具有多個抗氣蝕或噪聲削減的桿的控制閥內(nèi)件閥籠的制作方法
【專利摘要】用于控制閥內(nèi)件組件的閥籠，其包括閥籠壁、連接到所述閥籠壁的第一板、與所述閥籠壁分隔的第二板以及縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的第一組多個桿。通過所述閥籠流動的流體由第一組多個桿來表征。
【專利說明】具有多個抗氣蝕或噪聲削減的桿的控制閥內(nèi)件閥籠

【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及一種控制閥內(nèi)件組件閥籠，更具體地，涉及一種具有多個抗氣蝕或噪聲削減的桿的控制閥內(nèi)件組件閥籠。

【背景技術】
[0002]流體閥控制流體從一個位置到另一個位置的流動。當流體閥處于關閉位置時，阻止閥的一側(cè)上的高壓流體流動到另一側(cè)上的低壓位置。通常，流體閥包括可移動的流體控制部件和某種閥座，閥座和流體控制部件配合來控制流體通過閥的流動。一般來說，控制元件(包括流體控制部件、閥座和閥籠，如果有的話)在本領域內(nèi)被稱為“閥內(nèi)件”或“內(nèi)件組件”。在一些情形下，希望在流體流過閥時表征流體，例如，以減小噪聲。在這些情形下，內(nèi)件組件可包括閥籠，穿過閥籠的壁鉆出多個孔。這些孔的尺寸和形狀適于在流體通過閥籠的孔流動時表征流體流動。在一些情形下，閥籠壁上鉆有多達90000個或更多個孔，這導致已知的閥籠的制造工藝非常耗時并且昂貴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)第一個示例性方面，用于控制閥內(nèi)件組件的閥籠包括閥籠壁、連接到所述閥籠壁的第一板、與所述閥籠壁分隔的第二板以及縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的多個桿。通過閥籠流動的流體由多個桿來表征。
[0004]根據(jù)第二個示例性方面，控制閥包括具有通過流體通路連接的流體入口和流體出口的閥體。閥座設置在所述流體通路中。閥籠設置在所述流體通路中，所述閥籠包括閥籠壁、連接到所述閥籠壁的第一板、與所述閥籠壁分隔的第二板以及縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的第一組多個桿。流體控制部件可移動地設置在所述閥籠中，所述流體控制部件與所述閥座和所述閥籠配合以控制并表征通過所述流體通路的流體流動。
[0005]根據(jù)前述第一和第二方面的任何一個或多個，閥籠或控制閥可包括下列優(yōu)選形式的任何一個或多個。
[0006]在一些優(yōu)選形式中，所述閥籠可包括縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的第二組多個桿。所述第一組多個桿被設置成在沿橫向橫截面觀察所述閥籠時形成第一圓圈。所述第一圓圈具有第一半徑。所述第二組多個桿被設置成在沿橫向橫截面觀察所述閥籠時形成第二圓圈。所述第二圓圈具有第二半徑。所述第一半徑大于所述第二半徑。所述第一組多個桿中的桿圍繞所述第一圓圈的圓周以各個桿的直徑的I倍到5倍的距離彼此間隔。所述第二組多個桿中的桿圍繞所述第二圓圈周向地設置，以與所述第一組多個桿中的桿偏置。所述閥籠還包括設置在所述第一板和所述第二板之間的第三板，所述第三板位于從所述第二板到所述第一板的距離的10%和30%之間。所述第一組多個桿中的桿在所述第二板和所述第三板之間與在所述第一板和所述第三板之間空間不同地分隔。所述閥籠還包括設置在所述第一板和所述第二板之間的第四板。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是具有包括根據(jù)本公開的教導構造的閥籠的內(nèi)件組件的控制閥的橫截面視圖；
[0008]圖2是圖1的閥籠的詳細透視圖；
[0009]圖3是圖1的閥籠的前視圖；
[0010]圖4是圖1的閥籠的縱向橫截面示意圖；
[0011]圖5是圖1的閥籠的橫向橫截面示意圖；
[0012]圖6是圖1的閥籠的替換實施例的前視圖；
[0013]圖7是閥籠的替換實施例的橫向橫截面視圖；以及
[0014]圖8是閥籠的另一替換實施例的橫向橫截面視圖。

【具體實施方式】
[0015]由于縱向定位的抗氣蝕桿或噪聲削減桿在流體流過桿時壓力下降，根據(jù)本公開構造的內(nèi)件組件閥籠相比已知的閥籠有利地具有增加的效率。這些抗氣蝕桿和/或噪聲削減桿以及支撐桿的這些板比包括多個孔的已知的閥籠更容易制造。而且，如果損壞，已知的閥籠一般不能修理或者非常難以修理，而內(nèi)件組件閥籠在損壞時容易修理。
[0016]現(xiàn)在參見圖1，控制閥10包括閥體12，閥體12具有通過流體通路18連接的流體入口 14和流體出口 16。內(nèi)件組件20設置在閥體12內(nèi)流體入口 14和流體出口 16之間。內(nèi)件組件20包括閥籠22、閥座24和設置在閥籠22中的流體控制部件，例如閥塞26。閥塞26與閥座24和閥籠22相互作用，以控制通過閥體12的流體流動。閥桿28在一端連接到閥塞26并在另一端連接到致動器30。致動器30控制閥塞26在閥籠22中的移動。在圖1所示的實施例中，致動器30通過閥蓋32被固定到閥體12。在其它的實施例中，致動器30可通過自身固定于閥體12中，或者致動器30通過閥軛(未示出)固定于閥體12。
[0017]圖2中示出了閥籠22的細節(jié)透視圖，圖3示出了閥籠22的平面圖。閥籠22包括大致圓柱形的閥籠壁40，閥籠壁40被連接到遠離閥籠壁40向外徑向延伸的第一或上安裝法蘭42。當閥籠22被安裝于閥體12中時，第一安裝法蘭42可固定于閥蓋32和閥體12之間。第二或下安裝法蘭44通過窗口或開口 46與閥籠壁40隔開，第二安裝法蘭44也向外徑向延伸。
[0018]返回圖1，當閥塞26在閥籠22中往復運動時，閥塞26覆蓋或者不覆蓋窗口 46的部分。當窗口 46的部分沒有被覆蓋時，流體從流體入口 14通過窗口 46流到流體出口 16。通過在窗口中布置阻礙，流體流動可以選擇性地表征以獲得特定理想的流動特性，例如低氣蝕、低噪聲或者高壓降。
[0019]返回圖2和圖3，為了表征通過窗口 46的流體流動，閥籠22包括多個縱向桿48，其從與閥籠壁40連接的第一板50延伸到與第二安裝法蘭44連接的第二板52，如圖2中所示。在一些實施例中，第一板50可與閥籠壁40 —體形成和/或第二板52可與第二安裝法蘭44 一體形成。在其它實施例中，第一板50可與閥籠壁40分開形成，并在閥籠22的組裝過程中可操作地連接到閥籠壁40。同樣地，在其它實施例中，第二板52可與第二安裝法蘭44分開形成并在閥籠22的組裝過程中可操作地連接到第二安裝法蘭44。
[0020]為了便于制造，圖2中示出的實施例可包括位于第一板50中的第一組多個開口 54和位于第二板52中的第二組多個開口 56。每個桿48可具有設置在第一組多個開口 54中的一個開口內(nèi)的一端和設置在第二組多個開口 56中的一個開口內(nèi)的另一端。通過這種方式，閥籠22可快速地組裝成子組件，例如包括第一板50、第二板52和桿48的第一子組件以及包括閥籠壁40和第一安裝法蘭42的第二子組件。
[0021]如圖4中所示，多個桿48可包括第一組或外部多個桿48a和第二組或內(nèi)部多個桿48b。第二組多個桿48b可相對于第一組多個桿48a偏置，使得第二組多個桿48b中的每個桿在第一組多個桿48a中的兩個桿之間向內(nèi)徑向地周向地布置。通過這種方式，通過第一組多個桿48a和第二組多個桿48b流動的流體必須改變方向來圍繞桿流動，這減慢了流動并減少了氣蝕和噪聲。
[0022]如圖5中所示，第一組多個桿48a被設置成使得單個桿形成與閥籠22的縱向軸線60同心的第一圓圈57。由第一組多個桿48a形成的第一圓圈57具有半徑A。同樣地,第二組多個桿48b被設置成使得單個桿形成與閥籠22的縱向軸線60同心的第二圓圈58。然而，第二圓圈58的半徑B小于第一圓圈57的半徑A。
[0023]第一組多個桿48a中的每個桿與第一組多個桿48a中的另一個桿分隔第一間距62。第一間距62優(yōu)選為單個桿的直徑的I倍到5倍，更優(yōu)選為單個桿的直徑的I倍到3倍，再優(yōu)選為單個桿的直徑的1.5倍到2.5倍。盡管桿48被圖示為具有圓形的橫截面形狀，但是例如橢圓形、三角形、方形、矩形、五邊形、六邊形、多邊形等其它的橫截面形狀或不規(guī)則的橫截面形狀也可以用來獲得對于給定情形的特定的流體流動特性。當使用除了圓形以外的橫截面形狀時，上述參考直徑可對應于桿的最大厚度。
[0024]在相似的形式中，第二組多個桿48b中的每個桿與第二組多個桿48b中的另一個桿分隔第二間距63。第二間距63優(yōu)選為單個桿的直徑的1/32倍到10倍，更優(yōu)選為單個桿的直徑的1/4倍到3倍。在一個實施例中，桿的半徑為大約1/8英寸。在其它實施例中，桿的半徑在第一圓圈的半徑A的1/1000到1/10之間，使得10到1000個桿構成第一組多個桿48a和第二組多個桿48b中的任一組。
[0025]第二組多個桿48b被設置成使得第二組多個桿48b中的每個桿沿周向位于第一組多個桿48a的各個桿之間的第一間距62內(nèi)并且第二組多個桿48b從第一組多個桿48a向內(nèi)徑向布置。換言之，第一組多個桿48a和第二組多個桿48b在周向上相互偏置，使得從閥籠22內(nèi)通過窗口 46流動(由箭頭70表示)的流體必須在第二組多個桿48b的桿之間流動，然后分開來在第一組多個桿48a的桿周圍流動(由箭頭70a和70b表示)。以這種方式，通過窗口 46并在第一組多個桿48a和第二組多個桿48b的桿之間流動的流體被減緩，引起壓降并減少了氣蝕和噪聲。
[0026]在又一個實施例中，可包括在徑向上更小或更大的圓圈內(nèi)布置的一組、三組、四組或更多組多個桿來表征通過閥籠22的流體流動。以這種方式，通過閥籠22流動的流體可流動通過多個壓降階段。
[0027]現(xiàn)參見圖6，示出了閥籠122的替換實施例。與圖2-5中的閥籠22的特征相對應的閥籠122的特征具有比圖2-5中的數(shù)字大100的參考數(shù)字。閥籠122包括閥籠壁140，其連接到第一安裝法蘭142和第一板150。第二安裝法蘭144被連接到第二板152。第一板150和第二板152之間的間距形成窗口 146。多個桿148從第一板150延伸到第二板152。圖6中的閥籠122的實施例還包括設置在第一板150和第二板152之間的第三板153。第三板153可在結構上強化桿148，以阻止桿148彎曲，這引起更剛性的結構。在一個實施例中，第三板153可布置在閥塞26的整個行程距離的10%到30%之間，優(yōu)選在閥塞26的整個行程距離的10%到20%之間，更優(yōu)選為閥塞26的整個行程距離的大約15%。在這種情形下，閥塞26的整個行程距離可以近似等于第一板150和第二板152之間的距離。因此，第三板153可布置在從第二板152到第一板150的距離的大約15%處。通過將第三板布置在上述范圍內(nèi)，通過閥籠122的流體流動還可進一步表征，并且更線性的特性曲線可施加于流動。
[0028]另外，當?shù)谌?53被安裝時，在第三板153上方和第三板153下方的桿148的間距可以不同，以獲得用于不同范圍的閥塞26的行程的不同的流動特性。例如，因為當閥塞26更大打開時，下游裝置需要更多的流體流動，所以在第三板153上方的桿148可具有更大的間距，以允許更多的流體流動。也許反過來也是對的，桿的間距可以針對不同的操作或需求而改變。
[0029]在又一些實施例中，可包括四個、五個或更多個板，每個板位于第一板150和第二板152之間。通過增加板和/或改變桿的間距，閥籠可被設計成對于閥塞的不同打開階段來不同地表征流動。通過這種方式，閥籠可基于下游需求來施加理想的流動特性。例如，在低下游需求中，桿可緊密地間隔以將噪聲減少最大化。可替換地，在高下游需求中，桿可以分隔更遠，由此為增加的流體流動而放棄噪聲減少。
[0030]如上所述，在另一些實施例中，可包括在徑向上更小或更大的圓圈內(nèi)布置的一組、三組、四組或更多組多個板來表征通過閥籠22的流體流動。圖7示出了具有單組多個桿248的閥籠222的替換實施例。單組多個桿248被設置成使得這些桿形成與閥籠222的縱向軸線260同心的第一圓圈257。由單組多個桿248形成的第一圓圈257具有半徑A。
[0031]單組多個桿248中的每個桿與單組多個桿248中的另一個桿分隔第一間距262。第一間距262優(yōu)選為單個桿的直徑的I倍到5倍，更優(yōu)選為單個桿的直徑的I倍到3倍，再優(yōu)選為單個桿的直徑的1.5倍到2.5倍。盡管桿248被圖示為具有圓形的橫截面形狀，但是例如橢圓形、三角形、方形、矩形、五邊形、六邊形、多邊形等其它的橫截面形狀或不規(guī)則的橫截面形狀也可以用來獲得對于給定情形的特定的流體流動特性。當使用除了圓形以外的橫截面形狀時，上述參考直徑可對應于桿的最大厚度。這些桿的半徑在第一圓圈的半徑A的1/1000到1/10之間，使得10到1000個桿構成單組多個桿248。
[0032]圖8示出了閥籠322的另一個替換實施例，閥籠322具有第一組多個桿348a、第二組多個桿348b和第三組多個桿348c。第一組多個桿348a被設置成使得各個桿形成與閥籠322的縱向軸線360同心的第一圓圈357。由第一組多個桿348a形成的第一圓圈357具有半徑A。同樣地，第二組多個桿348b被設置成使得各個桿形成與閥籠322的縱向軸線360同心的第二圓圈358。然而，第二圓圈358的半徑B小于第一圓圈357的半徑A。第三組多個桿348c被設置成使得各個桿形成與閥籠322的縱向軸線360同心的第三圓圈359。第三圓圈359的半徑C小于第一圓圈357的半徑A，但是大于第二圓圈358的半徑B。
[0033]第一組多個桿348a中的每個桿與第一組多個桿348a中的另一個桿分隔第一間距362。第一間距362優(yōu)選為單個桿的直徑的I倍到5倍，更優(yōu)選為單個桿的直徑的I倍到3倍，再優(yōu)選為單個桿的直徑的1.5倍到2.5倍。盡管桿348被圖示為具有圓形的橫截面形狀，但是例如橢圓形、三角形、方形、矩形、五邊形、六邊形、多邊形等其它的橫截面形狀或不規(guī)則的橫截面形狀也可以用來獲得對于給定情形的特定的流體流動特性。當使用除了圓形以外的橫截面形狀時，上述參考直徑可對應于桿的最大厚度。
[0034]在相似的形式中，第二組多個桿348b中的每個桿與第二組多個桿348b中的另一個桿分隔第二間距363，并且第三組多個桿348c中的每個桿與第三組多個桿348c中的另一個桿分隔第三間距365。第二間距363和/或第三間距365優(yōu)選為各個桿的直徑的1/32倍到10倍，更優(yōu)選為各個桿的直徑的1/4倍到3倍。在一個實施例中，桿的半徑為大約1/8英寸。在其它實施例中，桿的半徑在第一圓圈的半徑A的1/1000到1/10之間，使得10到1000個桿可構成第一組多個桿348a、第二組多個桿348b和第三組多個桿348c中的任一組。
[0035]盡管這里公開了滑桿閥作為流體控制閥的示例性實施例，但是這里公開的內(nèi)件組件還可實際上用于包括閥內(nèi)件閥籠的任何類型的流體閥。例如，公開的密封組件可用于例如球閥、球心閥、蝶形閥或者偏心旋塞閥等不同類型的閥。
[0036]盡管這里根據(jù)本公開的教導已經(jīng)描述了某些閥內(nèi)件閥籠和流體控制閥，但是所附權利要求的范圍并不限于此。相反，權利要求覆蓋合理落入允許等同的范圍內(nèi)的本公開的教導的所有實施例。
【權利要求】
1.控制閥，其特征在于，包括: 閥體，其具有通過流體通路連接的流體入口和流體出口； 閥座，其設置在所述流體通路中； 閥籠，其設置在所述流體通路中，所述閥籠包括閥籠壁、連接到所述閥籠壁的第一板、與所述閥籠壁分隔開的第二板以及縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的第一組多個桿；以及 流體控制部件，其可移動地設置在所述閥籠中，所述流體控制部件與所述閥座和所述閥籠配合以控制并表征通過所述流體通路的流體流動。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制閥，其特征在于，還包括縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的第二組多個桿。
3.根據(jù)權利要求2所述的控制閥，其特征在于，所述第一組多個桿中的桿被設置成在沿橫向橫截面觀察所述閥籠時形成第一圓圈，所述第一圓圈具有第一半徑。
4.根據(jù)權利要求3所述的控制閥，其特征在于，所述第二組多個桿中的桿被設置成在沿橫向橫截面觀察所述閥籠時形成第二圓圈，所述第二圓圈具有第二半徑。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制閥，其特征在于，所述第一半徑大于所述第二半徑。
6.根據(jù)權利要求4所述的控制閥，其特征在于，所述第一組多個桿中的桿圍繞所述第一圓圈的圓周以單個桿的直徑的1/32倍到10倍的距離彼此分隔。
7.根據(jù)權利要求6所述的控制閥，其特征在于，所述第二組多個桿中的桿圍繞所述第二圓圈周向地設置，以與所述第一組多個桿中的桿偏置。
8.根據(jù)權利要求1所述的控制閥，其特征在于，還包括設置在所述第一板和所述第二板之間的第三板。
9.根據(jù)權利要求8所述的控制閥，其特征在于，所述第三板位于從所述第二板到所述第一板的距離的10%和30%之間。
10.根據(jù)權利要求8所述的控制閥，其特征在于，所述第一組多個桿中的桿在所述第二板和所述第三板之間與在所述第一板和所述第三板之間空間不同地分隔。
11.根據(jù)權利要求8所述的控制閥，其特征在于，還包括設置在所述第一板和所述第二板之間的第四板。
12.根據(jù)權利要求1所述的控制閥，其特征在于，所述第一組多個桿中的至少一個桿具有圓形橫截面形狀。
13.用于控制閥內(nèi)件組件的閥籠，其特征在于，所述閥籠包括: 閥籠壁； 第一板，其連接到所述閥籠壁； 第二板，其與所述閥籠壁分隔；以及 第一組多個桿，其縱向設置在所述第一板和所述第二板之間。
14.根據(jù)權利要求13所述的閥籠，其特征在于，還包括縱向設置在所述第一板和所述第二板之間的第二組多個桿。
15.根據(jù)權利要求14所述的閥籠，其特征在于，所述第一組多個桿被設置成在沿橫向橫截面觀察所述閥籠時形成具有第一半徑的第一圓圈。
16.根據(jù)權利要求15所述的閥籠，其特征在于，所述第二組多個桿被設置成在沿橫向橫截面觀察所述閥籠時形成具有第二半徑的第二圓圈。
17.根據(jù)權利要求16所述的閥籠，其特征在于，所述第一半徑大于所述第二半徑。
18.根據(jù)權利要求17所述的閥籠，其特征在于，所述第二組多個桿中的桿與所述第一組多個桿中的桿周向地偏置。
19.根據(jù)權利要求13所述的閥籠，其特征在于，還包括設置在所述第一板和所述第二板之間的第三板。
20.根據(jù)權利要求19所述的閥籠，其特征在于，所述第三板被布置在所述第二板和所述第一板之間的距離的大約15%處。
【文檔編號】F16K47/02GK104165247SQ201410193941
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2013年5月16日
【發(fā)明者】A·C·多蘭 申請人:費希爾控制國際公司