一种高压差低噪声v形球流量自动调节阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压差低噪声V形球流量自动调节阀，包括阀体、设置在阀体内的V形球阀芯和用于带动V形球阀芯转动的阀杆，还包括出口压力传感器，用于检测V形球阀芯出口处的压力；进口压力传感器，用于检测V形球阀芯进口处的压力；控制器，用于接收远程流量控制信号，并在远程流量控制信号不变时，根据出口压力传感器和进口压力传感器反馈的压力信号变化量，调节V形球阀芯的开启或关闭角度。本发明所提供的V型调节阀通过实时检测V形球阀芯进口和出口处的压力信息，并结合远程流量控制信号，利用控制器实时控制V形球阀芯的开启或关闭角度，从而实现负载变化时的流量自动调节功能。
【专利说明】
-种高压差低噪声V形球流量自动调节阀
技术领域
[0001] 本发明设及流量调节阀设备领域，特别是设及一种高压差低噪声V形球流量自动 调节阀。
【背景技术】
[0002] 在石油、化工、深海潜水控制系统中，由于V形调节球阀具有较大的可调比，一般介 于300:1~200:1之间，V形调节球阀的V形球阀忍在动作过程中，球面上的V型切口与阀座之 间可形成有效的剪切作用，加上直通式的流道结构，十分适合于对纤维介质、浆料、粉末W 及其他流体、气体和蒸汽的控制，因此，V形调节球阀在石油、化工、深海潜水等装置上的应 用日趋广泛。
[0003] 目前所使用的V形调节球阀，在低压差环境中使用时，效果较好，然而，当应用于 SMPa压差左右的工况时，容易出现闪蒸、空化现象而引起流体动力噪声和气体动力噪声。
[0004] 现有技术中，为了解决上述噪声问题，采用在V形调节球阀内设置降噪孔的方式降 噪，采用1~20层直径为3~18mm的孔，间隔2~IOmm的均匀分布的孔板进行多级降压和降 噪;或者采用降噪压圈并在降噪压圈上均匀设置降噪孔的方式进行降噪。
[0005] 然而，由于V形调节阀的射流随着开启角度的变化W及本身结构的非对称性，导致 阀口的射流及流速分布并不是均匀的，因此，现有技术中，采用均匀分布的小孔进行降压和 降噪，效果不明显。
[0006] 另外，对于V形调节阀而言，在高压差作用下，由于V形球阀忍所受到的工作介质推 力直接传递到阀杆上，因此阀杆承受着很大的侧向力，导致V形球阀的V形球阀忍在开启时 需要施加很大的扭矩，可能导致阀杆卡死。
[0007] 同时，现有技术中的V形调节阀均采用填料的密封型式，当阀杆频繁动作时，填料 磨损导致液体泄漏，维修时，须将设备拆开后，再次梓紧填料压盖，浪费时间，人力成本增 加。
[000引另一方面，现有技术中的V形调节阀，通常采用压力机械式反馈，控制精度低，调节 特性单一，且不能进行远程控制，无法自动补偿阀口的非线性流量特性。
[0009] 因此，如何降低V形球流量自动调节阀的噪声，是本领域技术人员目前需要解决的 技术问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种高压差低噪声V形球流量自动调节阀，该高压差低噪声V 形球流量自动调节阀能够根据流道系统负载的变化，自动调节V形球阀忍的开启、关闭角 度，实现流量的自动调节。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
[0012] -种高压差低噪声V形球流量自动调节阀，包括阀体、设置在所述阀体内的V形球 阀忍和用于带动所述V形球阀忍转动的阀杆，还包括：
[0013] 出口压力传感器，用于检测所述V形球阀忍出口处的压力；
[0014] 进口压力传感器，用于检测所述V形球阀忍进口处的压力；
[0015] 控制器，用于接收远程流量控制信号，并在所述远程流量控制信号不变时，根据所 述出口压力传感器和所述进口压力传感器反馈的压力信号变化量，调节所述V形球阀忍的 开启或关闭角度。
[0016] 优选的，所述阀体内还设有消声板，所述消声板上开设有供流体流通的若干小孔， 所述小孔呈扇形排列，并且所述小孔由靠近所述V形球阀忍最小开度处向远离所述V形球阀 忍最小开度处，排列逐渐稀疏，孔径逐渐增大。
[0017] 优选的，所述消声板包括位于所述V形球阀忍进口处的至少一块进口消声板和位 于所述V形球阀忍出口处的至少一块出口消声板。
[0018] 优选的，所述进口消声板和所述出口消声板均为=块，并且位于中间位置的所述 进口消声板与位于两侧的所述进口消声板的小孔排列错位角度为160-180%位于中间位置 的所述出口消声板与位于两侧的所述出口消声板的小孔排列错位角度为160-180°。
[0019]优选的，所述小孔的孔径为2-8mm，相邻所述小孔的间隔为5-20mm。
[0020] 优选的，所述控制器具体用于：
[0021] 当远程流量控制信号、所述出口压力传感器检测反馈的压力信号或所述进口压力 传感器反馈的压力信号发生变化时，根据流量公式y =A', V立^控制所述V形球阀忍的开启 或关闭角度，其中，Q为流量、Kv为所述V形球阀忍不同开口角度下的流量系数值、AP为压力 变化值。
[0022] 优选的，所述V形球阀忍的上、下两端分别卡接有起横向限位作用的上压环和下端 盖，所述上压环与所述阀体之间W及所述下端盖与所述阀体之间均为密封连接，所述上压 环与所述阀杆之间密封套接。
[0023] 优选的，所述上压环与所述阀杆之间设有V型密封环，所述V型密封环的开口处的 一侧与所述上压环密封连接，另一侧与所述阀杆密封连接。
[0024] 优选的，所述V型密封环的开口处还设有0型密封圈，所述0型密封圈的直径大于所 述V型密封环的开口处最大宽度。
[0025] 优选的，所述V型密封环的个数为两个，两个所述V型密封环之间设有起间隔作用 的环形垫片。
[0026] 本发明所提供的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，包括阀体、设置在所述阀体 内的V形球阀忍和用于带动所述V形球阀忍转动的阀杆，还包括出口压力传感器，用于检测 所述V形球阀忍出口处的压力;进口压力传感器，用于检测所述V形球阀忍进口处的压力;控 制器，用于接收远程流量控制信号，并在所述远程流量控制信号不变时，根据所述出口压力 传感器和所述进口压力传感器反馈的压力信号变化量，调节所述V形球阀忍的开启或关闭 角度。该V型调节阀通过实时检测所述V形球阀忍进口和出口处的压力信息，并结合远程流 量控制信号，利用所述控制器实时控制所述V形球阀忍的开启或关闭角度，当远程流量控制 信号不变，而流道系统负载发生变化时，则所述进口压力传感器和所述出口压力传感器反 馈的压力信号发生变化，运时根据压力变化的大小，来改变所述V形球阀忍的开启、关闭角 度的大小，从而实现负载变化时的流量自动调节功能。
【附图说明】
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述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 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0028] 图1为本发明所提供的高压差低噪声V形球流量自动调节阀一种【具体实施方式】的 主视图；
[0029] 图2为图1所示V形球流量自动调节阀的部分剖切俯视图；
[0030] 图3为图1所示V形球流量自动调节阀的左视图；
[0031] 图4为图1所示V形球流量自动调节阀的消声板小孔排列位置图；
[0032] 图5为图1所示V形球流量自动调节阀的I部分的放大结构示意图；
[0033] 其中：1-阀体、2-V形球阀忍、3-下端盖、4-0型圈、5-波形弹黃、6-1-第一进口消声 板、6-2-第二进口消声板、6-3-第S进口消声板、6-4-第一出口消声板、6-5-第二出口消声 板、6-6-第S出口消声板、7-上压环、8-阀杆、9-减摩环、10-上压盖、11-支架、12-1-进口压 力传感器、12-2-出口压力传感器、13-手动操作器、14-电动静液扭矩器、15-控制器、16-0型 密封圈、17-V型密封环、18-环形垫片。
【具体实施方式】
[0034] 本发明的核屯、是提供一种高压差低噪声V形球流量自动调节阀，该高压差低噪声V 形球流量自动调节阀能够自动调节V形球阀忍的开启、关闭角度，实现流量的自动调节，控 制精度显著提高。
[0035] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】 对本发明作进一步的详细说明。
[0036] 请参考图1至图5,图1为本发明所提供的高压差低噪声V形球流量自动调节阀一种
【具体实施方式】的主视图；图2为图1所示V形球流量自动调节阀的部分剖切俯视图；图3为图1 所示V形球流量自动调节阀的左视图；图4为图1所示V形球流量自动调节阀的消声板小孔排 列位置图；图5为图1所示V形球流量自动调节阀的I部分的放大结构示意图。
[0037] 在该实施方式中，高压差低噪声V形球流量自动调节阀包括阀体1、设置在阀体1内 的V形球阀忍2和用于带动V形球阀忍2转动的阀杆8，V形球阀忍2在转动的过程，V形球阀忍2 与流道之间的开口大小发生变化，进而使得阀体1内的流道流量改变。
[0038] 该V形球流量自动调节阀还包括：
[0039] 设置在阀忍2出口处的出口压力传感器12-2，用于检测V形球阀忍2出口处的压力；
[0040] 设置在阀忍2进口处的进口压力传感器12-1，用于检测V形球阀忍2进口处的压力；
[0041] W及控制器15,用于接收远程流量控制信号，并在远程流量控制信号不变时，根据 出口压力传感器12-2和进口压力传感器12-1反馈的压力信号变化量，调节V形球阀忍2的开 启或关闭角度。
[0042] 该V形球流量自动调节阀通过实时检测V形球阀忍2进口和出口处的压力信息，并 结合远程流量控制信号，利用控制器15实时控制V形球阀忍2的开启或关闭角度，当远程流 量控制信号不变，而流道系统负载发生变化时，则进口压力传感器12-1和出口压力传感器 12-2反馈的压力信号发生变化，运时根据压力变化的大小，来改变V形球阀忍2的开启、关闭 角度的大小，从而实现负载变化时的流量自动调节功能。
[0043] 具体的，该V形球流量自动调节阀还包括手动操作器13,和用于为所述阀杆8提供 扭矩的电动静液扭矩器14,阀杆8上方依次穿过手动操作器13和电动静液扭矩器14的中屯、， 手动操作器13和电动静液扭矩器14的外壳通过支架11与阀体1固定在一起;控制器15则通 过螺钉固定在手动操作器13的外壳上。控制器15接受远程流量控制信号，根据压力传感器 反馈的压力信号，给电动静液扭矩器14发出驱动控制指令，使其带动阀杆8和V形球阀忍2运 动，使阀忍2打开或关闭一定的角度，从而使调节阀的流量达到要求的流量。
[0044] 优选的，手动操作器13还包括供操作者握持的转盘。
[0045] 进一步，阀体1内还设有消声板，消声板上开设有供流体流通的若干小孔，根据V形 球阀忍2射流水平方向的非对称性，小孔呈非对称扇形排列，并且小孔由靠近V形球阀忍2最 小开度处向远离V形球阀忍2最小开度处，排列逐渐稀疏，孔径逐渐增大，如图4所示。
[0046] 消声板中小孔的排列原则为，靠近V形球阀忍2最小开度处的小孔孔径和密度相配 合，旨在降低流体的流动速度，而远离V形球阀忍2最小开度处的小孔孔径和密度相配合，旨 在增加流体的流动速度，使得在V形球阀忍2逐渐开启的过程中，流道中的流体流动速度均 匀，避免形成縱满，降低噪声。
[0047] 具体的，消声板包括位于V形球阀忍2进口处的至少一块进口消声板和位于V形球 阀忍2出口处的至少一块出口消声板，即V形球阀忍2的出口和进口处均设有至少一块消声 板。
[0048] 优选的，为了保证消声效果，进口消声板和出口消声板均为=块，并且位于中间位 置的进口消声板与位于两侧的进口消声板的小孔排列错位角度为160-180%位于中间位置 的出口消声板与位于两侧的出口消声板的小孔排列错位角度为160-180°。
[0049] 上述设置中，进口消声板包括依次排列的第一进口消声板6-1、第二进口消声板6- 2和第S进口消声板6-3,其中，优选的，第一进口消声板6-1与第S进口消声板6-3的排列方 向相同，而第二进口消声板6-2与第一进口消声板6-1或第S进口消声板6-3相互错开160° - 180°安装，180°为最优选择;同样的，出口消声板包括依次排列的第一出口消声板6-4、第二 出口消声板6-5和第S出口消声板6-6，其中，优选的，第一出口消声板6-4与第S出口消声 板6-6的排列方向相同，而第二出口消声板6-5与第一出口消声板6-4或第S出口消声板6-6 相互错开160° -180°安装，180°为最优选择。
[0050] 如此安装消声板，可W使得阀腔内的介质压力和速度分布趋于均匀，不会出现旋 满区域，避免了介质流动不均匀导致的振动和噪声。
[0051 ] 具体的，小孔的孔径为2-8mm，相邻小孔的间隔为5-20mm。
[0052] 运里需要说明的是，上述消声板的安装方式和角度W及小孔的孔径和间隔仅为优 选方案，其他将消声板的小孔设置为非均匀排列的小孔排列方式亦可，同样的，将不同出口 消声板或进口消声板错开排列的角度，W及出口消声板或进口消声板的个数亦为优选方 案，出、进口消声板的个数也可W均为两块或四块，错位排列的消声板也可W为位于两侧的 消声板，不局限于本实施例所给出的方案。
[0053] 更进一步，V形球阀忍2的上、下两端分别卡接有起横向限位作用的上压环7和下端 盖3,上压环7与阀体I之间W及下端盖3与阀体I之间均为密封连接，上压环7与阀杆8之间密 封套接。当该调节阀处于关闭状态时，V形球阀忍2所受进、出口压力差作用下的推力，通过 下端盖3和上压环7传递到阀体1上，而阀杆8不承受侧向力，故在高压差情况下（5M化压差） 不存在由于承受侧向力导致的阀杆8卡死，同时也减小了调节阀在开启时的摩擦力矩。
[0054] 另外，对下端盖3对应的，该调节阀还包括与支架11连接用于限制阀杆8移动的上 压盖10,并且上压盖10与阀杆8之间设有用于减少摩擦的减摩环9。
[0055] 另一方面，为了增强上压环7与阀杆8之间的密封效果，上压环7与阀杆8之间设有V 型密封环17，V型密封环17的开口处的一侧与上压环7密封连接，另一侧与阀杆8密封连接。 [0化6] 进一步，V型密封环17的开口处还设有0型密封圈16,0型密封圈16的直径大于V型 密封环17的开口处最大宽度。即0型密封圈16的直径应当略大于V型密封环17的开口尺寸， 使得0型密封圈16对V型密封环17具有一定的支撑作用，即0型密封圈16在安装完成后具有 一定的弹性变形。
[0057] 优选的，V型密封环17的个数为两个，两个V型密封环17之间设有起间隔作用的环 形垫片18,起到双重密封的效果，两个V型密封环17的开口方向相同。当然，V型密封环17的 个数不局限于两个，不考虑成本和结构复杂性的前提下，也可W为=个或者更多个数。
[0058] 上述阀杆8处的密封装置采用V形密封环和0形密封圈构成的组合密封型式，V形密 封环的开口侧朝向高压侧；当介质压力高时，在介质压力作用下，使V形开口的两侧，即内、 外圈分别与阀杆8和上压环7压紧，从而保证高压时的密封性能；当介质压力较低时，则靠0 形密封圈的安装变形使V形开口的内、外圈分别与阀杆8和上压环7压紧，从而保证低压时的 密封性能，同时也能保证磨损后的密封性能。
[0059] 另外，控制器15具体用于：当远程流量控制信号、出口压力传感器12-2检测反馈的 压力信号或进口压力传感器12-l反馈的压力信号发生变化时，根据流量公式e = 馬^^/Ii^控 审IjV形球阀忍2的开启或关闭角度，其中，Q为流量、Kv为V形球阀忍2不同开口角度下的流量 系数值、AP为压力变化值，AP即为进口压力传感器12-1与出口压力传感器12-2测得压力 的差值。
[0060] 具体的，该自动调节阀，进口压力传感器12-1和出口压力传感器12-2分布安装在 阀体1上靠近法兰盘的位置，W保证两个压力传感器能够采集到稳定可靠的压力信号；同 时，出口消声板和进口消声板可W采用工程塑料加工，不仅能起到降噪，还能吸收部分的流 体冲击振动。
[0061] 另外，下端盖3与阀体1之间、上压环7与阀体1之间均设有两道0型圈4实现静，0型 圈4与阀体1之间设有波形弹黃5,0型圈4在波形弹黃5的作用下，紧紧地压在V形球阀忍2上， W保证调节阀关闭时的密封性能。
[0062] 本实施例所提供的V形球流量自动调节阀的工作原理为：
[0063] 正常工作时，先给调节阀通电；当控制器15接受到流量控制信号为零时，控制器15 发出指令，控制电动静液扭矩器14转动，使V形球阀忍2处于关闭位置;当控制器15采集到流 量控制信号大于零时，控制器15依次采集进、出口压力传感器12-2反馈的压力信号，根据流 量公式O = K,进行调节阀开度计算，然后控制电动静液扭矩器14转动，带动阀杆8旋 转，阀杆8再带动V形球阀忍2旋转到相应位置，完成一次控制循环，然后控制器15再开始采 集流量控制信号和进、出口压力传感器12-2反馈的压力信号，根据流量公式谷=K.进 行调节阀开度计算，如果流量控制信号和压力信号发生变化则计算的调节阀开度发生了变 化，则控制电动静液扭矩器14转动，带动阀杆8旋转，阀杆8再带动V形球阀忍2旋转到相应位 置;如此反复运行，直到调节阀关闭电源为止。
[0064] 本实施例所提供的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，阀体1可W采用一体式结 构，结构简单，泄漏点位少，加工方便；同时，该调节阀采用小孔消声板对进、出口产生的流 体噪声进行消除，从而具有噪声低、振动小的特点；V形球阀忍2具有等百分比流量调节特 性，使得阀口在最小和最大开度附近时，流量调节更易于稳定;采用压力传感器进行压力反 馈，当负载发生变化时，调节阀能够及时做出调节，从而保证阀的输出流量保持不变。
[0065] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0066] W上对本发明所提供的高压差低噪声V形球流量自动调节阀进行了详细介绍。本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，W上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核屯、思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可W对本发明进行若干改进和修饰，运些改进和修饰也落 入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种高压差低噪声V形球流量自动调节阀，包括阀体（1)、设置在所述阀体（I)内的V 形球阀忍(2)和用于带动所述V形球阀忍(2)转动的阀杆(8)，其特征在于，还包括： 出口压力传感器（12-2)，用于检测所述V形球阀忍(2)出口处的压力； 进口压力传感器（12-1)，用于检测所述V形球阀忍(2)进口处的压力； 控制器(15)，用于接收远程流量控制信号，并在所述远程流量控制信号不变时，根据所 述出口压力传感器（12-2)和所述进口压力传感器（12-1)反馈的压力信号变化量，调节所述 V形球阀忍(2)的开启或关闭角度。2. 根据权利要求1所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述阀体 (1)内还设有消声板，所述消声板上开设有供流体流通的若干小孔，所述小孔呈扇形排列， 并且所述小孔由靠近所述V形球阀忍(2)最小开度处向远离所述V形球阀忍(2)最小开度处， 排列逐渐稀疏，孔径逐渐增大。3. 根据权利要求2所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述消声 板包括位于所述V形球阀忍（2)进口处的至少一块进口消声板和位于所述V形球阀忍（2)出 口处的至少一块出口消声板。4. 根据权利要求3所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述进口 消声板和所述出口消声板均为=块，并且位于中间位置的所述进口消声板与位于两侧的所 述进口消声板的小孔排列错位角度为160-180°，位于中间位置的所述出口消声板与位于两 侧的所述出口消声板的小孔排列错位角度为160-180°。5. 根据权利要求4所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述小孔 的孔径为2-8mm，相邻所述小孔的间隔为5-20mm。6. 根据权利要求1所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述控制 器(15)具体用于： 当远程流量控制信号、所述出口压力传感器(12-2)检测反馈的压力信号或所述进口压 力传感器（12-1)反馈的压力信号发生变化时，根据流量公式障制所述V形球阀 忍（2)的开启或关闭角度，其中，Q为流量、KV为所述V形球阀忍(2)不同开口角度下的流量系 数值、AP为压力变化值。7. 根据权利要求1至6任意一项所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在 于，所述V形球阀忍(2)的上、下两端分别卡接有起横向限位作用的上压环(7)和下端盖(3)， 所述上压环(7)与所述阀体（1)之间W及所述下端盖(3)与所述阀体（1)之间均为密封连接， 所述上压环(7)与所述阀杆(8)之间密封套接。8. 根据权利要求7所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述上压 环(7)与所述阀杆(8)之间设有V型密封环（17)，所述V型密封环（17)的开口处的一侧与所述 上压环(7)密封连接，另一侧与所述阀杆(8)密封连接。9. 根据权利要求8所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述V型密 封环（17)的开口处还设有O型密封圈（16)，所述O型密封圈（16)的直径大于所述V型密封环 (17)的开口处最大宽度。10. 根据权利要求9所述的高压差低噪声V形球流量自动调节阀，其特征在于，所述V型 密封环（17)的个数为两个，两个所述V型密封环（17)之间设有起间隔作用的环形垫片（18)。
【文档编号】F16K41/06GK105909816SQ201610291910
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】唐兵, 司国雷, 李频
【申请人】中国航天科技集团公司烽火机械厂