一种降噪球阀的制作方法

1.本发明涉及阀装置技术领域，具体涉及一种降噪球阀。


背景技术：

2.供热领域用于解决二级网供热系统平衡的调节阀阀体多数采用球阀，而球阀在调节过程中极易产生“水锤”和“流致振动”等问题，究其原因是球阀开度较小时，流体冲刷光滑的球体表面产生水锤，阀球前沿锐角处开始出现流动分离，产生分离泡，流体将会裹挟气泡，而分离泡又不稳定，会不断地形成、脱离、再附，加上被困在阀门缝隙中的气体，夹杂各种水面的拍击，将会导致明显的管道振动。同时，分离泡的聚集会产生气爆，从而形成持续流体压力波。
3.阀门截流产生的流体轰鸣噪音沿水流传播，低频噪音严重影响居民的生活，致使阀门调节受到极大的限制。严重之处，球阀只能全开，从而导致阀门失去调节功能。为解决球阀截流产生较大噪音的缺陷，研究一种新型的降噪球阀就显得十分必要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种降噪球阀，该降噪球阀的噪音可以相对较小。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种降噪球阀，包括阀体和阀芯，所述阀体设置有阀腔，所述阀芯设置在所述阀腔内，且所述阀芯包括芯壳和贯穿所述芯壳的流体通道，所述流体通道的一端为进口，所述流体通道的另一端为出口，所述出口的流通面积大于所述进口。
6.采用上述的方案，在控制阀芯进行转动的过程中，出口的开度始终要大于进口，流体在通过出口流出阀芯时，流体的速度可以较小，流动可以相对平缓，噪音可以较小。尤其是在小开度的状态下，噪音的降低更为明显。
7.可选地，所述出口的所在面为非平面。
8.可选地，所述出口的所在面包括第一平面部和第二平面部，所述第一平面部和所述第二平面部呈夹角设置。
9.可选地，所述第一平面部和所述第二平面部之间的夹角范围为[90
°
，180
°
]。
[0010]
可选地，所述第一平面部和所述第二平面部均由切割所述芯壳形成。
[0011]
可选地，所述出口的所在面还包括第三平面部和曲面部，所述第三平面部和所述进口的所在面相平行，所述第三平面部和所述第一平面部相接，所述第一平面部通过所述曲面部和所述第二平面部相接。
[0012]
可选地，还包括扰流部件，所述扰流部件安装于所述阀体，并位于所述出口的下游，所述扰流部件设置有若干扰流孔。
[0013]
可选地，所述扰流部件包括扰流罩和定位筒，所述扰流罩安装于所述定位筒，所述定位筒部分位于所述阀腔内。
[0014]
可选地，所述扰流罩为平板状，或者，所述扰流罩具有朝向所述出口突出的凸板
部。
[0015]
可选地，所述定位筒设置有外螺纹，所述阀腔的内壁设置有内螺纹，所述定位筒螺纹装配于所述阀体。
附图说明
[0016]
图1为本发明所提供降噪球阀的剖面图；
[0017]
图2为阀芯的结构示意图；
[0018]
图3为图2的俯视图；
[0019]
图4为图2的一种变形方案的俯视图；
[0020]
图5为扰流罩的第一种实施方式的结构示意图；
[0021]
图6为扰流罩的第二种实施方式的结构示意图；
[0022]
图7为扰流罩的第三种实施方式的结构示意图；
[0023]
图8为扰流罩的第四种实施方式的结构示意图；
[0024]
图9为扰流罩的第五种实施方式的结构示意图；
[0025]
图10为扰流罩的第六种实施方式的结构示意图。
[0026]
图1-图10中的附图标记说明如下：
[0027]
1阀体、11阀腔、12阀杆轴、13定位柱；
[0028]
2阀芯、21芯壳、22流体通道、221进口、222出口、22a第一平面部、22b第二平面部、22c第三平面部、22d曲面部、23上端孔、24下端孔；
[0029]
3扰流部件、31扰流罩、311扰流孔、32定位筒。
具体实施方式
[0030]
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0031]
本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。
[0032]
本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。
[0033]
降噪球阀是一种常见的阀装置。一般而言，降噪球阀包括阀体和阀芯，阀芯呈球状，且阀芯设置有流体通道，流体通道的两端分别为进口和出口。在实际应用中，通过对阀芯进行驱转，可以调整降噪球阀的开度，从而实现流量的调节。
[0034]
在常规的方案中，阀芯的进口和出口的流通面积是一致的。因此，在驱使阀芯进行转动的过程中，进口位置的开度和出口位置的开度也是相一致的。这样，在阀芯为非全开状态时，流体在进入流体通道和流出流体通道的过程中会存在两次压力变化，且进出阀芯的速度均比较快。在阀门开度非常小的情况下，内部流体在进、出阀芯的狭窄流道处会发生流动方向的剧烈改变，出现流动状态的转捩。阀芯进口和出口的下游均会产生非稳态的流动分离和大尺度漩涡脱落。当阀芯进出口下游壁面处由流动分离所产生的漩涡迅速增长时，将极大程度地挤压流道面积，阻碍上游流体的顺利通过，导致阀体上游侧出现水锤现象，引发流动噪音。其进出口下游则形成强烈的湍流流动，产生阀体的流致振动，进一步引发流动
噪音，影响降噪球阀的正常使用。阀芯出口处的狭窄流道同样会产生流动分离和湍流流动，且令压力扰动困于阀芯的流体通道之内反复振荡，无法迅速释放，使得阀门附近的流致振动情况异常复杂。
[0035]
为此，本发明实施例提供一种方案，其可以将阀芯的进口的流通面积设置为小于出口的流通面积。这样，在阀芯转动以调整开度时，出口位置的开度要大于进口位置，能够减缓流体流出阀芯的速度。该方案可以排除阀芯出口处由于流道狭窄所导致的流动分离和漩涡脱落问题，从而排除了出口处的流致振动。而且，扩大了流通面积的阀芯出口可以有效释放常规方案中困于阀芯流体通道内部的压力扰动，改变入口处逆压梯度分布，降低流-固共振的可能性，从而可以达到对球阀噪音进行有效控制的目的。
[0036]
详细地，请参考图1-图4，图1为本发明所提供降噪球阀的剖面图，图2为阀芯的结构示意图，图3为图2的俯视图，图4为图2的一种变形方案的俯视图。
[0037]
如图1所示，本发明提供一种降噪球阀，包括阀体1和阀芯2，阀体1设置有阀腔11，阀芯2设置在阀腔11内。
[0038]
结合图2，阀芯2的顶部设置有上端孔23，阀芯2的底部设置有下端孔24；阀体1内设置有定位柱13，定位柱13与阀体1的连接方式在此不作限定，具体可以为螺纹连接、过盈配合、焊接、铆接等，只要能够保证连接的可靠性即可，阀芯2可以通过下端孔24与定位柱13进行转动连接。阀体1还配置有能够穿过阀体1壁体的阀杆轴12，阀杆轴12的一端可以伸入阀腔11内，并和阀芯2的上端孔23固定连接，具体的连接方式可以为螺纹连接、过盈配合、焊接、铆接等，以使得阀杆轴12和阀芯2可以同步转动，阀杆轴12的另一端可以伸出阀体1，以便和驱动构件(图中未示出)相连。在驱动构件的作用下，阀杆轴12可以进行转动，进而可以带动阀芯2进行转动，以实现对于降噪球阀开度的调节。
[0039]
这里，本发明实施例并不限定驱动构件的具体结构形式，只要能够实现驱转的技术目的即可。在一些实施方式中，该驱动构件可以为电机、电磁部件等，此时，本发明所提供降噪球阀为自动控制的阀装置，如电动阀、电磁阀等。在另一些实施方式中，该驱动构件也可以为把手等，此时，本发明所提供降噪球阀为手动控制的阀装置。
[0040]
阀芯2包括芯壳21和贯穿芯壳21的流体通道22，流体通道22的一端为进口221，流体通道22的另一端为出口222；在图1的实施方式中，进口221具体为流体通道22的左端，出口222具体为流体通道22的右端。并且，出口222的流通面积大于进口221。
[0041]
如此设置，在控制阀芯2进行转动的过程中，出口222的开度始终要大于进口221，流体在通过出口222流出阀芯2时，流体的速度可以较小，流动可以相对平缓，噪音可以较小。尤其是在小开度的状态下，噪音的降低更为明显。
[0042]
在本发明所提供的降噪球阀中，整个降噪球阀的开度是由进口221的开度进行调控。
[0043]
需要说明的是，本发明实施例并不限定芯壳21以及流体通道22的具体结构形式，只要保证出口222的流通面积可以大于进口221即可。例如，沿靠近出口222的方向，流体通道22的流通面积可以连续地或者阶梯式地增大，也就是说，流体通道22的流通面积可以渐扩设置，这样，即能够保证出口222的流通面积大于进口221。
[0044]
在实际制造过程中，也可以是对芯壳21的壳壁进行切削，来增大出口222的流通面积，这种实施方式下，出口222所在平面的形状就可以是多样的，这与具体切割方式存在关
联。
[0045]
在一些实施方式中，出口222的所在面可以为平面，此时，出口222的形状可以为椭圆形。在另一些实施方式中，出口222的所在面可以为非平面，此时，出口222的所在面的结构形式可以是多样化的。
[0046]
以出口222的所在面为非平面作为示例，如图3和图4所示，出口222的所在面可以包括第一平面部22a和第二平面部22b，第一平面部22a和第二平面部22b呈夹角设置。该夹角的大小在此不作限定，具体实践中，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够满足使用的要求即可；在一种示例性的方案中，第一平面部22a和第二平面部22b之间的夹角范围可以为[90
°
，180
°
]，其中，图3所示出的是夹角为160
°
的方案，图4所示出的是夹角为90
°
的方案。
[0047]
第一平面部22a和第二平面部22b可以直接相连，或者，也可以通过其他面部进行相连。
[0048]
请继续参考图3和图4，出口222的所在面还可以包括第三平面部22c和曲面部22d，第三平面部22c和进口221的所在面可以相平行，第三平面部22c和第一平面部22a可以相接，第一平面部22a通过曲面部22d和第二平面部22b相接。第三平面部22c的设置主要是为了避免对图3/图4中左侧的壳壁进行切割，以保证用于关阀的壳壁的完整性。曲面部22d的设置主要是为了绕开上端孔23和下端孔24；当然，若切割区域本身就到不了上端孔23和下端孔24的区域，上述的曲面部22d也就可以不存在。
[0049]
进一步地，本发明所提供降噪球阀还可以包括扰流部件3，扰流部件3可以安装于阀体1，并可以位于出口222的下游，扰流部件3可以设置有若干扰流孔311。自出口222流出的流体在流经扰流部件3时，扰流部件3的扰流孔311可以有效地改变阀体下游的流动形式，令阀芯入口后侧出现的低频大尺度漩涡和湍流中的低频大尺度结构迅速破碎，使流过的流体产生更多小尺度高频涡流结构，从而消除了低频流致振动进一步放大的可能性。另一方面，扰流部件3也能够在一定程度上降低阀芯2下游的流体流速，以更好地降低噪音。
[0050]
扰流部件3可以为一体式结构。
[0051]
或者，如图1所示，扰流部件3也可以为分体式结构，包括扰流罩31和定位筒32。扰流罩31可以安装于定位筒32，具体的安装方式包括但不限于过盈配合、螺纹连接、卡接、铆接、焊接等，只要能够保证扰流罩31和定位筒32的连接可靠性即可。扰流部件3的定位筒32可以用于和阀体1进行安装，具体的安装方式包括但不限于过盈配合、螺纹连接、卡接、铆接、焊接等，只要能够保证扰流罩31和定位筒32的可靠连接即可；以螺纹连接的方案为例，定位筒32可以设置有外螺纹，阀腔11的内壁可以设置有内螺纹，定位筒32可以螺纹装配于阀体1。在安装完成后，定位筒32的至少部分可以是位于阀腔11内，以减少定位筒32突出阀体1部分的尺寸，进而可以缩减降噪球阀的体积。
[0052]
扰流罩31的结构形式可以是多样的，只要能够实现上述扰流的功能即可。
[0053]
请参考图5-图10，图5为扰流罩的第一种实施方式的结构示意图，图6为扰流罩的第二种实施方式的结构示意图，图7为扰流罩的第三种实施方式的结构示意图，图8为扰流罩的第四种实施方式的结构示意图，图9为扰流罩的第五种实施方式的结构示意图，图10为扰流罩的第六种实施方式的结构示意图。
[0054]
如图5和图6所示，扰流罩31具有朝向出口突出的凸板部，该凸板部具体可以为锥
形板，扰流孔311可以设置在该锥形板。该锥形板可以对流体进行导向，用于降低流阻。扰流孔311可以为圆形孔，这种实施方式可以参见图5；或者，扰流孔311也可以为条形孔，这种实施方式可以参见图6。
[0055]
作为上述方案的变形，凸板部也可以为球形板，这种方案可以参见图7和图8。可以理解，除了上述的锥形板、球形板的方案外，凸板部还可以为其他的结构形式，如椭球形板等。
[0056]
如图9和图10所示，扰流罩31也可以为平板状，此时，扰流罩31的结构形式可以相对简单。
[0057]
需要强调的是，尽管本发明实施例的设计初衷是针对物联网温度平衡阀所使用降噪球阀所存在的噪音问题，但实际上，该降噪球阀的应用范围并不局限于物联网温度平衡阀，也就是说，应用场景实际上并不能够作为对本发明实施例实施范围的限定，本发明实施例所提供降噪球阀可以应用于任何一个场景下。
[0058]
以上仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。