具有多个抗气蚀或噪声削减的杆的控制阀内件阀笼的制作方法
【专利摘要】用于控制阀内件组件的阀笼，其包括阀笼壁、连接到所述阀笼壁的第一板、与所述阀笼壁分隔的第二板以及纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的第一组多个杆。通过所述阀笼流动的流体由第一组多个杆来表征。
【专利说明】具有多个抗气蚀或噪声削减的杆的控制阀内件阀笼
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及一种控制阀内件组件阀笼，更具体地，涉及一种具有多个抗气蚀或噪声削减的杆的控制阀内件组件阀笼。
【背景技术】
[0002]流体阀控制流体从一个位置到另一个位置的流动。当流体阀处于关闭位置时，阻止阀的一侧上的高压流体流动到另一侧上的低压位置。通常，流体阀包括可移动的流体控制部件和某种阀座，阀座和流体控制部件配合来控制流体通过阀的流动。一般来说，控制元件(包括流体控制部件、阀座和阀笼，如果有的话)在本领域内被称为“阀内件”或“内件组件”。在一些情形下，希望在流体流过阀时表征流体，例如，以减小噪声。在这些情形下，内件组件可包括阀笼，穿过阀笼的壁钻出多个孔。这些孔的尺寸和形状适于在流体通过阀笼的孔流动时表征流体流动。在一些情形下，阀笼壁上钻有多达90000个或更多个孔，这导致已知的阀笼的制造工艺非常耗时并且昂贵。
【发明内容】
[0003]根据第一个示例性方面，用于控制阀内件组件的阀笼包括阀笼壁、连接到所述阀笼壁的第一板、与所述阀笼壁分隔的第二板以及纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的多个杆。通过阀笼流动的流体由多个杆来表征。
[0004]根据第二个示例性方面，控制阀包括具有通过流体通路连接的流体入口和流体出口的阀体。阀座设置在所述流体通路中。阀笼设置在所述流体通路中，所述阀笼包括阀笼壁、连接到所述阀笼壁的第一板、与所述阀笼壁分隔的第二板以及纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的第一组多个杆。流体控制部件可移动地设置在所述阀笼中，所述流体控制部件与所述阀座和所述阀笼配合以控制并表征通过所述流体通路的流体流动。
[0005]根据前述第一和第二方面的任何一个或多个，阀笼或控制阀可包括下列优选形式的任何一个或多个。
[0006]在一些优选形式中，所述阀笼可包括纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的第二组多个杆。所述第一组多个杆被设置成在沿横向横截面观察所述阀笼时形成第一圆圈。所述第一圆圈具有第一半径。所述第二组多个杆被设置成在沿横向横截面观察所述阀笼时形成第二圆圈。所述第二圆圈具有第二半径。所述第一半径大于所述第二半径。所述第一组多个杆中的杆围绕所述第一圆圈的圆周以各个杆的直径的I倍到5倍的距离彼此间隔。所述第二组多个杆中的杆围绕所述第二圆圈周向地设置，以与所述第一组多个杆中的杆偏置。所述阀笼还包括设置在所述第一板和所述第二板之间的第三板，所述第三板位于从所述第二板到所述第一板的距离的10%和30%之间。所述第一组多个杆中的杆在所述第二板和所述第三板之间与在所述第一板和所述第三板之间空间不同地分隔。所述阀笼还包括设置在所述第一板和所述第二板之间的第四板。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是具有包括根据本公开的教导构造的阀笼的内件组件的控制阀的横截面视图；
[0008]图2是图1的阀笼的详细透视图；
[0009]图3是图1的阀笼的前视图；
[0010]图4是图1的阀笼的纵向横截面示意图；
[0011]图5是图1的阀笼的横向横截面示意图；
[0012]图6是图1的阀笼的替换实施例的前视图；
[0013]图7是阀笼的替换实施例的横向横截面视图；以及
[0014]图8是阀笼的另一替换实施例的横向横截面视图。
【具体实施方式】
[0015]由于纵向定位的抗气蚀杆或噪声削减杆在流体流过杆时压力下降，根据本公开构造的内件组件阀笼相比已知的阀笼有利地具有增加的效率。这些抗气蚀杆和/或噪声削减杆以及支撑杆的这些板比包括多个孔的已知的阀笼更容易制造。而且，如果损坏，已知的阀笼一般不能修理或者非常难以修理，而内件组件阀笼在损坏时容易修理。
[0016]现在参见图1，控制阀10包括阀体12，阀体12具有通过流体通路18连接的流体入口 14和流体出口 16。内件组件20设置在阀体12内流体入口 14和流体出口 16之间。内件组件20包括阀笼22、阀座24和设置在阀笼22中的流体控制部件，例如阀塞26。阀塞26与阀座24和阀笼22相互作用，以控制通过阀体12的流体流动。阀杆28在一端连接到阀塞26并在另一端连接到致动器30。致动器30控制阀塞26在阀笼22中的移动。在图1所示的实施例中，致动器30通过阀盖32被固定到阀体12。在其它的实施例中，致动器30可通过自身固定于阀体12中，或者致动器30通过阀轭(未示出)固定于阀体12。
[0017]图2中示出了阀笼22的细节透视图，图3示出了阀笼22的平面图。阀笼22包括大致圆柱形的阀笼壁40，阀笼壁40被连接到远离阀笼壁40向外径向延伸的第一或上安装法兰42。当阀笼22被安装于阀体12中时，第一安装法兰42可固定于阀盖32和阀体12之间。第二或下安装法兰44通过窗口或开口 46与阀笼壁40隔开，第二安装法兰44也向外径向延伸。
[0018]返回图1，当阀塞26在阀笼22中往复运动时，阀塞26覆盖或者不覆盖窗口 46的部分。当窗口 46的部分没有被覆盖时，流体从流体入口 14通过窗口 46流到流体出口 16。通过在窗口中布置阻碍，流体流动可以选择性地表征以获得特定理想的流动特性，例如低气蚀、低噪声或者高压降。
[0019]返回图2和图3，为了表征通过窗口 46的流体流动，阀笼22包括多个纵向杆48，其从与阀笼壁40连接的第一板50延伸到与第二安装法兰44连接的第二板52，如图2中所示。在一些实施例中，第一板50可与阀笼壁40 —体形成和/或第二板52可与第二安装法兰44 一体形成。在其它实施例中，第一板50可与阀笼壁40分开形成，并在阀笼22的组装过程中可操作地连接到阀笼壁40。同样地，在其它实施例中，第二板52可与第二安装法兰44分开形成并在阀笼22的组装过程中可操作地连接到第二安装法兰44。
[0020]为了便于制造，图2中示出的实施例可包括位于第一板50中的第一组多个开口 54和位于第二板52中的第二组多个开口 56。每个杆48可具有设置在第一组多个开口 54中的一个开口内的一端和设置在第二组多个开口 56中的一个开口内的另一端。通过这种方式，阀笼22可快速地组装成子组件，例如包括第一板50、第二板52和杆48的第一子组件以及包括阀笼壁40和第一安装法兰42的第二子组件。
[0021]如图4中所示，多个杆48可包括第一组或外部多个杆48a和第二组或内部多个杆48b。第二组多个杆48b可相对于第一组多个杆48a偏置，使得第二组多个杆48b中的每个杆在第一组多个杆48a中的两个杆之间向内径向地周向地布置。通过这种方式，通过第一组多个杆48a和第二组多个杆48b流动的流体必须改变方向来围绕杆流动，这减慢了流动并减少了气蚀和噪声。
[0022]如图5中所示，第一组多个杆48a被设置成使得单个杆形成与阀笼22的纵向轴线60同心的第一圆圈57。由第一组多个杆48a形成的第一圆圈57具有半径A。同样地,第二组多个杆48b被设置成使得单个杆形成与阀笼22的纵向轴线60同心的第二圆圈58。然而，第二圆圈58的半径B小于第一圆圈57的半径A。
[0023]第一组多个杆48a中的每个杆与第一组多个杆48a中的另一个杆分隔第一间距62。第一间距62优选为单个杆的直径的I倍到5倍，更优选为单个杆的直径的I倍到3倍，再优选为单个杆的直径的1.5倍到2.5倍。尽管杆48被图示为具有圆形的横截面形状，但是例如椭圆形、三角形、方形、矩形、五边形、六边形、多边形等其它的横截面形状或不规则的横截面形状也可以用来获得对于给定情形的特定的流体流动特性。当使用除了圆形以外的横截面形状时，上述参考直径可对应于杆的最大厚度。
[0024]在相似的形式中，第二组多个杆48b中的每个杆与第二组多个杆48b中的另一个杆分隔第二间距63。第二间距63优选为单个杆的直径的1/32倍到10倍，更优选为单个杆的直径的1/4倍到3倍。在一个实施例中，杆的半径为大约1/8英寸。在其它实施例中，杆的半径在第一圆圈的半径A的1/1000到1/10之间，使得10到1000个杆构成第一组多个杆48a和第二组多个杆48b中的任一组。
[0025]第二组多个杆48b被设置成使得第二组多个杆48b中的每个杆沿周向位于第一组多个杆48a的各个杆之间的第一间距62内并且第二组多个杆48b从第一组多个杆48a向内径向布置。换言之，第一组多个杆48a和第二组多个杆48b在周向上相互偏置，使得从阀笼22内通过窗口 46流动(由箭头70表示)的流体必须在第二组多个杆48b的杆之间流动，然后分开来在第一组多个杆48a的杆周围流动(由箭头70a和70b表示)。以这种方式，通过窗口 46并在第一组多个杆48a和第二组多个杆48b的杆之间流动的流体被减缓，引起压降并减少了气蚀和噪声。
[0026]在又一个实施例中，可包括在径向上更小或更大的圆圈内布置的一组、三组、四组或更多组多个杆来表征通过阀笼22的流体流动。以这种方式，通过阀笼22流动的流体可流动通过多个压降阶段。
[0027]现参见图6，示出了阀笼122的替换实施例。与图2-5中的阀笼22的特征相对应的阀笼122的特征具有比图2-5中的数字大100的参考数字。阀笼122包括阀笼壁140，其连接到第一安装法兰142和第一板150。第二安装法兰144被连接到第二板152。第一板150和第二板152之间的间距形成窗口 146。多个杆148从第一板150延伸到第二板152。图6中的阀笼122的实施例还包括设置在第一板150和第二板152之间的第三板153。第三板153可在结构上强化杆148，以阻止杆148弯曲，这引起更刚性的结构。在一个实施例中，第三板153可布置在阀塞26的整个行程距离的10%到30%之间，优选在阀塞26的整个行程距离的10%到20%之间，更优选为阀塞26的整个行程距离的大约15%。在这种情形下，阀塞26的整个行程距离可以近似等于第一板150和第二板152之间的距离。因此，第三板153可布置在从第二板152到第一板150的距离的大约15%处。通过将第三板布置在上述范围内，通过阀笼122的流体流动还可进一步表征，并且更线性的特性曲线可施加于流动。
[0028]另外，当第三板153被安装时，在第三板153上方和第三板153下方的杆148的间距可以不同，以获得用于不同范围的阀塞26的行程的不同的流动特性。例如，因为当阀塞26更大打开时，下游装置需要更多的流体流动，所以在第三板153上方的杆148可具有更大的间距，以允许更多的流体流动。也许反过来也是对的，杆的间距可以针对不同的操作或需求而改变。
[0029]在又一些实施例中，可包括四个、五个或更多个板，每个板位于第一板150和第二板152之间。通过增加板和/或改变杆的间距，阀笼可被设计成对于阀塞的不同打开阶段来不同地表征流动。通过这种方式，阀笼可基于下游需求来施加理想的流动特性。例如，在低下游需求中，杆可紧密地间隔以将噪声减少最大化。可替换地，在高下游需求中，杆可以分隔更远，由此为增加的流体流动而放弃噪声减少。
[0030]如上所述，在另一些实施例中，可包括在径向上更小或更大的圆圈内布置的一组、三组、四组或更多组多个板来表征通过阀笼22的流体流动。图7示出了具有单组多个杆248的阀笼222的替换实施例。单组多个杆248被设置成使得这些杆形成与阀笼222的纵向轴线260同心的第一圆圈257。由单组多个杆248形成的第一圆圈257具有半径A。
[0031]单组多个杆248中的每个杆与单组多个杆248中的另一个杆分隔第一间距262。第一间距262优选为单个杆的直径的I倍到5倍，更优选为单个杆的直径的I倍到3倍，再优选为单个杆的直径的1.5倍到2.5倍。尽管杆248被图示为具有圆形的横截面形状，但是例如椭圆形、三角形、方形、矩形、五边形、六边形、多边形等其它的横截面形状或不规则的横截面形状也可以用来获得对于给定情形的特定的流体流动特性。当使用除了圆形以外的横截面形状时，上述参考直径可对应于杆的最大厚度。这些杆的半径在第一圆圈的半径A的1/1000到1/10之间，使得10到1000个杆构成单组多个杆248。
[0032]图8示出了阀笼322的另一个替换实施例，阀笼322具有第一组多个杆348a、第二组多个杆348b和第三组多个杆348c。第一组多个杆348a被设置成使得各个杆形成与阀笼322的纵向轴线360同心的第一圆圈357。由第一组多个杆348a形成的第一圆圈357具有半径A。同样地，第二组多个杆348b被设置成使得各个杆形成与阀笼322的纵向轴线360同心的第二圆圈358。然而，第二圆圈358的半径B小于第一圆圈357的半径A。第三组多个杆348c被设置成使得各个杆形成与阀笼322的纵向轴线360同心的第三圆圈359。第三圆圈359的半径C小于第一圆圈357的半径A，但是大于第二圆圈358的半径B。
[0033]第一组多个杆348a中的每个杆与第一组多个杆348a中的另一个杆分隔第一间距362。第一间距362优选为单个杆的直径的I倍到5倍，更优选为单个杆的直径的I倍到3倍，再优选为单个杆的直径的1.5倍到2.5倍。尽管杆348被图示为具有圆形的横截面形状，但是例如椭圆形、三角形、方形、矩形、五边形、六边形、多边形等其它的横截面形状或不规则的横截面形状也可以用来获得对于给定情形的特定的流体流动特性。当使用除了圆形以外的横截面形状时，上述参考直径可对应于杆的最大厚度。
[0034]在相似的形式中，第二组多个杆348b中的每个杆与第二组多个杆348b中的另一个杆分隔第二间距363，并且第三组多个杆348c中的每个杆与第三组多个杆348c中的另一个杆分隔第三间距365。第二间距363和/或第三间距365优选为各个杆的直径的1/32倍到10倍，更优选为各个杆的直径的1/4倍到3倍。在一个实施例中，杆的半径为大约1/8英寸。在其它实施例中，杆的半径在第一圆圈的半径A的1/1000到1/10之间，使得10到1000个杆可构成第一组多个杆348a、第二组多个杆348b和第三组多个杆348c中的任一组。
[0035]尽管这里公开了滑杆阀作为流体控制阀的示例性实施例，但是这里公开的内件组件还可实际上用于包括阀内件阀笼的任何类型的流体阀。例如，公开的密封组件可用于例如球阀、球心阀、蝶形阀或者偏心旋塞阀等不同类型的阀。
[0036]尽管这里根据本公开的教导已经描述了某些阀内件阀笼和流体控制阀，但是所附权利要求的范围并不限于此。相反，权利要求覆盖合理落入允许等同的范围内的本公开的教导的所有实施例。
【权利要求】
1.控制阀，其特征在于，包括: 阀体，其具有通过流体通路连接的流体入口和流体出口； 阀座，其设置在所述流体通路中； 阀笼，其设置在所述流体通路中，所述阀笼包括阀笼壁、连接到所述阀笼壁的第一板、与所述阀笼壁分隔开的第二板以及纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的第一组多个杆；以及 流体控制部件，其可移动地设置在所述阀笼中，所述流体控制部件与所述阀座和所述阀笼配合以控制并表征通过所述流体通路的流体流动。
2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，还包括纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的第二组多个杆。
3.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述第一组多个杆中的杆被设置成在沿横向横截面观察所述阀笼时形成第一圆圈，所述第一圆圈具有第一半径。
4.根据权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述第二组多个杆中的杆被设置成在沿横向横截面观察所述阀笼时形成第二圆圈，所述第二圆圈具有第二半径。
5.根据权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述第一半径大于所述第二半径。
6.根据权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述第一组多个杆中的杆围绕所述第一圆圈的圆周以单个杆的直径的1/32倍到10倍的距离彼此分隔。
7.根据权利要求6所述的控制阀，其特征在于，所述第二组多个杆中的杆围绕所述第二圆圈周向地设置，以与所述第一组多个杆中的杆偏置。
8.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，还包括设置在所述第一板和所述第二板之间的第三板。
9.根据权利要求8所述的控制阀，其特征在于，所述第三板位于从所述第二板到所述第一板的距离的10%和30%之间。
10.根据权利要求8所述的控制阀，其特征在于，所述第一组多个杆中的杆在所述第二板和所述第三板之间与在所述第一板和所述第三板之间空间不同地分隔。
11.根据权利要求8所述的控制阀，其特征在于，还包括设置在所述第一板和所述第二板之间的第四板。
12.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述第一组多个杆中的至少一个杆具有圆形横截面形状。
13.用于控制阀内件组件的阀笼，其特征在于，所述阀笼包括: 阀笼壁； 第一板，其连接到所述阀笼壁； 第二板，其与所述阀笼壁分隔；以及 第一组多个杆，其纵向设置在所述第一板和所述第二板之间。
14.根据权利要求13所述的阀笼，其特征在于，还包括纵向设置在所述第一板和所述第二板之间的第二组多个杆。
15.根据权利要求14所述的阀笼，其特征在于，所述第一组多个杆被设置成在沿横向横截面观察所述阀笼时形成具有第一半径的第一圆圈。
16.根据权利要求15所述的阀笼，其特征在于，所述第二组多个杆被设置成在沿横向横截面观察所述阀笼时形成具有第二半径的第二圆圈。
17.根据权利要求16所述的阀笼，其特征在于，所述第一半径大于所述第二半径。
18.根据权利要求17所述的阀笼，其特征在于，所述第二组多个杆中的杆与所述第一组多个杆中的杆周向地偏置。
19.根据权利要求13所述的阀笼，其特征在于，还包括设置在所述第一板和所述第二板之间的第三板。
20.根据权利要求19所述的阀笼，其特征在于，所述第三板被布置在所述第二板和所述第一板之间的距离的大约15%处。
【文档编号】F16K47/02GK104165247SQ201410193941
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】A·C·多兰 申请人:费希尔控制国际公司