用于改进小流量控制的包括具有阀针的阀内件的控制阀的制作方法
【专利说明】用于改进小流量控制的包括具有阀针的阀内件的控制阀
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]不适用
[0003]关于联邦政府资助的研究/开发的声明
[0004]不适用
技术领域
[0005]本发明大致涉及一种流量控制装置，并且更具体地说涉及一种线性位移控制阀，其包括配备有独特构造的阀针的阀内件，阀针适合于以较高水平的精度和/或较宽的可调范围度来提供低端流量控制。
【背景技术】
[0006]在现有技术中，一个当前已知的控制阀包括在阀门的正常工作期间线性地移动的插塞或阀针。在这些阀门(常常称为线性位移阀门)中，插塞布置在盘形叠件(disk stack)或阀箱中并可以在盘形叠件或阀箱中移动，该盘形叠件或阀箱限定多个弯曲和/或非弯曲的流体通道。这些阀门的阀内件包括插塞和阀箱的组合。某些线性位移阀门构造用于“过塞流(over plug flow)”，其中，在流体因通过阀箱通道的流动而发生压降的情况下，流体从阀箱的外部沿径向向内地流动到阀箱的内部中。在该构造中，通过提升插塞远离阀座环来打开阀门，这允许流体从阀箱的内部流出并经由开启的阀座环离开阀门。与之相反，使插塞的座面移动成与阀座环的互补的座面密封地接合有助于阀门的闭合或截流情况。
[0007]作为过塞流的替代，其他线性位移阀门构造用于“欠塞流(underplug flow)”，其中，在流体因沿径向向外地通过阀箱流体通道的流动而发生压降的情况下，流体沿轴向向上地流动到阀箱的内部中以流到阀箱的外部。在该构造中，通过提升插塞远离前述阀座环来打开阀门，这因此允许流体流动到阀箱的内部并随后沿径向向外地流动通过阀箱的流体通道。与之相反，使插塞的座面移动成与阀座环的互补的座面密封地接合有助于阀门的闭合或截流情况。
[0008]常常使用线性位移控制阀以控制过程中的流量和压力。然而，这种控制阀具有降低其整体实用性的某些缺陷。更具体地说，在那些需要可控低流量的应用中，在很大程度上因结合在阀内件中的插塞或阀针的现有设计中的缺点，阀内件通常不能够精确地控制流量。此外，在某些应用中，控制阀中的压降严重到足以在阀针与阀箱或盘形叠件的内径部之间产生高速流动。高速流动最终侵蚀阀针的末端，由此造成与使用阀门的小流量控制相关的其它问题。因此，在线性位移控制阀的现有技术中存在如下需要:能够以较高水平的精度和/或较宽的可调范围度来提供低端流量控制。本发明解决了这种特定需要，并且将在下文更详细地描述本发明的各种特征和优点。
【发明内容】
[0009]根据本发明，提供了一种线性位移控制阀，其包括阀体且具有阀盖，该阀盖与阀体配合地接合。阀体和阀盖共同限定壳体，壳体收容包括流动控制元件和互补的阀塞或阀针在内的阀内件。阀针优选地借助于阀杆转接器附接至控制阀的可往复移动的阀杆。阀杆转接器适合于允许阀针与流动控制元件之间存在一定测量值的“浮动”，可能需要这些“浮动”来适应阀针与流动控制元件之间的任意失准。流动控制元件优选地被包括在控制阀中的内部过滤器包围。
[0010]在控制阀的阀内件中，插塞或阀针独特地构造成:使得当插塞或阀针与流动控制元件结合地使用时，阀内件能够以较高水平的精度和/或较宽的可调范围度提供低端流量控制。在示例性实施例中，阀内件的可调范围度是50至I。为了帮助增强功能，阀针(尤其是阀针的外径)优选地与流动控制元件的内径交叠，从而在阀针与流动控制元件之间提供非常紧的配合或公差。阀针与流动控制元件的内径之间的该紧公差实质地减少或消除在某些应用中可能在阀针与流动控制元件之间发生的任意高速环形流体流动，由此使阀针不易被侵蚀。
[0011]此外，阀针的大部分设置有至少一个且优选地为一连串的曲径式凹槽，该曲径式凹槽以预定形状、预定宽度和深度以及相对于彼此的预定空间关系形成在阀针中。更具体地说，每个曲径式凹槽的优选的深度均为约0.02英寸，且优选的宽度为约0.02英寸。此外，每个曲径式凹槽均优选地具有带有锐利边缘的大致方形的轮廓。
[0012]在控制阀中，形成在阀内件的阀针中的曲径式凹槽具有两个功能。在控制阀工作期间，当从第一压力级至第二压力级的压降在阀针的外径与叠件的内径之间的环形区域中产生高速时，曲径式凹槽用作使这种流动减速并由此使对阀针的侵蚀最小化的“曲径”。此夕卜，在流体因例如内部过滤器的任意损伤而被污染的情况下，最终进入阀针与流动控制元件之间(尽管采用交叠配合)的任意小颗粒通常将被圈闭在曲径式凹槽中，由此防止阀针附着或堵塞流动控制元件。这样，在阀针相对于流动控制元件移动以帮助打开和关闭控制阀期间，曲径式凹槽提供压力平衡并进一步减小阀针与流动控制元件之间的任意余流的速度，从而增强阀针与流动控制元件之间的紧公差的减少侵蚀的效果。就这一点而言，除了以上内容之外，曲径式凹槽与阀针和流动控制元件的内径之间的紧公差协作来对阀内件提供如下功能:将流体流速减小至在控制阀工作期间不会发生阀针的侵蚀的程度。
[0013]通过结合附图阅读下面的详细描述，可以最好地理解本发明。
【附图说明】
[0014]通过参考附图，本发明的这些以及其它特征将变得更加清楚，其中:
[0015]图1是根据本发明构成的线性位移控制阀的纵截面图，示出了线性位移控制阀的插塞位于闭合位置；
[0016]图2是图1所示的线性位移控制阀的透视纵截面图，示出了线性位移控制阀的插塞位于闭合位置；
[0017]图3是结合到图1和图2所示的控制阀的阀内件中的阀塞或阀针的侧视图；以及
[0018]图4是图3所示阀针的可能变型的侧视图，该阀针可以选择性地整合到图1和图2所示的控制阀的阀内件中。
[0019]在全部附图和详细描述中使用相同的附图标记表示相同的元件。
【具体实施方式】
[0020]现在参考附图，其中，附图只是为了示出本发明的优选实施例，而并不是为了限制本发明，图1是根据本发明构成的线性位移控制阀10的纵截面图。如下文将要更详细地描述那样，图1和图2所示的阀门10位于闭合或截流位置。
[0021 ] 阀门1包括限定有流入通道14和流出通道16的阀体12。流入通道14和流出通道16均与由阀体12限定的内腔或阀廊(va I ve ga11 ery) 18流体地连通。除了阀体12之外，阀门1还包括阀盖20，阀盖20附接至阀体12并将阀廊18部分地封闭起来。阀体12和阀盖20共同限定控制阀10的壳体。如图1所看到的，通过使用包括螺母和螺栓组合的机械紧固件22来优选地帮助将阀盖20附接至阀体12，但是其他附接方法被认为也落入本发明的精神和范围中。阀盖20限定有孔24，该孔24沿轴向延伸通过阀盖20，将在下文中更详细地描述孔24的使用。阀盖20的限定孔24的内表面优选地被氮化处理以使表面硬化。
[0022]在阀体12的阀廊18中布置有环形阀座环26。阀座环26限定有圆形构造的流出开口28，流出开口 28的顶端(当从图1所示的透视图观察时)被渐缩的座面30包围。阀座环26在阀体12中取向，并且尤其是在阀体12的阀廊18中取向，使得流出开口 28与流出通道16同轴地对准。如同样从图1所示的透视图中看到的，除了限定