动态平衡调节阀的制作方法

本发明涉及阀设计技术领域，尤其涉及一种动态平衡调节阀。

背景技术：

在流体输配异程管网变流量水系统中，需要根据环路的阻力设计系统压力，通常只根据最不利环路的阻力来设计。然而，当最不利环路的作用压力得以保证时，其它结点的作用压力可能远大于设计值，进而导致系统的水力失调。另外，水泵的选型过大或不当也会导致运行流量偏离设计值，进而导致系统的水利失调。而管网出现水利失调问题，将会造成能源的大量浪费、运行噪声的增加和设备使用寿命的缩短。

为了减轻或消除管网水力失调的现象，需要对系统不断进行调试，此种方式不仅麻烦、耗费大量时间，更重要的是这种调节是滞后的，其结果是实际使用时系统仍然随时存在水利失调的现象。传统技术中还存在利用动态流量平衡阀解决这种问题的应对方法，但此种动态流量平衡阀使用橡胶膜片作为压力平衡件，在水质较差或者压力较高的使用环境中，橡胶膜片容易出现损坏，导致该动态流量平衡阀的功能因此丧失。

综上所述，传统技术中，管网的流量调节效果并不理想，因此，如何改善管网的流量调节效果，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种动态平衡调节阀，以改善管网的流量调节效果。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种动态平衡调节阀，包括阀体和安装于所述阀体的阀腔内的阀芯；其中，所述阀腔包括密封隔开的进水腔和出水腔；所述阀芯包括与所述阀体固定相连的外筒、滑动地设置于所述外筒中的内筒以及固定于所述外筒底部的阀芯底盖；所述内筒的底部具有感压板；所述外筒具有与所述进水腔相连通的进水口、与所述出水腔连通的出水口；所述外筒的内腔为连通所述进水口和所述出水口的水流通道，所述内筒的侧壁设置有流量平衡口， 所述流量平衡口能够随所述内筒相对于所述外筒的滑动来调节所述出水口的流通面积；所述阀芯底盖具有穿过所述感压板的中心柱；所述中心柱的顶端固定有固定座；所述固定座与所述感压板之间设置有弹性部件；

所述阀芯底盖与所述感压板之间形成感压腔，且所述阀芯底盖的端面与所述感压板的端面之间以及所述内筒与所述外筒的侧壁之间均留有缝隙；所述缝隙与所述感压腔连通；所述外筒的侧壁设置有连通所述进水腔和所述缝隙的导压孔。

优选的，上述动态平衡调节阀还包括安装于所述阀体的阀体顶盖的执行器、滑动配合于所述外筒内的截流罩以及固定于所述截流罩的阀轴；其中：所述截流罩设置在所述内筒的顶端；所述截流罩能相对于所述外筒滑动以密封封堵所述出水口；所述执行器具有能够向所述阀轴施加使其沿所述截流罩的滑动方向移动的阀轴驱动部。

优选的，所述阀轴的一端穿过所述阀体顶盖，且与所述截流罩固定相连；所述阀体顶盖上与所述阀轴配合的部位设置有顶盖压盖；所述顶盖压盖与所述阀体顶盖密封配合。

优选的，所述阀轴的穿入端具有轴肩以及卡簧，所述轴肩和所述卡簧分别与所述截流罩的上下两侧面定位配合。

优选的，上述动态平衡调节阀还包括设置在所述截流罩与所述固定座之间的截流罩弹性复位件。

优选的，所述流量平衡口包括设置在所述内筒的顶部，且与所述出水口连通的多个顶部流量平衡口；多个所述顶部流量平衡口沿着所述内筒的圆周方向排布；所述顶部流量平衡口为V形缺口。

优选的，所述流量平衡口包括设置在所述内筒的底部，且与所述进水口连通的多个过流口；多个所述过流口沿着所述内筒的圆周方向排布。

优选的，上述动态平衡调节阀还包括手动调节罩；所述手动调节罩包括罩体以及手柄；

所述罩体罩设在所述外筒的底端，且与所述外筒螺纹配合；所述罩体能够相对于所述外筒移动以封闭所述进水口；所述罩体的侧壁上还设置有连通所述导压孔和所述间隙的避让孔；

所述手柄穿过所述阀体的阀体底盖，且外伸于所述阀体。

优选的，上述动态平衡调节阀还包括手轮，所述手轮与所述阀体底盖形成转动副；所述手轮与所述手柄周向限位配合；

所述手柄上设置有流量刻度段，所述流量刻度段穿过所述手轮以显示所述进水口的设定流量。

在上述技术方案中，本发明提供的动态平衡调节阀工作的过程中，流经平衡调的水出现压力变化时，感应腔和水流通道内的压力将出现差值，在该差值的作用下，内筒将相对于外筒出现滑动，而此时弹性部件随之发生形变，随着压缩量的变化，弹性部件作用于感压板的作用力也发生变化，最终达到平衡状态，即使得内筒不再相对于外筒滑动。而达到此平衡的过程中，内筒的流量平衡口能够随内筒相对于外筒的滑动来调节出水口的流通面积，进而保证流经动态平衡调节阀的流量始终保持在设定流量。而这一过程是在动态平衡调节阀的工作过程中动态进行，而且实现这一调节的零部件也不容易出现损坏。因此，本发明提供的外部可调型动态平衡电动调节阀具有更好的流量调节效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的动态平衡调节阀的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的外筒的结构示意图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为本发明实施例提供的内筒的结构示意图；

图5为图4的B-B向剖视图；

图6为本发明实施例提供的阀芯底盖的结构示意图；

图7为图6的C-C向剖视图；

图8为本发明实施例提供的手动调节罩的结构示意图；

图9为图8的D-D向剖视图；

图10为本发明实施例提供的手动调节罩与手动调节手轮的装配图；

图11是图10的E-E向剖视图；

图12是本实施例提供的动态平衡调节阀工作时水流动示意图，图12中的箭头方向为水流动方向。

附图标记说明：

1-执行器、2-执行器锁紧螺母、3-顶盖压盖、4-压盖内密封圈、5-压盖外密封圈、6-密封挡圈、7-阀体顶盖、8-顶盖螺钉及垫圈、9-顶盖密封圈、10-截流罩、11-截流罩复位弹簧、12-阀轴、13-密封环、14-阀芯密封圈、15-外筒、16-内筒、17-固定座、18-弹簧、19-感压板、20-阀芯底盖、21-阀体底盖密封圈、22-底盖固定螺钉及垫圈、23-阀体底盖、24-手轮、25-手动调节罩、26-调节罩密封圈、27-阀体、28-截流罩密封圈、29-垫片、30-卡簧、31-感压板密封圈、151-进水口、152-出水口、153-螺纹、154-导压孔、155-螺纹、156-环槽、161-顶部流量平衡口、162-过流口、163-感压板、210-中心柱、220-盖本体、251-手柄、252-避让孔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参考图1-12，本发明实施例提供了一种动态平衡调节阀，用于调节管道的水流量。该动态平衡调节阀包括阀体27和阀芯。阀体通常具有阀体顶盖7和阀体底盖23，阀体顶盖7和阀体底盖23可拆卸固定，便于阀芯的安装。阀体顶盖7可以通过顶盖螺钉及垫圈8固定于阀体27的顶部，且阀体顶盖7与阀体27之间设置顶盖密封圈9，以保证连接处的密封。阀体底盖23可以通过底盖固定螺钉及垫圈22固定于阀体27的底部，且阀体底盖23与阀体27之间设置有阀体底盖密封圈21，以保证连接处的密封。

阀芯设置在阀体27的阀腔中，阀腔包括密封隔离的进水腔和出水腔，进水腔与进水管道连通，出水腔用于与出水管道连通。本实施例中，阀芯安装到阀体27的阀腔中隔板之后通过一系列密封实现进水腔与出水腔的密封隔离。

阀芯包括外筒15、内筒16和阀芯底盖20。其中，外筒15是阀芯的外围部件，固定于阀体27上。外筒15可以通过螺纹153配合固定于阀体27的隔 板上，且外筒15与隔板之间设置阀芯密封圈14。外筒15具有出水口152和进水口151，进水口151与进水腔相连通，出水口152与出水腔相连通。阀芯底盖20固定连接于外筒15的底部。通常，阀芯底盖20与外筒15的底部通过螺纹配合实现固定连接。

内筒16滑动地设置于外筒15内部，内筒16的底部具有感压板163，阀芯底盖20与感压板163之间形成感应腔，且阀芯底盖20的端面与感压板163的端面以及内筒16与所述外筒15的侧壁之间均留有缝隙；缝隙与感压腔连通。外筒15的侧壁设置有连通进水腔和缝隙的导压孔154，进而使得感应腔与进水腔的水流压力相同。当进水腔的水流压力发生变化时，感压腔也能够感应到，进而使得水流压力变化反映给感压板163，即图1中的感压板19。内筒16的内腔为水流通道，水流通道连通进水口151和出水口152。水流通道和感压腔分别位于感压板163的两侧。水流从进水腔依次穿过进水口151、水流通道和出水口152进入到出水腔。

内筒16的侧壁设置有流量平衡口，流量平衡口能够随内筒16相对于外筒15的滑动来调节出水口152的流通面积，流通面积的改变能够实现经过动态平衡调节阀的流量调节。内筒16与外筒15之间设置有密封圈以实现两者滑动面之间的密封。

阀芯底盖20具有穿过感压板163的中心柱210，中心柱210的顶端固定有固定座17，固定座17与感压板163之间设置有弹性部件。弹性部件通常为弹簧18。中心柱210的顶端为螺纹端，固定座17与中心柱210的顶端螺纹配合。中心柱210与感压板163之间设置有感压板密封圈31以保证感压腔与水流通道之间的密封隔离。阀芯底盖20包括盖本体220和中心柱210。优选的，盖本体220与中心柱210为一体成型结构，如图6和7所示。

本实施例提供的动态平衡调节阀起到平衡的作用，指的是在流量已经设定的前提下，动态平衡调节阀的流量不随进出口的压力变化而变化。

根据流量公式(kv为阀门的流通能力，与阀门的开口大小直接相关)，在压差增大的情况下，保证kv按照特定比例减小，即可实现流量的平衡，即稳定在设定流量。

下面结合图12对本实施例所提供的动态平衡调节阀的流量平衡过程作进 一步的介绍及解释。本实施例提供的动态平衡调节阀的流量平衡功能主要依靠内筒16和弹性部件(如弹簧18)的平衡关系来实现的。图12中所示，由于感压腔与进水腔连通，因此进水腔的水压P1与感压腔的水压相同，也就使得感压腔内的压力也为P1。水流自进水口151进入阀芯的内腔，也就是外筒15的内腔，即水流通道，此过程中水流产生了压降，使得阀芯的内腔的压力变为P2(P2＜P1)。此时，水流通道和感压腔之间的水压具有压差，进而使得感压板163的两侧产生压力差，该压力差即为(P1-P2)*S；其中S是感压板作用面的投影面积，感压板163的作用面两侧表面面积相等。此种情况下，感压板163向上移动，进而使得内筒16相对于外筒15向上滑动。由于弹性部件设置在感压板163和固定座17之间，而且固定座17连接的阀芯底盖20与外筒15固定，因此，感压板163的移动会压缩弹性部件。

在增加弹性部件变形量的前提下，可得到一个平衡，即P1*S＝P2*S+F。当系统压力发生波动时，以压力增大为例，P1增大变为P1′，P2增大为P2′，而且ΔP1＞ΔP2，因此P1′*S＞P2′*S+F的感压平衡被打破，内筒16会向上运动。内筒16的流量平衡口被部分遮挡，进而使得动态平衡调节阀的流通能力KV值减小。同时弹性部件被压缩，弹力增大变为F′，直到实现新平衡P1′*S＝P2′*S+F′。该过程是一个动态变化的过程，P1′、P2′及F′时刻都在变化以实现最终的平衡。在这个新的平衡中，因为阀门前后压差ΔP增加，而阀门新的流通能力KV′减小。最终能够保证流通动态平衡调节阀的水流流量值恒定，即保证水流流量值为设定流量。

相比于背景技术中所介绍的内容而言，本实施例提供的动态平衡调节阀通过感压板163与弹性部件之间的作用，使得水压发生变化后，内筒16上的流量平衡口的面积会对应发生变化，进而使得出水口152的流通面积发生改变，进而改变动态平衡调节阀的流通能力，进而使得在水压发生变化之后保证动态平衡调节阀的流量始终保持在设定流量。而且在实现上述调节的零部件也不容易出现损坏，因此本发明实施例提供的动态平衡调节阀具有更好的流量调节效果。

本实施例提供的动态平衡调节阀还可以包括执行器1、截流罩10和阀轴12。执行器1安装于阀体27的阀体顶盖7，截流罩10滑动配合于外筒15 内部，阀轴12固定于截流罩10，阀轴12的移动能够带动截流罩10移动。通常执行器1通过执行器锁紧螺母2固定于阀体顶盖7上。截流罩10设置在内筒16的顶端，截流罩10能相对于外筒15滑动以逐渐缩小出水口152的流通面积，直至封堵出水口152，执行器1具有能够向阀轴12施加使其沿截流罩10滑动方向移动的阀轴驱动部。执行器1的阀轴驱动部驱动阀轴12移动进而间接驱动截流罩10滑动，进而实现对动态平衡调节阀的流量进行设定，即确定设定流量。为了保证密封，阀轴12与截流罩10之间设置有截流罩密封圈28。另外，上述截流罩10的移动会关死出水口152，进而实现动态平衡调节阀的彻底关闭，为了实现关闭密封，优选的，外筒15的出水口152的端面上设置有环槽156，环槽156内布设有密封环13，截流罩10处于截断位置时与密封环13密封对接。

本实施例中，执行器1可以为手工操作设备，也可以为自动控制设备。执行器1优选为自适应类型，带有学习功能。执行器1上电之后，会自动确定阀轴12向下运动的极限位置，并将阀轴12的上止点作为起点，将向下极限位置作为终点，然后线性对应其0～10V或4～20mA的控制信号。使用时，只需给执行器1相应的电压或电流信号，执行器1将动态平衡调节阀的开启到特定的开度，即实现了阀门的电动调节功能。

具体的，阀轴12的一端穿过阀体顶盖7，且与截流罩10固定相连。阀体顶盖7上与阀轴12配合的部位设置有顶盖压盖3，顶盖压盖3与阀体顶盖7密封配合。具体的，顶盖压盖3与阀体顶盖7之间设置有压盖外密封圈5。顶盖压盖3与阀轴12之间设置有压盖内密封圈4。如图1所示，顶盖压盖3通常具有凹槽，凹槽内设置有密封挡圈6，压盖内密封圈4夹设于凹槽的底面与密封挡圈6之间。

具体的，阀轴12的穿入端具有轴肩以及设置有卡簧30和垫片29，轴肩和卡簧30分别与截流罩10的上下两侧面定位配合。

在执行器1的作用下，阀轴12下移进而实现对截流罩10的移动。当截流罩10不受向下的压力时，需要截流罩10的复位。优选的，本实施例提供的动态平衡调节阀还可以包括设置在截流罩10与固定座17之间的截流罩弹性复位件。截流罩弹性复位件可以为截流罩复位弹簧11。

本实施例中，流量平衡口包括设置在内筒16的顶部，且与出水口152连通的多个顶部流量平衡口161，顶部流量平衡口161优选为V形缺口。V形缺口可以更方便地保证前述的KV(即阀门的流通能力)以预设比例逐渐增减，继而保证流量的平衡。更为优选的，多个顶部流量平衡口161沿着内筒16的圆周方向排布，以使得流向出水口152的水流更加稳定。

所述流量平衡口包括设置在所述内筒16的底部，且与所述进水口151连通的多个过流口162；多个所述过流口162沿着所述内筒16的圆周方向排布。

请再次参考8-11，本发明实施例还可以包括手动调节罩25，手动调节罩25包括罩体和手柄251，罩体罩设在外筒15的底端，且与外筒15上的螺纹155配合。罩体能够相对于外筒15移动以逐渐封闭进水口151，罩体的侧壁上还设置有连通导压孔154及间隙的避让孔252。手柄251穿过阀体27的阀体底盖23，且外伸于阀体27。通过旋扭手柄251使得罩体沿着外筒15移动，进而能够调节罩体对进水口151的封堵程度，进而起到调节流量的作用。为了保证密封，手柄251与阀体底盖23之间设置有多道调节罩密封圈26。

更为优选的，上述动态平衡调节阀还可以包括手轮24，手轮24与阀体底盖23形成转动副，手轮24与手柄251周向限位配合。手柄251设置有流量刻度段，流量刻度段穿过手轮24以显示进水口151的设定流量。随着手动调节罩25的旋进程度，手柄251上不同部位的标记会露出，操作人员可以读取所外露标记来确定设定流量。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。