱形槽224 的较宽或较窄的部分分别可调节地定位在第一阀口开口 212和第二阀口开 口214上方，以便可调节地改变流体流过阀200的速度。流量控制阀进一步 包括通过中心孔226接合至调制元件220的马达240,用于可调节地旋转调 制元件220以便可控地调节流体通过阀口开口流至出口 204的速度。
在第二实施例中的调制元件220优选包括具有基本为圆形的轮廓或周 界的板，以及中心孔226，中心孔226具有钥匙形结构或者具有可使调制元 件被驱动轴部件旋转的表面228。调制元件220进一步包括第一内拱形槽 222，该槽为彗星形或者半圆形的轮廓，并以同心的形式典型地部分围绕或者环绕中心孔226 (例如图9所示)。调制元件220进一 步包括第二外拱形 槽224，该槽也为彗星形或者半圆形的轮廓，并以同心的形式典型地部分围 绕或者环绕中心孔226。第一和第二半圓形槽222、 224大致设置在调制元 件220的基本相对侧，以与第一和第二阀口开口 212和214相对应，这两个 阀口开口也位于阀腔210的基本相对侧。应该注意的是，如果第一和第二阀 口开口212、 214位于阀腔210的相同侧，那么第一内拱形槽222和第二外 拱形槽224可定位在调制元件220的相同侧。类似地，调制元件220可包括 采用与阀腔210内的第一和第二阀口开口 212、 214的方位相对应的任意结 构的第一内拱形槽222和第二外拱形槽224。
第一和第二半圆形槽222、 224对应于第一和第二阀口开口 212和214 基本对齐和定位，使得调制元件220的旋转将第一锥形拱形槽222和第二锥 形拱形槽224的较宽或较窄部分分别可调节地定位在第一阀口开口 212和第 二阀口开口 214上方，以l更可调节地改变流体流过阀200的速度。调制元件 进一步配置为被旋转至基本闭合的位置，在该位置，第一和第二阀口开口 212、 214被调制元件220的表面229基本闭合，以限制流体流动通过阀口 开口 212、 214。
第二实施例的流量控制阀200进一步包括步进马达或者分度式马达，所 述马达包括连接到调制元件220的中心孔226的驱动轴244。步进马达240 能够可调节地旋转调制元件220，以便可控地调节流体通过阀口开口 212、 214流至出口 204的速度。马达240可控地旋转调制元件220,以将调制元 件220递增地调整到多个位置，用于递增地调节流体流动通过阀口开口 212、 214的速度。
第二实施例的流量控制岡200进一步包括偏压弹簧248，所述偏压弹簧 248被配置为将调制元件偏置抵靠第一和第二阀口开口 212和214。偏压弹 簧248被优选构造为保持或者维持调制元件200邻近或者接近阀口开口 212 和214的位置，以提供在流体工作压力高达500 psi的情况下的对开口的有
效密封。在第二实施例的流量控制阀中，阀可选择地包括整体式双向止回阀260， 设置在入口 202与出口 204之间，如图2所示。然而，应理解的是，流量控 制阀也可以没有该止回阀特征。双向止回阀260可包括拉瓦尔通路262和 264，拉瓦尔通路262和264的每个端部具有保持在通路中的止回球272和 274。每个止回球272和274被配置为当入口 202与出口 204之间的压差至 少5psi时，移动与锥形通路相接合以阻断通路并限制流体流过该通路。这 样，当入口处的流体压力大于出口处的流体压力时，阀允许流体从入口通过 第 一 阀口开口和第 一锥形换形槽流至阀腔中，并通过第二锥形拱形槽和第二
阀口开口流出至出口 。通过流体通过阀200的流体的流动速度由第 一和第二 锥形拱形槽222和224分别相对于第一和第二阀口开口 212和214的旋转位 置来控制。阀200可进一步包括在阀腔210与双向止回阀260的拉瓦尔通路 262/264之间延伸的泄放通道280,其中流体通过泄放通道280和双向止回 阀260流至低压侧。该泄放通道可能减小由压力水平的改变导致的前向和反 向流动迟滞的影响。
参照图3,流量控制阀的第三实施例由300示出。流量控制阀300包括 具有入口 302和出口 304的阀壳体306。阀300进一步包括阀腔310。阀腔 310具有与入口 302连通的第一阀口开口 312,以及与出口 304连通的第二 阀口开口 314。调制元件320设置在腔310中接近第一阀口开口 312和第二 阀口开口 314。调制元件320优选具有环绕中心孔326的第一锥形拱形槽322 和第二锥形拱形槽324。借助于中心孔326的钥匙形结构，调制元件320被 配置为相对于中心孔326旋转以将第 一锥形拱形槽322的 一部分定位在第一 阀口开口 312上方，并将第二锥形拱形槽324的一部分定位在第二阀口开口 314上方。调制元件320的旋转将第 一锥形拱形槽322和第二锥形拱形槽324 的较宽或较窄部分分别可调节地定位在第一阀口开口 312和第二阀口开口 314上方，以便可调节地改变流体流过阀300的速度。流量控制阀进一步包 括通过中心孔326接合至调制元件320的马达340,用于可调节地旋转调制 元件320以便可控地调节流体通过阀口开口流至出口 304的速度。在第三实施例中的调制元件320优选包括具有基本为圓形的轮廓或周 界的板，以及中心孔326,中心孔326具有钥匙形结构或者可使调制元件被 驱动轴部件旋转的表面328。调制元件320进一步包括第一内拱形槽322， 该槽为彗星形或者半圆形的轮廓，并以同心的形式典型地部分围绕或者环绕 中心孔326 (例如图9所示)。调制元件320进一步包括第二外拱形槽324， 该槽也为彗星形或者半圆形的轮廓，并以同心的形式典型地部分围绕或者环 绕中心孔326。第一和第二半圆形槽322、 324大致设置在调制元件320的 基本相对侧，以与第一和第二阀口开口 312和314相对应，这两个阀口开口 也位于阀腔310的基本相对侧。应该注意的是，如果第一和第二阀口开口 312、 314位于阀腔310的相同侧，那么第一内拱形槽322和第二外拱形槽 324可定位在调制元件320的相同侧。类似地，调制元件320可包括采用与 阀腔310内的第一和第二阀口开口 312、 314的方位相对应的任意结构的第 一内拱形槽322和第二外拱形槽324。
第一和第二半圓形槽322、 324对应于第一和第二阀口开口 312和314 基本对齐和定位，使得调制元件320的旋转将第一锥形拱形槽322和第二锥 形拱形槽324的较宽或较窄部分分别可调节地定位在第一阀口开口 312和第 二阀口开口 314上方，以便可调节地改变流体流过阀300的速度。调制元件 进一步配置为被旋转至基本闭合的位置，在该位置，第一和第二阀口开口 312、 314 #1调制元件320的表面329基本闭合，以限制流体流动通过阀口 开口 312、 314。
第三实施例的流量控制阀300进一步包括步进马达或者分度式马达，所 述马达包括连4妻到调制元件320的中心孔326的驱动轴344。步进马达340 能够可调节地旋转调制元件320,以便可控地调节流体流过阀口开口 312、 314流至出口 304的速度。马达340可控地旋转调制元件320,以将调制元 件320递增地调整到多个位置，用于递增地调节流体流动通过阀口开口 312、 314的速度。
在第三实施例的流量控制阀中，阀可选地包括偏压弹簧(未示出)，所述偏压弹簧#1配置为将调制元件偏压4氐靠第一和第二阀口开口 312和314。 然而，应该注意的是，流量控制阀也可以没有该偏压弹簧特征。例如，流量
表面的位置的马达轴344。因此，各种特征可用于将调制元件320维持为邻 近或接近阀口开口312和314,以提供在流体工作压力高达500 psi的情况下 的对开口的有效密封。
在第三实施例的流量控制阀中，阀可选地包括设置在入口 302与出口 304之间的整体式双向止回阀360,如图3所示。然而，应理解的是，流量 控制阀也可以没有该止回阀特征。双向止回阀360可包括拉瓦尔通路362和 364，拉瓦尔通路362和364的每个端部具有保持在通路中的止回球372和 374。每个止回J求372和374 ^皮配置为当入口 302与出口 304之间的压差至 少5psi时，移动与锥形通路相4姿合以阻断通路并限制流体流过该通^各。这 样，当入口处的流体压力大于出口处的流体压力时，阀允许流体从入口通过 第 一 阀口开口和第 一锥形拱形槽流至阀腔中，并通过第二锥形拱形槽和第二 阀口开口流出至出口 。通过阀300的流体的流动速度由第 一和第二锥形拱形 槽322和324分别相对于第 一和第二阀口开口 312和314的旋转位置来控制。 阀300可进一步包括在阀腔310与双向止回阀360的拉瓦尔通路362/364之 间延伸的泄放通道380,流体通过泄放通道380和双向止回阀360流至低压 侧。该泄放通道可能减小由压力水平的改变导致的前向和反向流动迟滞的影 响。
参照图4，流量控制阀的第四实施例由400示出。流量控制阀400包括 具有入口 402和出口 404的阀壳体406。阀400进一步包括阀腔410。阀腔 410具有与入口 402连通的第一阀口开口 412,以及与出口 404连通的第二 阀口开口 414。调制元件420设置在腔410中靠近第一阀口开口 412和第二 阀口开口 414。调制元件420优选具有环绕中心孔426的第 一锥形拱形槽422 和第二锥形换形槽424。借助于中心孔426的钥匙形结构，调制元件420被 配置为相对于中心孔426旋转以将第 一锥形拱形槽422的 一部分定位在第一阀口开口 412上方，并将第二锥形拱形槽424的一部分定位在第二阀口开口 414上方。调制元件420的旋转将第一锥形拱形槽422和第二锥形拱形槽424 的较宽或较窄部分分别可调节地定位在第一阀口开口 412和第二阀口开口 414上方，以便可调节地改变流体流过阀400的速度。流量控制阀进一步包 括通过中心孔426接合至调制元件420的马达440,用于可调节地旋转调制 元件420以便可控地调节流体通过阀口开口流至出口 404的速度。
在第四实施例中的调制元件420优选包括具有基本为圆形的轮廓或周 界的板，以及中心孔426,中心孔426具有钥匙形结构或者可使调制元件被 驱动轴部件旋转的表面428。调制元件420进一步包括第一内拱形槽422, 该槽为彗星形或者半圆形的轮廓，并以同心的形式典型地部分地围绕或者环 绕中心孔426。调制元件420进一步包括第二外拱形槽424,该槽也为彗星 形或者半圓形的轮廓，并以同心的形式典型地部分地围绕或者环绕中心孔 426 (例如图9所示)。第一和第二半圆形槽422、 424大致设置在调制元件 420的基本相对侧，以与第一和第二阀口开口 412和414相对应，这两个阀 口开口也位于阀腔410的基本相对侧。应该注意的是，如果第一和第二阀口 开口 412、 414位于阀腔410的相同侧，那么第一内拱形槽422和第二外拱 形槽424可定位在调制元件420的相同侧。类似地，调制元件420可包括采 用与阀腔410内的第一和第二阀口开口 412、 414的方位相对应的任意结构 的第一内拱形槽422和第二外拱形槽424。
第一和第二半圓形槽422、 424对应于第一和第二阀口开口 412和414 基本对齐和定位，使得调制元件420的旋转将第一锥形拱形槽422和第二锥 形换形槽424的较宽或较窄部分分别可调节地定位在第一阀口开口 412和第 二阀口开口 414上方，以 <更可调节地改变流体流过阀400的速度。调制元件 进一步配置为被旋转至基本闭合的位置，在该位置，第一和第二阀口开口 412、 414被调制元件420的表面429基本闭合，以限制流体流动通过阀口 开口 412、 414。
第四实施例的流量控制阀400进一步包括步进马达或者分度式马达，所述马达包括连接到调制元件420的中心孔426的驱动轴444。步进马达440 能够可调节地旋转调制元件420，以便可控地调节流体流过阀口开口 412、 414至出口 404的速度。马达440可控地旋转调制元件420,以将调制元件 420递增地调整到多个位置，用于递增地调节流体流动通过阀口开口 412、 414的速度。
第四实施例的流量控制阀400进一步包括偏压弹簧448，所述偏压弹簧 448被配置为将调制元件偏压抵靠第一和第二阀口开口 412和414。偏压弹 簧448被优选构造为保持或者维持调制元件420邻近或接近阀口开口 412和 414的位置，以提供在流体工作压力高达500 psi的情况下的对开口的有效密封。
在第四实施例的流量控制阀中，阀进一步包括整体式双向止回阀460， 设置在入口 402与出口 404之间，如图4所示。双向止回阀460可包括拉瓦 尔通路462和464,拉瓦尔通路462和464的每个端部具有保持在通路中的 止回球472和474。每个止回3求472和474寻皮配置为当入口 402与出口 404 之间的压差至少5 psi时，移动与锥形通路相接合以阻断通路并限制流体流 过该通路。这样，当入口处的流体压力大于出口处的流体压力时，阀允许流 体从入口通过第一阀口开口和第 一锥形拱形槽流至阀腔中，并通过第二锥形 拱形槽和第二阀口开口流出至出口。通过流体通过阀400的流体的流动速度 由第 一和第二锥形拱形槽422和424分别相对于第 一和第二阀口开口 412和 414的旋转位置来控制。阀400可进一步包括在阀腔410与双向止回阀460 的拉瓦尔通路462/464之间延伸的泄放通道480,其中流体通过泄放通道480 和双向止回阀460流至^氐压侧。该泄^:通道可能减小由压力水平的改变导致 的前向和反向流动迟滞的影响。应该注意的是，流量控制阀400适于前向或 反向流动方向，并且入口 402与出口 404的名称不应被解释为仅限于从入口 402至出口 404的流动方向。因此，如果流体流动通过阀的方向被反向，流 量控制阀的出口 404也可作为入口，而入口 402也可作为出口。
在图5中进一步示出泄放通道特征，并阐释如下。如果高压侧在入口402处，那么从402进入的流体流过阀口 412，并通过拱形槽422的一部分 进入阀腔410中，直到进入调制板420上方的空间。随着板420旋转至如图 5所示的闭合位置，拱形槽422被旋转离开与第二阀口 414重叠的位置。这 样，在入口 402和阀腔410的高的流体压力不会导致流体流过阀口 414。然 而， 一些残存的流体从阀腔410流动通过通道480并经过止回阀球470流至 出口，如箭头所示。因此，当某个方向上的流体路径闭合时，例如流体朝相 反方向流动的情况，泄放通道480调节或者改变压力。
参照图6,马达的转子和马达驱动轴444以及偏压弹簧448和调制元件 420被显示为装配至阀壳体406。如图6和图8所示，偏压弹簧448包括翼 片449,翼片449位于调制元件420的槽427中，使弹簧448和调制元件420 一同在阀壳体406内旋转。翼片449延伸到调制元件420下方，并与阀壳体 406上的止动件403接合。弹簧的翼片449与调制元件的槽一起，用于限制 调制元件相对于阀壳体的止动件的旋转，使得调制元件不会旋转完整的306 度。
参照图7,止回阀460进一步包括位于拉瓦尔通道的每一端内的保持板， 在该保持板之后保持有止回球472、 474。图7中所示的保持板466包括开 口 ，流体可通过该开口流过止回阀460。
参照图8和图9,相对于第一和第二阀口开口 412和414,调制元件420 一支更为详细地示出。图9示出位于第一和第二阀口开口 422和424上方的第 一和第二拱形槽的部分的横截面区域，该区域由阴影线示出。如图9所示， 拱形槽422和424提供用于通过旋转调制元件420可调节地改变流体可在第 一阀口 412与第二阀口 414之间流过的有效区域。调制元件420包括具有 基本为圆形轮廓的板，具有钥匙形结构的中心孔426，与中心孔426的近似 中心同心的第一内半圓形槽422，以及与中心孔426的近似中心同心的第二 外半圆形槽424。第一和第二半圆形槽422和424的宽度均朝着相同的径向 方向变窄。第 一 和第二半圆形槽422和424设置在调制元件的大致相对侧， 但是也可替换地定位在彼此相对的任意径向位置。参照图10，示出双向止回阀460的可替换结构。止回阀460'包括设置 在止回阀腔462内的单个的止回球472,所述止回球被配置为密封止回阀腔 462中的与入口 402和出口 404连通的一对相对布置的开口 476和478的任 意之一。
参照图11，示出调制元件520的可替换结构。分别位于阀的第一和第 二阀口开口上方的第一和第二拱形槽522和524的部分的横截面区域由阴影 线示出。调制元件520包括具有基本为圆形轮廓的板，具有钥匙形结构的 中心孔526,与中心孔526的近似中心同心的第一内半圓形槽522，以及与 中心孔526的近似中心同心的第二外半圓形槽524。第 一和第二半圓形槽522 和524的宽度均朝着相同的径向方向变窄。第一和第二半圆形槽522和524 设置在调制元件的大致相对侧，但是也可替换地定位在彼此相对的任意径向 位置。在该结构中，第一和第二拱形槽522、 524的长度比图9所示的槽422 和424的长度短。第一和第二拱形槽522、 524也沿相同的直径围绕中心孔 526。拱形槽522和524用于通过旋转调制元件520可调节地改变流体可在 第一阀口第二阀口之间流过的有效区域。在该结构中，调制元件520仅旋转 180度，在该旋转范围内，每个槽522、 524相对于各自的阀口开口移动。 因此，这种结构的调制元件520不提供与图9所示的调制元件420 —样大的 旋转范围用于流体的调节。
参照图12,示出调制元件620的另一可替换结构。分别位于阀的第一 和第二阀口开口上方的第 一和第二拱形槽622和624的部分的横截面区域由 阴影线所示，其中槽622和624并不延伸穿过调制元件620。在该结构中， 流体流出阀口并通过槽622和624。调制元件620包括具有基本为圓形轮 廓的板，具有钥匙形结构的中心孔626，与中心孔626的近似中心同心的第 一内半圆形槽622，以及与中心孔626的近似中心同心的第二外半圓形槽 624。第一和第二半圓形槽622和624的宽度均朝着相同的径向方向变窄。 第一和第二半圓形槽622和624设置在调制元件的大致相对侧，但是也可替 换地定位在彼此相对的任意径向位置。在该结构中，第一和第二拱形槽622、624的长度比图9所示的槽422和424的长度短。第一和第二拱形槽622、 624也沿相同的直径围绕中心孔626。拱形槽622和624用于通过旋转调制 元件620可调节地改变流体可在笫一阀口第二阀口之间流过的有效区域。在 该结构中，调制元件620仅旋转180度，在该旋转范围内，每个槽622、 624 相对于各自的阀口开口移动。因此，这种结构的调制元件620不提供与图9 所示的调制元件420 —样大的旋转范围用于流体的调节。
参照图13,示出具有图12的调制元件620的流量控制阀的示例性实施 例。流量控制阀600包括具有入口 602和出口 604的阀壳体606。该闽600 进一步包括阀腔610。阀腔610包括与入口 602连通的第一阀口开口 612， 以及与出口 604连通的第二阀口开口 614。阀口开口 612和614大致设置在 隆起表面上。调制元件620设置在腔610中靠近第一阀口开口 612和第二阀 口开口 614。调制元件620优选包括第一锥形拱形槽622和第二锥形拱形槽 624。借助于中心孔626的钥匙形结构，调制元件620被配置为相对于中心 孔626j走转以将第一^l,形拱形槽622的一部分定位在第一阀口开口 612上 方，并将第二锥形拱形槽624的一部分定位在第二阀口开口 614上方。然后 流体被允许从一个阀口开口流过拱形槽进入阀腔610中，并通过另一拱形槽 并流出另 一阀口开口 。调制元件620的旋转将第一锥形拱形槽622和第二锥 形拱形槽624的较宽或较窄部分分别可调节地定位在第一阀口开口 612和第 二阀口开口 614上方，以便可调节地改变流体流过阀600的速度。流量控制 阀进一步包括通过中心孔626接合至调制元件620的马达640,用于可调节 地旋转调制元件620以便可控地调节流体通过阀口开口流至出口 604的速 度。
应注意的是，任何前述示例性实施例及各种特征可被组合、替换或省略。
合。例如，各个可^,换实施例可包括或省略任一/^开的止回阀i殳计和泄放通 道，并可进一步包括或省略偏压弹簧。可替换地，上述示例性实施例可包括 调制元件的各种可替换结构，其中具有不同横截面宽度的缝或槽的各种设计可用于逐步地改变有效开口区域，通过该区域流体可流过阀。
因此，以上各种实施例的描述实质上仅为示例性的，因此不脱离本发明 要旨的变化依然属于本发明的范围。附加的设计考虑，例如控制作用于步进 马达的电压，可合并进来而不脱离本发明的精神和范围。这种变化并不认为 脱离本发明的精神和范围。因此，本发明并不由上述特定实施例或形式所限 定，而是由所附权利要求所限定。
权利要求
1、一种阀，包括阀壳体，包括入口、出口和位于所述入口和出口之间的阀腔，所述阀腔包括与所述入口连通的第一阀口开口以及与所述出口连通的第二阀口开口；调制元件，设置在所述阀腔中并靠近所述第一阀口开口和第二阀口开口，所述调制元件包括中心孔以及围绕该中心孔的第一锥形拱形槽和第二锥形拱形槽，所述调制元件能够相对于所述中心孔旋转，以便将所述第一锥形拱形槽的一部分定位在所述第一阀口开口上方并将所述第二锥形拱形槽的一部分定位在所述第二阀口开口上方，其中所述调制元件的旋转将所述第一锥形拱形槽和所述第二锥形拱形槽的较宽或较窄部分分别可调节地定位在所述第一阀口开口和所述第二阀口开口上方，以便可调节地改变流体流动通过所述第一阀口开口和所述第二阀口开口的速度。
2、 如权利要求l所迷的阀，进一步包括从以下组中选择的特征，所述 组包括用于将所述调制元件偏置抵靠所述第一阀口开口和所述第二阀口开 口的偏压弹簧，和i更置在所述阀壳体的所述入口与所述出口之间的止回阀。
3、 如权利要求2所述的阀，其中，当所述入口处的流体压力大于所述 出口处的流体压力时，所述阀允许所述流体>^人所述入口流动通过所述第一阀 口开口和第 一锥形拱形槽进入所述阀腔中，并流动通过所述第二锥形拱形槽和所述第二阀口开口流出至所述出口 ，所述流体的流动速度由所述第一和第 二锥形拱形槽分别相对于所述第一和第二阀口开口的旋转位置来控制。
4、 如权利要求3所述的阀，进一步包括双向止回阀，所述双向止回阀 包括拉瓦尔通路，所述拉瓦尔通路的每个端部均包括保持在所述拉瓦尔通路 中的止回球，每个止回球均^皮配置为当所述入口与所述出口之间的压差至少 为5 psi时阻断所述拉瓦尔通路以限制所述流体流动通过该通路。
5、 如权利要求l所述的阀，进一步包括在所述阀腔与所述双向止回阀 的4立瓦尔通路之间延伸的泄》文通道，其中所述流体通过所述泄;改通道和所述双向止回阀流动至低压侧，以便减小由压力水平的改变导致的前向和反向流 动迟滞的影响。
6、 如权利要求l所述的阀，其中，所述调制元件被配置为能够被旋转 至闭合位置，在该闭合位置，所述第一和第二阀口开口基本闭合以限制流体流过。
7、 如权利要求l所述的阀，其中，所述调制元件包括具有基本为圆形 轮廓的板、具有钥匙形结构的中心孔、与所述中心孔同心的第一内半圆形槽， 以及与所述中心孔同心的第二外半圆形槽，所述第一和第二半圆形槽设置在 所述调制元件的基本相对侧。
8、 如权利要求l所述的阀，进一步包括马达，所述马达包括接合至所 述调制元件的中心孔的轴，用于使所述调制元件旋转，其中，所述马达可控 地旋转所述调制元件，将所述调制元件递增地调整至多个位置，用于递增地 调节流体流过所述阀口开口的速度。
9、 一种阀，包括阀壳体，包括入口、出口和位于所述入口和出口之间的阀腔，所述阀腔 包括与所述入口连通的笫一阀口开口以及与所述出口连通的第二阀口开口 ；调制元件，设置在所述阀腔中并靠近所述第一阀口开口和第二阀口开 口 ，所述调制元件包括中心孔以及围绕该中心孔的第一锥形拱形槽和第二锥 形拱形槽，所述调制元件能够相对于所述中心孔旋转，以便将所述第一锥形 拱形槽的一部分定位在所述第一阀口开口上方并将所述第二锥形拱形槽的 一部分定位在所述第二阀口开口上方，其中所述调制元件的旋转将所述第一 锥形拱形槽和所述第二锥形拱形槽的较宽或较窄部分分别可调节地定位在 所述第一阀口开口和所述第二阀口开口上方，以便可调节地改变流体流动通 过所述第一阀口开口和所述第二阀口开口的速度；偏压弹簧，用于将所述调制元件偏置抵靠所述第一阀口开和所述第二阀 口开口 ，以及马达，包括接合至所述调制元件的中心孔的轴用于可调节地旋转所述调制元件，以便可控地调节所述流体流动通过所述第 一和笫二阀口开口的速 度。
10、 如权利要求9所述的阀，进一步包括从以下组中选择的双向止回阀， 所述组包括包括设置在止回阀腔内的止回J求的止回阀，所述止回J求被配置 为密封所述止回阀腔的与所迷入口和所述出口连通的一对相对布置的开口 中的任意一个；以及包括拉瓦尔通路的止回阀，所述拉瓦尔通路的每一端部 均包括保持在所述拉瓦尔通路中的止回球，所述止回球被配置为当所述入口 与所述出口之间的压差为至少5 psi时阻断所述拉瓦尔通路以限制所述流体 流动通过该通路。
11、 如权利要求10所述的阀，进一步包括在所述阀腔与所述双向止回 阀之间延伸的泄放通道，其中所述流体通过所述泄放通道和所述双向止回阀 流动至低压侧，以便减小由压力水平的改变导致的前向和反向流动迟滞的影响。
12、 如权利要求9所述的阀，其中，所述调制元件被配置为能够被旋转 至闭合位置，在该闭合位置，所述第一和第二阀口开口基本闭合以限制流体流过。
13、 如权利要求9所述的阀，其中，所述马达可控地旋转所迷调制元件， 将所述调制元件递增地调整至多个位置，用于递增地调节流体流过所述阀口 开口的速度。
14、 一种阀，包4舌阀壳体，包括入口、出口和位于所述入口和出口之间的阀腔，所述阀腔 包括与所述入口连通的第 一阀口开口以及与所述出口连通的第二阀口开口 ；调制元件，设置在所述阀腔中并靠近所述笫一阀口开口和第二阀口开 口 ，所述调制元件包括中心孔以及围绕该中心孔的第一锥形拱形槽和第二锥 形拱形槽，所述调制元件能够相对于所述中心孔旋转，以便将所述第一锥形 拱形槽的一部分定位在所述第一阀口开口上方并将所述第二锥形拱形槽的 一部分定位在所述第二阀口开口上方，其中所述调制元件的旋转将所述第一锥形拱形槽和所述第二锥形拱形槽的较宽或较窄部分分别可调节地定位在 所述第一阀口开口和所述第二阀口开口上方，以便可调节地改变流体流动通过所述第一阀口开口和所述第二阀口开口的速度；双向止回阀，设置在所述阀壳体的所述入口与所述出口之间，所述双向 止回阀包括拉瓦尔通路，所述拉瓦尔通路的每一端部均包括保持在所述拉瓦 尔通路中的止回球；以及马达，包括接合至所述调制元件的中心孔的轴用于可调节地旋转所述调 制元件，以便可控地调节所述流体流过所述第一和第二阀口开口的速度。
15、 如权利要求14所述的阀，进一步包括在所述阀腔与所述双向止回 阀的拉瓦尔通路之间延伸的泄;故通道，其中所述流体通过所述泄方丈通道和所 述双向止回阀流动至低压侧，以便减小由压力水平的改变导致的前向和反向 流动迟滞的影响。
16、 如权利要求14所述的阀，其中，每个所述止回球被配置为当所述 阀处于所述入口与所述出口之间的压差为至少5 psi时阻断所述4立瓦尔通路 以限制所述流体流动通过该通路。
17、 如权利要求14所述的阀，进一步包括偏压弹簧，用于将所述调制 元件偏置抵靠所述第 一阀口开口和所迷第二阀口开口 。
18、 如权利要求14所述的阀，其中，所述调制元件被配置为能够被旋 转至闭合位置，在该闭合位置，所述第一和第二阀口开口基本闭合以限制流 体流过。
19、 如权利要求14所述的阀，其中，所述马达可控地旋转所述调制元件，将所述调制元件递增地调整至多个位置，用于递增地调节流体流过所述 阀口开口的速度。
20、 如权利要求14所述的阀，其中，所述调制元件包括具有基本为圆 形轮廓的板、具有钥匙形结构的中心孔、与所述中心孔同心的第一内半圆形 槽，以及与所述中心孔同心的第二外半圆形槽，所述第一和第二半圓形槽设 置在所述调制元件的基本相对侧。
全文摘要
一种流量控制阀，包括阀壳体，所述阀壳体包括入口、出口和阀腔，该阀腔包括与所述入口连通的第一阀口开口，以及与所述出口连通的第二阀口开口。各种实施例进一步包括具有第一和第二锥形拱形槽的调制元件，该调制元件设置在阀腔中靠近所述第一阀口开口和第二阀口开口。所述调制元件可旋转以将所述第一锥形拱形槽和第二锥形拱形槽的较宽或较窄部分分别可调节地定位在所述第一阀口开口和第二阀口开口上方，以便可调节地改变流体流过所述阀的速度。
文档编号F25B41/04GK101424347SQ200810213530
公开日2009年5月6日 申请日期2008年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者吉里什·梅瓦达, 科宏基 申请人:艾默生电气公司