專利名稱：帶有低的壓降比率因數(shù)的流體控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體流量控制閥，尤其是涉及具有非常低的壓降比率因數(shù)的流體流量控制閥。
背景技術(shù)：
流體流量控制閥通常被應用于輸氣管道系統(tǒng)、化學處理工廠等，來在這些體系中精確地控制流體的流量。有時，需要一種具有非常低的壓降比率因數(shù)特性的流體流量控制閥，以便使得這種閥可以以最大的(或者阻流式)流體流量進行工作，其中，流量將一直與閥桿位置成正比例關(guān)系。
在過去也曾進行了一些嘗試，來通過在閥的輸出側(cè)，即閥在扼流區(qū)域后方的下游側(cè)，對閥結(jié)構(gòu)進行調(diào)整而獲得一種具有低的壓降比率因數(shù)的控制閥。這種已有嘗試能夠?qū)航当嚷室驍?shù)從0.73左右減小至0.28左右。但是，在某些情況下需要提供一種具有非常低的壓降比率因數(shù)、比如壓降比率因數(shù)低于0.14的流體流量控制閥。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造而成的流體流量控制閥包括一個閥體，該閥體具有一個流體入口和一個流體出口、以及一條在它們之間輸送流體的流動通道。一個座圈被安裝在流動通道的內(nèi)部，并且與一個閥桿和閥塞協(xié)同工作，來控制在座圈的頂部開孔與閥出口之間流動的流體。
所述座圈包括三條不同的內(nèi)部通道，用于連通流過該座圈的流體，即(1)一個成角度的上部，從上座圈開孔開始延伸，并且在該座圈之內(nèi)會聚式地向下傾斜；(2)一條基本上呈圓柱狀的中間通道；(3)一條向外擴展的下部通道，朝向閥的出口進行延伸。設(shè)置有一個細長的特形閥塞(anelongated contoured plug)，用于在成角度的上部之內(nèi)與所述座圈相配合，來控制流體流量。
已經(jīng)確信特別優(yōu)選的是，對于這種需要一個非常低的壓降比率因數(shù)的閥來說，包括一個逐步減縮的進口噴嘴結(jié)構(gòu)，用于從閥通道流入閥座內(nèi)并且前往發(fā)生扼流現(xiàn)象的閥座區(qū)域的流體。尤其是，特別優(yōu)選的是通過將流體的焓盡可能高效地轉(zhuǎn)換成動能而包括非常高效的噴嘴結(jié)構(gòu)，類似于一種漸縮漸擴或者“德-拉瓦爾”噴嘴結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一種典型成角度的球閥中，在成角度的閥座與特形閥塞之間帶有一個根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造而成的進口噴嘴結(jié)構(gòu)，獲得了0.065左右的低的預期壓降比率因數(shù)。


通過參照下面結(jié)合附圖進行的描述，本發(fā)明將很好地得以理解，其中，在各個附圖中相同的附圖標記指代相同的元件，并且圖1是一個根據(jù)本發(fā)明帶有非常低的壓降比率因數(shù)的流體流量控制閥的剖視圖；而圖2是一個分解視圖，包括有圖1所示控制閥中的閥座和閥塞組件。
具體實施例方式
圖1和2示出了本發(fā)明的一個實施例，其中一個成角度的球閥帶有一個非常低的壓降比率因數(shù)。需要明白的是，現(xiàn)在的描述僅用于例證本發(fā)明，并且這里的原理也可以應用于其它類型的閥。
參照圖1和2，在此示出了一個流體流量控制閥10，包括一個閥體12，該閥體12具有一個流體入口14、一個流體出口16以及一條內(nèi)部連接通道18，用于將流體從入口14輸送過閥體12并且輸送至出口16。在閥體12中，安裝有一個中空座圈20。一個閥塞22與座圈20協(xié)同工作，來控制流體在閥入口14與閥出口16之間的流動。閥塞22與閥桿24一體制成，該閥桿24被可滑動安裝在一個閥蓋26之內(nèi)，閥蓋26又相應被合適地安裝在閥體12上。以一種公知方式，閥桿24可以合適地進行移動，來將閥塞22置于座圈20內(nèi)的一個流體密封位置和將閥塞22移離該流體密封位置，用于控制流體流過該閥。
應該明白的是，流體流動沿著箭頭28所示方向進行，以便使得所述流體從入口14流過通道18，進入座圈20的內(nèi)部，并且從閥出口16流出。根據(jù)本發(fā)明的原理，在此提供了一個逐步縮減的進口噴嘴結(jié)構(gòu)，用于橫穿過上座圈開孔30并且進入座圈內(nèi)部的流體。座圈20包括一組中空的內(nèi)部通道，包括一條從座圈開孔30開始延伸的成角度的上通道32，一條基本上呈圓柱狀的中間通道34，以及一條向外擴展的下通道36。成角度的上通道32由向下會聚的閥座表面38形成(呈圓錐形狀)，并且從座圈的水平上表面以一個角度a進行延伸(參見圖2)。除了形成圓錐的直線式閥座表面38之外，在這里的技術(shù)教導下也可以利用其它表面構(gòu)造，比如五階多項式等等。
根據(jù)本發(fā)明的原理，在此提供了一種逐步會聚的噴嘴狀進口，用于進入閥塞和座圈交界面的流體。這通過將置靠線(the seat line)下降到座圈的內(nèi)部并且隨后對入口進行加工來形成噴嘴而實現(xiàn)。
具體來說，參照圖1和2，成角度的上通道32由逐步向下會聚的表面38限定而成，并且被制成足夠長，以便與特形閥塞22協(xié)同工作，從而形成一個逐步減縮的進口噴嘴結(jié)構(gòu)，用于進入成角度的通道32的表面38與閥塞22的特形外表面40之間產(chǎn)生扼流現(xiàn)象的區(qū)域的流體。當然，應該明白的是，在座圈20中的成角度的通道32內(nèi)，扼流區(qū)域會出現(xiàn)在座圈表面38與閥塞表面40之間的最小橫剖面處。這種獨特結(jié)構(gòu)使得流量控制閥10具有非常低的壓降比率因數(shù)，從而使得該閥以阻流狀態(tài)進行工作，同時橫跨該閥的壓力變化盡可能地小，以便在壓力變化的大范圍內(nèi)，在給定閥桿位置處的質(zhì)量流量將保持恒定。閥塞22與成角度的通道32之間的協(xié)同工作提供了一種非常高效的噴嘴結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)基本上類似于“德-拉瓦爾噴嘴(漸縮漸擴噴嘴)”或者被簡稱作“拉瓦爾噴嘴”的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的成角度的球閥的典型實施例中，座圈20帶有一條成角度的通道，其中座圈表面38的角度a大約為57度(參見圖2)。該典型實施例中的閥塞22的閥塞外表面40的角度b大約為60度(參見圖2)。利用這種構(gòu)造，該典型實施例顯現(xiàn)出了0.065左右的非常低的預期壓降比率因數(shù)。
前面所給出的詳細描述僅用于理解清楚之目的，由此必須明白并非局限于此，因為對于本技術(shù)領(lǐng)域中的那些熟練技術(shù)人員來說，顯然可以對其進行改進。
權(quán)利要求
1.一種流體控制閥，包括一個閥體，包括一個流體入口、一個流體出口以及一條位于流體入口與流體出口之間的流動通道；一個座圈，位于所述流動通道內(nèi)部，該座圈包括一個座圈入口；一個座圈出口；一條中間通道；一個進口噴嘴通道，被連接在所述座圈入口與中間通道之間，該進口噴嘴通道包括總體呈成角度的表面，來從所述座圈入口朝向中間通道發(fā)生會聚，形成一條狹窄通道，并且該進口噴嘴通道的長度大于所述中間通道的長度；一條出口通道，被連接在所述中間通道與座圈出口中間，該出口通道包括總體呈成角度的表面，來從所述中間通道朝向座圈出口逐漸發(fā)生擴展，形成一條擴寬的通道；其中，所述中間通道在進口噴嘴通道的會聚狀成角度的表面與出口通道的擴展狀成角度的表面之間形成一條過渡通道；以及一個閥塞，適合于對所述流動通道進行密封，該閥塞包括一個閥塞外表面。
2.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述閥塞與進口噴嘴通道協(xié)同工作，來在一條置靠線處將所述流動通道密封起來，所述置靠線位于進口噴嘴通道與中間通道之間。
3.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道具有一個位于座圈入口處的第一開孔，和一個位于中間通道處的第二開孔，該第二開孔小于第一開孔；并且所述進口噴嘴通道的開孔面積在座圈入口與中間通道之間減小。
4.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道包括直線式成角度的側(cè)面。
5.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道包括非直線式側(cè)面。
6.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述出口通道包括直線式成角度的側(cè)面。
7.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述出口通道包括非直線式側(cè)面。
8.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述出口通道的長度大于中間通道的長度。
9.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述出口通道的長度大于進口噴嘴通道的長度。
10.如權(quán)利要求9中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道和出口通道均包括直線式成角度的側(cè)面。
11.如權(quán)利要求9中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道和出口通道均包括非直線式側(cè)面。
12.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道和出口通道均包括直線式成角度的側(cè)面。
13.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道和出口通道均包括非直線式側(cè)面。
14.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述中間通道基本上呈圓柱狀。
15.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述中間通道的直徑基本上恒定。
16.如權(quán)利要求1中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道的表面與一個垂直于座圈中心軸線的平面形成一個大約為57度的置靠表面角度。
17.如權(quán)利要求16中所述的流體控制閥，其特征在于所述閥塞的閥塞外表面與一個垂直于該閥塞中心軸線的平面形成一個閥塞角度，該閥塞角度大于所述置靠表面角度。
18.如權(quán)利要求17中所述的流體控制閥，其特征在于所述閥塞角度大約為60度。
19.一種用于流體控制閥中的座圈，包括一個座圈入口；一個座圈出口；一條中間通道；一個進口噴嘴通道，被連接在所述座圈入口與中間通道之間，該進口噴嘴通道包括總體呈成角度的表面，來從所述座圈入口朝向中間通道發(fā)生會聚，形成一條狹窄通道，并且該進口噴嘴通道的長度大于所述中間通道的長度；一條出口通道，被連接在所述中間通道與座圈出口中間，該出口通道包括總體呈成角度的表面，來從所述中間通道朝向座圈出口逐漸發(fā)生擴展，形成一條擴寬的通道；其中，所述中間通道在進口噴嘴通道的會聚狀成角度的表面與出口通道的擴展狀成角度的表面之間形成一條過渡通道。
20.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道具有一個位于座圈入口處的第一開孔，和一個位于中間通道處的第二開孔，該第二開孔小于第一開孔；并且所述進口噴嘴通道的開孔面積在座圈入口與中間通道之間減小。
21.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道包括直線式成角度的側(cè)面。
22.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道包括非直線式側(cè)面。
23.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈出口通道包括直線式成角度的側(cè)面。
24.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈出口通道包括非直線式側(cè)面。
25.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈出口通道的長度大于中間通道的長度。
26.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈出口通道的長度大于進口噴嘴通道的長度。
27.如權(quán)利要求26中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈進口噴嘴通道和座圈出口通道均包括直線式成角度的側(cè)面。
28.如權(quán)利要求26中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈進口噴嘴通道和座圈出口通道均包括非直線式側(cè)面。
29.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈進口噴嘴通道和座圈出口通道均包括直線式成角度的側(cè)面。
30.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述座圈進口噴嘴通道和座圈出口通道均包括非直線式側(cè)面。
31.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述中間通道基本上呈圓柱狀。
32.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述中間通道的直徑基本上恒定。
33.如權(quán)利要求19中所述的流體控制閥，其特征在于所述進口噴嘴通道的表面與一個垂直于座圈中心軸線的平面形成一個大約為57度的置靠表面角度。
全文摘要
一種流體控制閥(10)和一種用于流體控制閥中的座圈(20)，具有低的壓降比率因數(shù)，緩解了橫跨運行閥門的壓力減小現(xiàn)象。所述低的壓降比率因數(shù)通過對座圈入口進行改進來形成一個進口噴嘴通道(32)而獲得，所述進口噴嘴通道(32)與一條擴展的長出口通道(36)相結(jié)合，使得結(jié)合有這種座圈的閥具有優(yōu)越的工作性能。
文檔編號F16K1/42GK1543543SQ02815965
公開日2004年11月3日 申請日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月17日
發(fā)明者特德·A·朗, 馬修·W·漢納薩, 戴維·J·韋斯特沃特, J 韋斯特沃特, W 漢納薩, 特德 A 朗 申請人:費希爾控制國際公司