流量控制阀的制作方法

本发明涉及一种阀，更具体地涉及一种即使在高温高压条件下也可以控制管道内的液体或气体的流量的圆柱形圆片阀。

背景技术：

数百年来，阀以许多不同方式用于控制流体/气体的流量。随着流体技术的发展，尤其是工业革命以来，已经发现了阀的诸多不同用途。一些用途包括具有由计算机控制的控制器的气动或马达驱动致动。但是，总体来说，伴随着下述一些基本管路，阀的基本流设计一直保持相对恒定。

目前，使用的阀各种各样。其中一种就是闸阀。闸阀也称为提升阀，是一种通过将圆形或矩形门/楔块提升至流体路径之外而打开的阀。闸阀通常包括称之为闸的圆盘或片。所述圆盘或片垂直于包含流体/气体的管道安装。往复致动引导闸上下移动至阀座内，以打开流路完全流通或关闭流路。

使用的另一种阀是球型阀。球型阀非常适合用于限流，但会降低流动能力。通过球型阀的流路是扭曲的，因此，针对给定的尺寸，这种阀允许通过的流体流量不像其它基本阀设计中那样多。

还有一种使用的阀是球阀，这是现在最常用的阀。在球阀中，阀致动器由阀杆连接至阀内侧的球。所述球具有在其内部从一侧钻穿至另一侧的大孔。旋转所述球允许这个孔与进入或出去的流路对齐。在关闭位置，球的开口旋转至与流路垂直并完全切断流体流。

目前使用的阀还有一种是止回阀。止回阀的典型实例是隔膜止回阀，其利用了设置为形成常闭阀的柔性橡胶隔膜。上游侧的压力必定比下游侧的压力高出一定值——即所谓的压力差，以使止回阀打开以允许流通过。一旦正压力消失，隔膜自动屈曲回其初始关闭位置。上游侧的压力必定比下游侧的压力高出一定值，即所谓的压力差，以使止回阀打开以允许流通过。一旦正压力消失，隔膜自动屈曲回其初始关闭位置。

上述所有阀均具有由于流方向改变而对流产生阻力的缺点。例如，在球阀或闸阀中，当阀没有完全打开时，会改变流的角度。

因此，需要提供一种能够克服现有技术上述缺陷的流量控制装置。

发明目的

本发明的一个目的在于提供一种流量控制阀，其即使在高温高压条件下也能控制从中通过的液体/气体的流量。

本发明的另一个目的在于提供一种流量控制阀，其对从中通过的液体/气体提供适当的力，并使流在出口处均匀分布。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种流量控制阀。所述流量控制阀包括圆柱形主体、活塞、至少一个流体密封件、手柄及螺母。

所述圆柱形主体连接在管道的入口和出口之间，用于控制从中通过的液体/气体的流量。所述圆柱形主体包括法兰等连接件，该连接件装配在所述圆柱形主体的两端，用于装配到所述管道的入口和出口内。所述圆柱形主体包括居中地构造在所述圆柱形主体上的狭缝，以及构造在所述圆柱形主体内部的第一盘。所述第一盘包括构造在其中的至少一个腔。所述第一盘为通过铸造/机加工等方式形成的所述圆柱形主体的一体部分。所述第一盘通过过盈配合、焊接及树脂粘合中的任意一种方法而被固定在所述圆柱形主体的内径上。

所述第一盘选自固定盘和飞盘中的任意一种。所述飞盘包括构造在其上的至少两个引导孔。所述飞盘适于响应管路流体压力而往复运动。包括所述飞盘的所述圆柱形主体设计为包括桥板。所述桥板包括固定在其上的至少两个引导销，以通过在所述至少两个孔内滑动而允许所述飞盘往复运动。

所述活塞装配在所述圆柱形主体内以在其中移动。所述活塞包括居中构造在其上的孔、和构造在其内部的第二盘。所述孔适于与所述圆柱形主体上的所述狭缝重合。所述第二盘构造为倚靠在所述第一盘上并在两个盘之间留有间隙。所述第二盘为通过铸造/机加工等方式形成的所述活塞的一体部分。所述第二盘通过过盈配合、焊接及树脂粘合中的任意一种方法而固定在所述活塞的内径上。所述第一盘和所述第二盘为扁平的圆形金属盘。

所述第二盘包括构造在其中的至少一个腔。所述第二盘可以响应于活塞移动而进行圆周运动，从而使所述至少一个腔彼此部分对齐、完全对齐或完全不对齐，用以控制从所述管道入口至所述出口的、从流量控制阀中通过的流体/气体的流量。

所述至少一个流体密封件设置在所述圆柱形主体的内径和所述活塞的第二盘之间。所述手柄适于借助穿过所述圆柱形主体上的狭缝进入所述活塞的孔内而将所述活塞和所述圆柱形主体互相连接。所述手柄可以通过使其与所述活塞一起移动的手动装置或致动设备中的任意一种而移动，从而引起所述第二盘的圆周运动。所述螺母适于将所述活塞锁定在所述圆柱形主体内。所述螺母固定在所述圆柱形主体内部的轴承的顶部。所述轴承螺纹设置在所述圆柱形主体内部的所述活塞的顶部。

附图说明

结合附图阅读以下说明书，本发明的目的和优势将会更加清楚，其中：

图1a示出根据本发明的流量控制阀；

图1b示出图1a的流量控制阀的截面图；

图2a、2b和2c分别示出具有图1a的流量控制阀的一体式的第二盘的活塞的主视图、俯视图和仰视图；

图3示出图1a的流量控制阀的流体密封件；

图4示出图1a的流量控制阀的手柄；

图5示出图1a的流量控制阀的螺母；

图6a和6b分别示出图1a的流量控制阀的第一盘/第二盘的双腔和四腔变型；

图7a示出图1a的流量控制阀的固定盘的三维视图；

图7b示出图1a的流量控制阀的飞盘的主视图；

图8a示出根据本发明可选实施例的、具有作为第一盘的飞盘的流量控制阀的截面图；

图8b示出安装在图8a的流量控制阀的桥板上的引导销的放大图；

图8c示出包括图8a的流量控制阀的桥板和引导销的圆柱形主体的俯视图；

图9a示出根据本发明的流量控制阀的完全打开状态；

图9b示出根据本发明的流量控制阀的完全关闭状态；以及

图9c示出根据本发明的流量控制阀的部分打开状态。

具体实施方式

如以下优选实施例中所描述的本发明，实现了前述的本发明目的，并克服了与现有技术、工艺和方法相关的问题和缺陷。

本发明提供一种流量控制阀。所述流量控制阀即使在高温高压条件下也可以控制从中通过的液体/气体的流量。所述流量控制阀对从中通过的液体/气体提供适当的力，并使流在出口处均匀分布。

参见图1a-9c，图中示出根据本发明的流量控制阀100(以下简称阀100)。阀100连接在管道(未示出)的入口(未示出)与出口(未示出)之间，用于控制从阀中通过的液体/气体的流量。具体地，阀100为圆柱形圆片阀，其连接至从燃料管道、水管道、气管道、半固态流体管道、灌溉管道等中选定的管道。阀100包括圆柱形主体20、活塞40、至少一个流体密封件50、手柄60以及螺母80。

圆柱形主体20适于连接在管道的入口和出口之间，用于控制从流量控制阀中通过的液体/气体的流量。具体地，圆柱形主体20通过法兰等连接件110而螺纹连接在管道的入口与出口之间。更具体地，圆柱形主体20包括构造在圆柱形主体20的两端(未标出)的内径(未标出)上的螺纹(未标出)，用于将连接件110螺纹装配在圆柱形主体的两端。

圆柱形主体20包括：狭缝12，其居中地构造在圆柱形主体20上；以及第一盘/片14(以下称“第一盘14”)，其构造在圆柱形主体20内部。狭缝12沿x轴线居中地构造在圆柱形主体20上，仅占据四分之一弧段。具体地，当圆柱形主体20竖直放置时，狭缝12如图8a所示看上去是水平的。在一个实施例中，圆柱形主体20和第一盘14由不锈钢或本领域已知的具有良好强度的其它任意合适的材料制成。

第一盘14选自固定盘14a和飞盘/浮动盘14b中的任一者，并且包括构造在盘中的至少一个腔10。固定盘14a为不可移动的盘，而飞盘14b能够在限制其轴向/旋转运动的同时往复运动。飞盘14b响应于管路流体压力往复运动。飞盘14b包括构造在其上的至少两个引导孔14b0。在飞盘14b的情况下，圆柱形主体20设计为包括桥板16。桥板16包括固定在其上的至少两个引导销16b0，从而通过使所述至少两个引导销在至少两个孔14b0中滑动而允许飞盘14b往复运动。在一个实施例中，桥板16为圆柱形主体20的扁平的一体部分(参见图8a-8c)。

具体地，第一盘14构造在圆柱形主体20的内径上。更具体地，第一盘14能够通过铸造/机加工等方法而构造为圆柱形主体20的同质/一体部分，或者通过从过盈配合、焊接及树脂粘合等方法中选定的任一种方法而被固定在圆柱形主体20上。更特别地，固定盘14a通过铸造/机加工等方法形成为圆柱形主体20的一体部分，飞盘14b固定在桥板16上，至少两个引导孔14b0与至少两个引导销16b0对齐，以允许飞盘14b滑动。

活塞40为中空的圆柱体，其被装配在圆柱形主体20内部用以在该圆柱形主体中移动。活塞40能够在圆柱形主体20内进行轴向移动。活塞40包括：孔32，其居中地构造在活塞40上；以及第二盘/片34(以下称“第二盘34”)，其构造在活塞40内部，从而当活塞40被装配在圆柱形主体20内部时，孔32与狭缝12重合，并且第二盘34倚靠着第一盘14并在两个盘之间留有间隙(未示出)。在一实施例中，第一盘14和第二盘34之间的间隙为0.5毫米。具体地，第二盘34通过铸造/机加工等方法而构造为活塞40的同质/一体部分，或者通过过盈配合、焊接及树脂粘合等方法中的任一种方法而被固定在活塞40上。

第二盘34包括构造在其中的至少一个腔30，该至少一个腔对应于第一盘14上的至少一个腔10。特别地，第一盘14和第二盘34为扁平的圆形金属盘，它们具有相同数量的腔，用于精确控制从中流过的流体/气体的流量。在一实施例中，在不要求流在出口处均匀分布的情况下，使用盘14、34仅具有一个腔的阀100，在这类情形下，腔径向覆盖盘的不超过50％的部分。在另一实施例中，在被用于工厂、如造纸厂中时，要在不降低流速和压力的前提下以独特方式处理大量流体，此时使用的阀100包括具有多个腔的盘14、34，所述多个腔是如图6a和6b所示的、等距分隔的两个腔和四个腔。取决于流量要求和最终用途，所述多个腔也可以在形状和尺寸上变化。

第二盘34能够响应于活塞40的移动而进行圆周运动。这样，第二盘34的移动受活塞40移动的限制。由于圆周运动，第二盘34在第一盘14上方滑动，从而使至少一个腔10、30彼此部分对齐、完全对齐或者完全不对齐，用以控制从管道入口流至出口的、从流量控制阀中通过的流体/气体的流量。盘14、34之间的间隙便于第二盘34容易地移动。当至少一个腔10、30完全对齐时，阀100处于完全打开状态(参见图9a)，以允许流体/气体以受控速率流动；当至少一个腔10、30完全不对齐时，阀100处于完全关闭状态(参见图9b)，以防止流体/气体流动，从而控制流体/气体的流量。当至少一个腔10、30部分对齐时，阀100处于部分打开状态，如图9c所示。

圆柱形主体20和活塞40具有夹设在二者之间的至少一个流体密封件50(以下称“流体密封件50”)，用于防止流体/气体从中泄露。具体地，流体密封件50设置在圆柱形主体20的内径与活塞40的第二盘34之间。在一实施例中，取决于应用，流体密封件50选自o形环、扁平环、u形杯状密封件等中的任一者，并且由选自石墨、合成材料、树脂粘合材料及本领域已知的其它任何合适材料中的任一者制成。

手柄60适于借助通过圆柱形主体20上的狭缝12进入活塞40的孔32内而使活塞40和圆柱形主体20互相连接。具体地，手柄60借助通过圆柱形主体20上的狭缝12而螺纹装配在活塞40的孔32内。但是，应当理解的是，手柄60可以通过本领域已知的其它任意合适方式装配。手柄60可以通过使其与活塞40一起移动的手动装置(未示出)或致动器设备(未示出)而移动，从而引发第二盘34的所述圆周运动。在一实施例中，手柄60能够附接探针(未示出)或致动器(未示出)，或被探针或致动器替换，以利用自动控制器(未示出)实现自动化。利用手柄60上的探针能够精确控制阀100。

活塞40的轴向载荷由轴承70、如止推轴承承受。在圆柱形主体20内部，轴承70螺纹设置在活塞40的顶部。

在圆柱形主体20内部，螺母80(也被称为压紧螺母或锁紧螺母)固定在轴承70的顶部。螺母80适用于将活塞40锁定在圆柱形主体20内部，从而保持活塞40在圆柱形主体20内部的位置不变。具体地，螺母80在其外径(未标出)上具有圆环螺纹(未示出)，用于在正确压力下被螺纹固定在圆柱形主体20内侧。螺母80的加工面为精加工，并且包括其中构造有狭缝(未标出)的锥形孔(未标出)。狭缝穿过锥形孔的中心以将该区域与螺母80的环分离，并因此扩张以利用锥形销(未示出)将螺母80锁定就位。狭缝还为螺母80提供弹性，以抵抗高压和振动。

本发明的优势

1.阀100设计为在高压和极端温度下运行。

2.阀100既能够用在具有较大横截面的较大型管道内，也能用在针对火箭和太空交通工具的燃油喷射系统的管道中，从而以适当力及均等分配流和压力地将流体在出口处、在各侧(360°)从至少一个腔排出。

3.阀100从0到1的打开和关闭仅需手柄60转动1/4圈来实现。在盘14、34具有多个腔的情况下，手柄60的横向移动甚至更少。阀100的打开和关闭还能通过螺丝或通过利用电、磁或气动系统等的自动化而容易地分界。

4.在阀100完全打开的状态下，管路压力不降低。阀法兰的开口是管道的截面区域，且因此流量在任何压力下都不会减少。

5.阀100能够以特定时间间隔运行。

6.与因例如流方向变化而对流施加阻力的当前所用系统、例如其中流的角度在阀没有完全打开时改变的球阀和闸阀不同，盘14、34上的至少一个腔10、30提供了改进的流，其可以根据不同需要、通过增加用于输送的腔的数量而进一步增强。

7.阀100可以为空气套、喷射等产生燃烧。可选地，可以接合软件程序以准确显示进入发动机中的流体的压力大小和输送量，以及像流速计一样随着加速和减速持续地显示发动机中的燃烧情况。

8.阀100能够气动和水动地使用，作为燃烧器和分配器。一般来说，燃烧器是一种燃料(在施加压力时)从各个所需方向等同地等量输送出来的系统。燃料从初始状态传送以进一步反应。加压燃料必定会提高功效。

为了解释和说明，提供了对本发明具体实施方式的以上描述。以上描述并非旨在穷尽或将本发明限制为所述公开的确切形式，并且显而易见地，根据上文的教导，可以采用多种修改和变型。选择并描述这些实施例的目的是为了更好地解释本发明原理及其实际应用，从而使本领域其他技术人员可以更好地应用适合于特定用途、具有各种修改的本发明的各种实施例。应当理解的是，根据环境所建议或提供的具体情况，可以进行各种省略及等同物的替代，但其旨在在不偏离本发明主旨和范围的情况下涵盖该应用或实施方式。