專(zhuān)利名稱：大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制流量的閥門(mén)，尤其是一種可用于大工作壓差、大流量的高精度的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥。
背景技術(shù)：
流體輸配管網(wǎng)中普遍存在著的水力失調(diào)的現(xiàn)象將會(huì)帶來(lái)如下危害(1)實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量不符，影響管網(wǎng)工作效果，引起末端流量過(guò)小或過(guò)大，造成冷熱不均等現(xiàn)象。(2) 可引起管網(wǎng)設(shè)備的損壞，造成故障，嚴(yán)重者會(huì)引發(fā)事故。過(guò)高或過(guò)低的流量會(huì)對(duì)管道和設(shè)備產(chǎn)生較大的影響，影響管網(wǎng)壽命，引起管網(wǎng)設(shè)備不能正常工作。(3)造成大量的能源浪費(fèi)。 管網(wǎng)中某些管段或設(shè)備超過(guò)設(shè)計(jì)流量，會(huì)造成能力的浪費(fèi)，有些管段流量過(guò)小，為滿足工作需要，經(jīng)常采用增加水泵功率的方法，造成能耗的增加。解決水力失調(diào)一個(gè)最有效的方法就是安裝動(dòng)態(tài)流量平衡閥。經(jīng)過(guò)多年的研究，動(dòng)態(tài)流量平衡閥的研發(fā)獲得了較大的進(jìn)展，但是基本局限于小口徑方面，在大口徑上卻沒(méi)有大的突破。目前已有的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，只是對(duì)小口徑閥門(mén)做了一個(gè)組合，采用在大口徑閥內(nèi)安裝多個(gè)小口徑閥來(lái)實(shí)現(xiàn)流量平衡。這樣的設(shè)計(jì)帶來(lái)了流動(dòng)阻力大、能耗高等問(wèn)題。同時(shí)對(duì)于大工作壓力的場(chǎng)合，只能更換更高剛度系數(shù)的彈簧，使得控制精度大幅降低。 上述問(wèn)題嚴(yán)重制約了大口徑流量平衡閥的應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)流量控制精度低，大工作壓力下能耗高的缺陷，設(shè)計(jì)了一種高精度控制流量，即使在大工作壓力下依然保持流量控制的精確度，而且耗能低的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)施的一種大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，包括閥體，閥體內(nèi)部設(shè)置閥芯、滑桿、擋環(huán)、套筒和支撐環(huán)，所述擋環(huán)固定于閥體前部的內(nèi)壁，擋環(huán)中間設(shè)有曲面體閥芯，該閥芯尾端連接滑桿， 滑桿上環(huán)套彈簧，滑桿的另一端伸入套筒內(nèi)部，并且該端連接一滑塊，所述套筒與固定在閥體尾部?jī)?nèi)壁上的支撐環(huán)固接，所述閥體前、后部的壁面上均設(shè)有沿圓周排列的若干小孔 (11)，且該前、后部的對(duì)應(yīng)小孔之間由導(dǎo)管連通。作為優(yōu)選，所述閥芯曲面體的曲線形狀根據(jù)平衡流量設(shè)計(jì)。作為優(yōu)選，所述套筒與滑塊之間形成兩個(gè)腔體，左腔體和右腔體。作為優(yōu)選，所述支撐環(huán)的支撐桿內(nèi)沿著桿的方向設(shè)有通道，通道一端與所述的右腔體連通，另一端與閥體后部的小孔連通；支撐環(huán)的外表面中間設(shè)置凹槽，以便于小孔與通道的連接；作為優(yōu)選，所述套筒的前端設(shè)有過(guò)流孔，該過(guò)流孔與所述的左腔體連通，以保持套筒前端內(nèi)部與外部相通，防止內(nèi)部形成真空；套筒前端還設(shè)有一內(nèi)臺(tái)階，用于彈簧定位。以上所述小孔、導(dǎo)管和通道將閥體前部的流體壓力引入閥門(mén)后部的小孔，通過(guò)支撐桿通道進(jìn)入套筒，作用于滑桿滑塊。由于閥體前部前壓力大于閥體后部壓力，通過(guò)引壓的方式，可以借此抵消閥芯前端受到的部分壓力。通過(guò)改變套筒的截面積，就可以改變直接作用在彈簧上的力的大小，即使在大工作壓力的條件下，也可以通過(guò)調(diào)整套筒截面積的方法來(lái)保持彈簧的剛度系數(shù)不變，從而實(shí)現(xiàn)在大工作壓力條件下流量的高精度控制。綜上所述，本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作壓差范圍大，通流能力大，調(diào)節(jié)精度高且不會(huì)隨著工作壓差的增大而影響流量控制的精確度。本實(shí)用新型的平衡閥的閥芯設(shè)計(jì)成曲面的繞流體，大幅增加了閥門(mén)的通流面積， 平衡閥正常工作時(shí)，隨著彈簧的伸縮，閥芯與擋環(huán)構(gòu)成不同的通流面積，以此保持流量恒定；為了保證閥門(mén)在大工作壓力下的高精度控制，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一個(gè)引壓通道，把閥體前部的流體壓力引到閥體后部，抵消了閥芯前端受到的部分壓力，借此降低所需彈簧的剛度系數(shù)，提高閥門(mén)的流量控制精度；遇到大工作壓力時(shí)，只需要更換滑桿和套筒規(guī)格，就可以在不改變控制精度的前提下實(shí)現(xiàn)大工作壓力下的流量控制。本實(shí)用新型在保證動(dòng)態(tài)流量平衡的情況下，帶來(lái)比較小的流阻，可滿足工程需要， 節(jié)能效果明顯，具有較大的推廣使用前景。

圖1為本實(shí)用新型的組裝圖；圖2為本實(shí)用新型滑桿和滑塊的示意圖；圖3為本實(shí)用新型套筒的示意圖；圖4為本實(shí)用新型支撐環(huán)的正視圖；圖5為本實(shí)用新型支撐環(huán)的俯視圖；圖6為本實(shí)用新型支撐環(huán)的側(cè)視圖；圖7為本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)流量平衡閥的壓力特征曲線示意圖。圖中1、閥體，2、閥芯，3、擋環(huán)，4、滑桿，5、彈簧，6、套筒，7、支撐環(huán)，8、支撐桿，9、通道，10、凹槽，11、小孔，12、滑塊，13、過(guò)流孔，14、左腔體，15、右腔體，16導(dǎo)管，17、斜口，18、內(nèi)臺(tái)階，19、環(huán)形體，20、突起。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 如圖1所示，大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，它包括圓柱形閥體1，閥體1前部的內(nèi)壁上螺紋連接擋環(huán)3，擋環(huán)3朝著閥體后腔的一側(cè)設(shè)有斜口 17，擋環(huán)3中間設(shè)置曲面體閥芯2，該閥芯2尾端與水平設(shè)置的滑桿4螺紋連接。所述滑桿4上環(huán)套高精度不銹鋼彈簧5，滑桿4的另一端伸入套筒6內(nèi)部，并且該端與套桶6內(nèi)的滑塊12相連接，套筒與滑塊之間形成兩個(gè)腔體，左腔體14和右腔體15 ；如圖2所示，套筒的前端設(shè)有過(guò)流孔13，它與套筒6內(nèi)的左腔體14連通，套筒前端還設(shè)有一內(nèi)臺(tái)階18，用于彈簧5定位；所述套筒6與閥體1尾部?jī)?nèi)壁上的支撐環(huán)7螺紋連接，該支撐環(huán) 7與閥體1內(nèi)壁也是通過(guò)螺紋連接。圖1中，閥體1的前部和后部的壁面上分別沿圓周排列設(shè)置三個(gè)小孔11，這兩組對(duì)應(yīng)小孔11之間通過(guò)導(dǎo)管16連通；圖3中，支撐環(huán)7包括環(huán)形體19和三個(gè)支撐桿8，每個(gè)支撐桿8內(nèi)都設(shè)置通道9，它與套桶6內(nèi)的右腔體15和閥體后部的小孔11連通；環(huán)形體的外側(cè)表面中間設(shè)置凹槽10，便于通道9與閥體后部的對(duì)應(yīng)小孔11連通；支撐環(huán)7中心軸處有一段突起20，是為了支撐環(huán)7和套筒6的連接更牢固。上述小孔11、通道9、導(dǎo)管16共同形成了能夠把閥體前部的流體壓力引向閥體后部的引壓通道。高精度彈簧5在初始安裝時(shí)有一定的預(yù)緊力，使滑桿滑塊12處于套筒6最左邊； 當(dāng)左邊有來(lái)流時(shí)，閥芯2向右?guī)?dòng)滑桿4壓縮彈簧5，直到受力平衡。閥芯2是本閥門(mén)關(guān)鍵的部件，正確設(shè)計(jì)的閥芯曲線，使得壓差與閥芯2移動(dòng)的距離成線性關(guān)系，才能利用線性彈簧5進(jìn)行調(diào)節(jié)?；瑮U4和套筒6是本實(shí)用新型在大工作壓力時(shí)唯一需要進(jìn)行更換的部件，它們都是通過(guò)螺紋與其他部件連接，可以很方便的進(jìn)行拆卸。圖4中，在不同壓差下，閥芯2會(huì)在壓力和彈簧5彈力的共同作用下運(yùn)動(dòng)，其中 ΔPl和ΔΡ2是本閥門(mén)工作的最小和最大壓差1.當(dāng)Δ Pl時(shí)，在彈簧5預(yù)緊力作用下閥芯2靜止，平衡閥具有最大通流面積，流量隨壓差增大而增大；2.當(dāng)Δ Pl < Δ P < Δ Ρ2時(shí)，即壓差在控制工作壓差范圍內(nèi)，在前后壓差Δ P的作用下彈簧5伸縮帶動(dòng)閥芯2移動(dòng)，改變液流通流面積，維持流量恒定；3.當(dāng)ΔΡ彡ΔΡ2時(shí)，壓差變化與通流面積的變化不呈現(xiàn)特定的關(guān)系。以下提供了閥芯曲面設(shè)計(jì)的步驟1)、在設(shè)定的平衡流量條件下，根據(jù)同心圓環(huán)縫隙流動(dòng)理論，給出初始的閥芯設(shè)計(jì)曲線，再給出一個(gè)初始的同流面積，運(yùn)用CFD數(shù)值模擬或者實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，得出閥門(mén)兩端的壓差。2)、在流量不變的條件下，把閥芯沿著流動(dòng)方向偏移一個(gè)小位移，此時(shí)再運(yùn)用上述方法得出此時(shí)閥門(mén)兩端的壓差。3)、比較上述兩個(gè)壓差，修改步驟2中的閥芯形狀，使得步驟2中獲得的壓力與步驟1中的壓差相等。4)、持續(xù)2和3這兩個(gè)步驟，使閥芯在工作范圍內(nèi)都保持相通的壓差，從而確定出一個(gè)完整的閥芯形狀曲面。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求1、一種大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，包括閥體(1)，閥體內(nèi)部設(shè)置閥芯(2)、滑桿(4)、擋環(huán) (3)、套筒(6)和支撐環(huán)(7)，其特征在于，所述擋環(huán)固定于閥體前部的內(nèi)壁，擋環(huán)中間設(shè)有曲面體閥芯，該閥芯尾端連接滑桿，滑桿上環(huán)套彈簧(5)，滑桿的另一端伸入套筒內(nèi)部，并且該端連接一滑塊(12)，所述套筒與固定在閥體尾部?jī)?nèi)壁上的支撐環(huán)固接，所述閥體前、后部的壁面上均設(shè)有沿圓周排列的若干小孔(11)，且該前、后部的對(duì)應(yīng)小孔之間由導(dǎo)管連通。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，其特征在于，所述套筒與滑塊之間形成兩個(gè)腔體，左腔體(14)和右腔體(15)。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，其特征在于，所述支撐環(huán)的支撐桿 (8)內(nèi)沿著桿的方向設(shè)有通道(9)，支撐環(huán)的外表面中間設(shè)置凹槽(10)，所述通道一端與所述的右腔體連通，另一端與閥體后部的小孔連通。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，其特征在于，所述套筒的前端設(shè)有過(guò)流孔(13)，該過(guò)流孔與所述的左腔體連通，套筒前端還設(shè)有一內(nèi)臺(tái)階(18)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，其特征在于，所述支撐桿內(nèi)的通道與閥體后部的小孔對(duì)應(yīng)連通。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，其特征在于，所述擋環(huán)朝著閥體后腔的一側(cè)設(shè)有斜口(17)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種控制流量的閥門(mén)，尤其是一種可用于大工作壓差、大流量的高精度的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥。本實(shí)用新型主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)流量控制精度低,大工作壓力下能耗高的缺陷,設(shè)計(jì)了一種高精度控制流量,即使在大工作壓力下依然保持流量控制的精確度,而且耗能低的大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種大口徑動(dòng)態(tài)流量平衡閥，包括閥體，閥體內(nèi)部設(shè)置閥芯、滑桿、擋環(huán)、套筒和支撐環(huán)，所述擋環(huán)固定于閥體前部的內(nèi)壁，擋環(huán)中間設(shè)有曲面體閥芯，該閥芯尾端連接滑桿，滑桿上環(huán)套彈簧，滑桿的另一端伸入套筒內(nèi)部，并且該端連接一滑塊，所述套筒與固定在閥體尾部?jī)?nèi)壁上的支撐環(huán)固接，所述閥體前、后部的壁面上均設(shè)有沿圓周排列的若干小孔(11),且該前、后部的對(duì)應(yīng)小孔之間由導(dǎo)管連通。
文檔編號(hào)F16K17/30GK201954066SQ20112001050
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者劉凱凱, 朱瑩, 湯中彩, 沈新榮, 王楊, 章威軍, 麻劍鋒 申請(qǐng)人:杭州哲達(dá)科技股份有限公司