控制阀内件组件和控制阀的制作方法

本公开内容涉及控制阀内件组件和控制阀。

背景技术：

在典型的控制阀中，当阀塞从闭合位置移动到打开位置时，内件组件(诸如阀笼或者阀笼和阀笼保持件)可以为阀塞提供引导，其中，在闭合位置，阀塞密封地接合阀座，在打开位置，阀塞被设置为远离阀座。当控制阀处于打开位置时，流体从入口流入，经过阀座与阀塞之间的通道，经过内件组件，并通过出口离开。除了引导阀塞之外，内件组件还可用于附加功能，诸如噪声衰减。

通常用于使用内件组件来衰减控制阀中的噪声的原理是：减小的射流尺寸、分级减压、最佳低高压和低压恢复、射流独立性、以及峰值频率偏移。然而，归因于制造限制，实现这些原理中尽可能多的原理是线性地、串联地执行的，并且主要受限于径向平面几何形状和所需的大外径内件组件和宽的内件组件横截面。

参考图1，示出了典型的控制阀10。控制阀10通常包括阀体12，阀体12具有入口14、出口16和设置在入口14与出口16之间的通路18。阀座24设置在入口14与出口16之间的通路18中，并且刚性的(solid)内件组件22设置在阀体12内。流体控制构件(诸如阀塞26)定位在阀体12 内并设置在内件组件22内。阀塞26与阀座24相互作用以控制或调节通过控制阀10的阀体12的流体流量，使得阀塞26在闭合位置密封地接合阀座 24并且在打开位置与阀座24间隔开。杆28的一端连接到阀塞26，另一端连接到致动器30。致动器30控制阀塞26在内件组件22内的运动。内件组件22定位在阀座24附近并靠近阀塞26，以为阀塞26提供引导。

在传统的应用中，内件组件22具有被形成为穿过内件组件22的周壁的多个径向延伸的通道20，其用于衰减在流体经过内件组件22时产生的噪音。通道20被专门间隔开，使得在流体离开通道20时产生的流体射流不会聚并产生空气动力学噪声。在这些类型的流体应用中使用的内件组件 22通常以“向上流动”方向使用(例如，流体进入内件组件22的中心并从内件组件22的内表面传递到外表面)，并且对于减小空气动力学噪声而言至关重要的通道20的间距位于内件组件22的外表面上。内件组件22的内表面上的通道20的间距也是重要的，因为该间距用于在通道20之间保持足够的空间以不允许液流通过比在阀塞26的整个行程中获得准确的流量特性所需的通道更多的通道20。

对于在流体应用(在该应用中，随着流体流过控制阀11，过程状况产生空气动力学噪声)中使用的刚性的内件组件22，穿过内件组件22的周壁的钻孔通常用于形成通道20。然而，多种噪声衰减原理(诸如减小的射流尺寸、分级减压、最佳的低高压和低压力恢复、射流独立性和峰值频率偏移)的实现归因于该制造技术的限制而受到严重限制。

技术实现要素：

根据本实用新型的一个示例性方面，控制阀内件组件包括刚性的单件式一体成型本体，其具有内表面和外表面。增压室形成在所述本体内并与所述内表面和所述外表面间隔开。多个第一开口形成在所述本体的所述内表面中，并且第一开口中的每一者经由被形成为穿过所述本体的对应的第一流体通道与所述增压室流体连通。多个第二开口形成在所述本体的所述外表面中，并且第二开口中的每一者经由穿过所述本体的对应的第二流体通道与所述增压室流体连通。

进一步根据本实用新型的前述示例性方面中的任何一个或多个，控制阀内件组件还可以以任何组合包括以下优选形式中的任何一个或多个。

在一个优选形式中，控制阀内件组件还包括位于所述增压室内的挡板，所述挡板在所述第一流体通道和所述第二流体通道之间延伸到所述增压室中。

在另一个优选形式中，所述第一流体通道和所述第二流体通道中的每一个流体通道具有至少一个径向延伸部分和至少一个纵向延伸部分。

在另一个优选形式中，所述多个第一开口和所述多个第二开口被形成在所述本体的第一节段中，并且所述增压室被形成在所述本体的第二节段中，该第二节段纵向地邻近所述第一节段。

在另一个优选形式中，所述增压室是环形的。

在另一个优选形式中，所述增压室与所述第一流体通道和所述第二流体通道相对的至少一个表面是弧形的。

在另一个优选形式中，控制阀包括控制阀内件组件，并且还包括阀体、阀座和阀塞。所述阀体具有入口和出口，所述阀座位于所述阀体在所述入口与所述出口之间的通道中。所述阀塞位于所述阀体内，并且可在打开位置与闭合位置之间移动，以调节通过所述控制阀的流体的流量，并且所述控制阀内件组件设置在所述阀体内，邻近所述阀座并靠近所述阀塞。

根据本实用新型的另一示例性方面，一种控制阀内件组件包括本体，所述本体具有环形的第一节段和纵向相邻的环形的第二节段，并限定内表面和外表面。增压室形成在所述本体的所述第二节段内并与所述内表面和所述外表面间隔开。多个第一开口形成在所述本体的所述第一节段的所述内表面中，并且每个第一开口经由被形成为穿过所述本体的对应的第一流体通道与所述增压室流体连通。多个第二开口被形成在所述本体的第一节段的所述外表面中，并且每个第二开口经由穿过所述本体的对应的第二流体通道与所述增压室流体连通。

进一步根据本实用新型的前述示例性方面中的任何一个或多个，控制阀内件组件还可以按任何组合包括以下优选形式的中的一者或多者。

在一个优选形式中，所述本体是刚性的单件式一体成型本体。

在另一个优选形式中，所述第一节段包括阀笼，并且所述第二节段包括连接到所述阀笼的阀笼保持件。

在另一个优选形式中，所述控制阀内件组件还包括挡板，所述挡板定位在所述增压室内并在所述第一流体通道与所述第二流体通道之间延伸到所述增压室中。

在另一个优选形式中，所述第一流体通道和所述第二流体通道中的每一个流体通道具有至少一个径向延伸部分和至少一个纵向延伸部分。

在另一个优选形式中，所述增压室是环形的。

在另一个优选形式中，所述增压室的与所述第一流体通道和所述第二流体通道相对的至少一个表面是弧形的。

在另一个优选形式中，控制阀包括控制阀内件组件，并且还包括阀体、阀座和阀塞。所述阀体具有入口和出口，所述阀座位于所述阀体在所述入口与所述出口之间的通道中。所述阀塞位于所述阀体内并可在打开位置与闭合位置之间移动，以调节通过所述控制阀的流体的流量，并且所述控制阀内件组件设置在所述阀体内，邻近所述阀座并靠近所述阀塞。

根据本实用新型的又一示例性方面，控制阀内件组件包括本体，所述本体具有环形的第一节段和纵向相邻的环形的第二节段，并限定内表面和外表面。多个第一开口形成在所述本体的所述第一节段的所述内表面中，多个第二开口形成在所述本体的所述第一节段的所述外表面中。每个第一开口经由被形成为穿过所述本体的流体通道与对应的第二开口流体连通，所述流体通道穿过所述第一节段和所述第二节段。每个所述流体通道具有至少一个径向延伸部分和至少一个纵向延伸部分。

进一步根据本实用新型的前述示例性方面中的任何一个或多个，控制阀内件组件还可以以任何组合包括以下优选形式中的任何一个或多个。

在一个优选形式中，本体是刚性的单件式一体成型本体。

在另一个优选形式中，所述本体的所述第一节段是阀笼，所述本体的所述第二节段是连接到该阀笼的阀笼保持件。

在另一个优选形式中，每个流体通道包括可变的横截面积。

在另一个优选形式中，控制阀包括所述控制阀内件组件，并且还包括阀体、阀座和阀塞。所述阀体具有入口和出口，并且所述阀座定位在所述所述阀体在入口与所述出口之间的通道中。所述阀塞位于所述阀体内并可在打开位置与闭合位置之间移动，以调节通过控制阀的流体的流量，并且所述内件组件设置在所述阀体内，邻近所述阀座并靠近所述阀塞。

附图说明

图1是示例性控制阀的横截面图；

图2是可以与图1的控制阀一起使用的示例性内件组件的透视图；

图3是沿图2中的线A-A截取的图2的内件组件的横截面图；

图4是可以与图1的控制阀一起使用的第二示例性内件组件的透视图；和

图5是沿图4中的线B-B截取的图4的内件组件的横截面图。

具体实施方式

本文所公开的控制阀内件组件可用于任何流体应用(诸如液体或气体应用)，并且通过实施多种不同的噪声衰减原理并利用目前尚未用于传统设计的死区来提供优于传统的刚性的内件组件设计的改进的噪声衰减特性。内件组件的一些优点是改进的噪声衰减和更小的部件尺寸/横截面，这可以导致更好的流量与噪声衰减能力。此外，将增压室(plenum)定位在内件组件顶部的死区中(通常不被传统设计使用)允许更窄的横截面，并且归因于穿过内件组件的细长的流体通道(其提供更多的压降)而对流体提供附加的分级和阻力。

参考图2-3，示出了控制阀内件组件100的一个示例，控制阀内件组件可以与上面描述的并且在图1中示出的控制阀10一起使用。内件组件100 可以使用增材制造技术(诸如直接金属激光烧结、全熔融粉末床熔合(full melt powder bed fusion)等)来制造。使用增材制造技术过程，内件组件100 的三维设计被分成多层，例如约20-50微米厚的层。然后，铺设粉末床(诸如基于粉末的金属)代表设计的第一层，并且激光或电子束将第一层的设计烧结在一起。然后，将代表设计的第二层的第二粉末床铺设在第一烧结层上，并将第二层烧结在一起。该过程逐层地继续以形成完整的内件组件 100。

使用增材制造技术过程来制造用于控制阀的内件组件允许自由地在内件组件的本体内具有增压室，产生具有细长的长度以及各种形状和几何结构的通道，以及以下描述的使用当前的标准铸造或钻孔技术不可能实现的其它特征。

如图2-3所示，内件组件100通常包括形成中空中心孔112的圆周体 102，阀塞26将在中空中心孔112中滑动以控制通过内件组件100的流体流量。本体102限定第一端104、相对的第二端106、内表面108和相对的外表面110。如上所述，使用增材制造技术，本体102可以是限定环形的第一节段114以及与第一节段114纵向相邻的环形的第二节段116的刚性的单件式一体成型本体，环形的第一节段114在图2-3中所示的方向中将是内件组件100的下部部分，环形的第二节段116在图2-3中所示的方向中将是内件组件100的上部部分。第二节段116或内件组件100的上部部分也可以称为引导部分，并且当在打开位置与闭合位置之间移动时可以用于引导阀塞26。替代地，内件组件100的第一节段114和第二节段116可以是分开的刚性部件。例如，第一节段114可以是阀笼，第二节段116是可连接该阀笼/第一部分114的阀笼保持件。

增压室120形成在本体102内，即本体102的内部，并且与本体102 的内表面108、外表面110、第一端104和第二端106间隔开。优选地，增压室120是环形的。替代地，增压室120也可以由多个相邻的周向延伸的增压室组成。在所示的示例中，增压室120形成在本体102的第二节段116 中，其通常是在先前设计中未使用的死空间。在图2-3中所示的特定示例中，挡板122可以部分地延伸到增压室120中，并且增压室120的表面124可以是弓形的，以帮助流体流过增压室120，如下面更详细地讨论的。可以对增压室120的尺寸、表面纹理、形状以及挡板122的尺寸和形状作出多种变化，以进一步优化噪声衰减。

多个第一开口130形成在本体102的内表面108中，并且可以用作内件组件100的入口或出口，这取决于控制阀10具有“向上流动”(从内表面108流动到外表面110)还是“向下流动”(从外表面110流到内表面 108)的构造。每个第一开口130通过对应的第一流体通道132与增压室120 流体连通，第一流体通道132被形成为穿过本体102并在第一开口130与增压室120之间延伸。在所示的示例中，第一开口130形成在本体102的第一节段114中，并且第一流体通道132具有径向延伸通过本体102的第一部分134和纵向延伸穿过本体102的第二部分136。流体流过第一流体通道132的压力经由来自通道壁的阻力来减小。附加的直接压降分级也可以用第一流体通道132内的固定的缩聚/扩展来施加。第一流体通道132可以具有任何横截面形状、变化的横截面形状和/或尺寸、多个方向变化等，以根据需要来表征通过第一流体通道132的流体流量。

多个第二开口140被形成在本体102的外表面110中，并且可以用作内件组件100的入口或出口，这取决于控制阀10具有“向上流动”还是“向下流动”的构造。每个第二开口140通过对应的第二流体通道142与增压室120流体连通，第二流体通道142被形成为穿过本体102并在第二开口140与增压室120之间延伸。在所示的示例中，第二开口140也形成在本体102的第一节段114中，并且第二流体通道142具有径向延伸穿过本体102的第一部分144以及纵向延伸穿过本体102的第二部分146。穿过第二流体通道142的流体流量的压力经由来自通道壁的阻力来减小。附加的直接压降分级也可以用第二流体通道142内的固定缩聚/扩展来施加。第二流体通道142可以具有任何横截面形状、变化的横截面形状和/或尺寸、多个方向变化等，以按需表征通过第二流体通道142的流体流量。

如上所述，挡板122可被定位在增压室120内以帮助流体流过增压室120并进一步引导和延伸流体流动长度。挡板122可以延伸到增压室120 内并且定位在第一流体通道132与第二流体通道142之间以将流入和流出增压室120的流体隔开。如果增压室120是环形的，挡板122也可以是环形的或者可以按需由定位在增压室120内的多个周向挡板组成。如果增压室120由多个相邻的周向增压室组成，则每个相邻的增压室可根据需要具有单独的挡板或多个挡板。另外，增压室120还可以具有弧形表面124，该弧形表面124与第一流体通道132和第二流体通道142以及挡板122相对，以进一步帮助流体流过增压室120并减少可形成涡流和背压的区域。

在操作中，取决于控制阀10的流动构造，流体进入第一开口130或第二开口140，并且流过第一流体通道132或第二流体通道142到达增压室 120。在进入增压室120时，来自第一或第二流体通道132、142的流体膨胀/消散到增压室120中并与来自另一有效的第一或第二流体通道132、142 的流体合并(coalesce)。然后，取决于控制阀10的流动构造，流体离开增压室120进入第一或第二流体通道132、142中的另一个中，以类似的方式进一步减小压力。然后，流体从第一或第二开口130、140中的另一个离开内件组件100。

参考图4-5，示出了控制阀内件组件200的第二示例，控制阀内件组件200可以与以上描述的并且在图1中示出的控制阀10一起使用。内件组件200也可以使用增材制造技术制造，如上面详细描述的。

如图4-5所示，内件组件200通常包括形成中空中心孔212的圆周体202，阀塞26将在其中滑动以控制穿过内件组件200的流体流量。本体202 限定第一端204、相对的第二端206、内表面208和相对的外表面210。使用如上所述的增材制造技术，本体202可以是限定环形的第一节段214以及与第一节段214纵向相邻的环形的第二节段216的刚性的单件式一体成型本体，环形的第一节段214在图4-5所示的方向上是内件组件200的下部部分，环形第二节段216在图4-5中所示的方向上是内件组件200的上部部分。第二节段216或内件组件200的上部部分也可以称为引导部分，并且当在打开位置与闭合位置之间移动时可以用于引导阀塞26。替代地，内件组件200的第一节段214和第二节段216可以是分开的刚性部件。例如，第一214可以是阀笼，第二部分216可以是可连接阀笼/第一节段214的阀笼保持件。

多个第一开口230被形成在本体202的内表面208中，并且可以用作内件组件200的入口或出口，这取决于控制阀10具有“向上流动”(从内表面208流到外表面210)还是“向下流动”(从外表面210流到内表面 208)构造。多个第二开口240被形成在本体202的外表面210中，并且可以用作内件组件100的入口或出口，与第一开口230相对，这取决于控制阀10具有“向上流动”还是“向下流动”构造。在所示的示例中，第一和第二开口230、240形成在本体202的第一部分213中。

每个第一开口230通过对应的流体通道250与对应的第二开口240 流体连通，对应的流体通道250被形成为穿过本体202并在第一开口230 与第二开口240之间延伸。在所示的示例中，形成流体通道，并且流体通道穿过本体202的第一节段214和第二节段216并且具有至少一个径向延伸穿过本体202的第一部分252和至少一个纵向延伸穿过本体202的第二部分254。通道250也可以具有一个或多个弧形部分256，其与通道250的各个线性部分互连。通过流体通道250的流体流量的压力经由来自通道壁的阻力来减小。附加的直接压降分级也可以用流体通道250内的固定的缩聚/扩展来施加。流体通道250可以具有任何横截面形状、变化的横截面形状和/或尺寸/面积、多个方向变化等，以根据需要表征通过流体通道250的流体流量。

在操作中，取决于控制阀10的流量构造，流体进入第一开口230或第二开口240，并且流过流体通道250到达对应的第一开口230或第二开口 240。

虽然上面已经描述了各种实施例，但是本公开不意图限于此。可以对所公开的实施例进行变化，这些变化仍然在所附权利要求的范围内。