專利名稱：調(diào)節(jié)高壓流體流動的控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理多種流體的機械技術(shù)，如壓縮流體、非壓縮流體等等，尤其是涉及一種閥的流體流動控制裝置，該閥具有通過控制流體阻力、背壓和全部工況，以及通過以其可用容積的最大利用來控制流體速度，而設(shè)計成更復(fù)雜形狀的流體流動路徑，從而以最大程度地防止產(chǎn)生氣穴、泄放、被外來物質(zhì)阻塞和內(nèi)部零件的損壞。
本發(fā)明集中在流體流動阻力器、背壓控制部件和其它部件上，能應(yīng)用于多孔型閥、多路徑型閥或任何流體流動控制和類似關(guān)閉裝置中。
傳統(tǒng)地涉及閥和阻力器的裝置應(yīng)用于廣泛領(lǐng)域，其中一些通常稱為多路徑型閥。
特別地普通多路徑型閥應(yīng)用于臨界的情況或需要高精度的領(lǐng)域。
而且，流體速度的控制在多路徑型閥中得以實現(xiàn)，因此，閥可應(yīng)用于壽命長和操作質(zhì)量要求高的所有裝置中。
一般多路徑的閥可以應(yīng)用于控制噪音和氣穴或者控制精度要求高的領(lǐng)域，在該領(lǐng)域使用水力流體和非水力流體，另外，閥應(yīng)用于各種包括熱力發(fā)電站、核發(fā)電站和石油化工產(chǎn)品、精煉和各種化工處理等等的工業(yè)領(lǐng)域。
應(yīng)用于上述的各種領(lǐng)域的常規(guī)多路徑型閥的流體流動阻力器，是建立在一系列相互疊置的或交錯的圓盤或圓柱體的基礎(chǔ)上。
每一個圓盤或圓柱體具有多個在其上形成的分離路徑和曲折路徑，該路徑的每一個適用于控制裝置中整個閥的長度上的流體流動壓力或流量，有關(guān)上述裝置的具體結(jié)構(gòu)能在美國專利號4921014、美國專利號4567915、美國專利號4407327和美國專利號4105048中得到。
經(jīng)過曲折路徑的流體有速度頭損失。
流出速度保持降低因此在某一狀態(tài)下流體流動路徑中產(chǎn)生的阻力，可防止由于流體流動被壓縮時產(chǎn)生的氣穴、腐蝕、磨損、噪音和振動。
一般多路徑型閥和流體流動阻力器的特點是內(nèi)圓盤或圓柱體形成定向的路徑和在其上的可轉(zhuǎn)向型路徑。
柱塞適于在一般的柵殼內(nèi)部上下移動，并具有用于開/關(guān)流體流動阻力器的流體流動路徑的導(dǎo)向端以調(diào)整經(jīng)過閥的流體總流量，并用于在與座接觸時密封流體的流動。
在任何情況下，為了實現(xiàn)柱塞以平穩(wěn)的方式上下運動、以及柱塞與座的同軸線接觸的目的，利用迷宮式密封的柱塞，該柱塞具有多個在柱塞底部端緣表面形成的環(huán)狀槽。
如上所述，在閥中用的一般的柵殼，由于小的流體流動路徑和簡單曲折路徑的構(gòu)造以便產(chǎn)生所需的速度頭損失量，使柵殼尺寸變得很大。
而且，這會產(chǎn)生以下的問題1)閥的總體尺寸很大；2)閥所需的材料增多；3)閥的安裝空間增大。
另外，柱塞的密封部分產(chǎn)生一種由于在相鄰位置上的小孔原理引起的收縮斷面現(xiàn)象，在該鄰近位置上其密封部分與具有高壓比率的流體流動阻力器的流體流動路徑或座之間有一間隙，因此，由于流體流動速度的增加和壓力的降低而產(chǎn)生的氣穴、泄放、腐蝕、噪音和振動出現(xiàn)在流體流動阻力器、柱塞、座等上。
這些現(xiàn)象以上述同樣的方式甚至存在于迷宮式密封柱塞中。
另一方面，由于柵殼包括多個具有小截面面積的孔因而產(chǎn)生所需的速度頭損耗量，如果外來物質(zhì)插進閥的入口，其柵殼的路徑或入口處會被堵塞，從而損壞閥固有的性能。同時，在流體從柱塞的底部流過柵殼的閥中，在軸向移動的柱塞的導(dǎo)向端的密封部分由于堵塞柵殼路徑的入口的外來物質(zhì)而被損壞，從而使閥的密封功能大大損壞。
在這種情況下，為了過濾插入閥的入口的外來物質(zhì)，分離網(wǎng)安裝在流體流向閥的入口處。
本發(fā)明的目的是提供一種以簡單和容易的方式組裝和生產(chǎn)的閥的流體流動控制裝置，而保持多路徑型閥的柵殼的特性，并能容許流體流動阻力器作為柵殼來限制外來物質(zhì)的插入并在柱塞和流體流動阻力器之間形成預(yù)定的空間，因而防止流體流動阻力器被外來物質(zhì)堵塞，同樣防止外來物質(zhì)與柱塞的相互作用，而在閥的流體流動入口處沒有形成分離網(wǎng)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種閥的流體流動控制裝置，該閥可在多個流體流動路徑上產(chǎn)生大的速度頭損耗，因而提高每一以恒定局部壓力條件作用于閥的每個流體流動路徑的截面積，因而流體流動路徑不被外來的經(jīng)過閥的物質(zhì)阻塞，從而提高在其預(yù)定體積內(nèi)的流體流動量。
本發(fā)明的又一目的是提供一種閥的流體流動控制裝置，該閥在與流體流動相互作用的裝置中起到結(jié)構(gòu)功能分離和流體流動分散的作用，因而防止在產(chǎn)生較高壓力差的流體流動停止位置的相鄰位置處的收縮斷面現(xiàn)象，因而在流體流動阻力器、柱塞和座上不會產(chǎn)生氣穴、泄放、磨損/腐蝕、噪音和振動。
為實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其他目的，閥流體流動控制裝置具有一包括流體入口和流體出口的閥體，一個在流體入口和流體出口之間移動以控制流體流動的柱塞，一個帶有多個孔和槽的柵殼，所述的柱塞在柵殼內(nèi)部緊密安裝和移動，包括所述的柵殼具有一個與柱塞緊密接觸的并在軸向和徑向分別形成多個孔和凸起的內(nèi)圓柱體，一個在軸向和徑向分別形成多個孔的外圓柱體，一個在內(nèi)和外圓柱體之間疊置和連接的并形成在軸向具有帶凹部的矩形截面彎頭的多個凹/凸槽并在槽上形成多個孔的第一內(nèi)部圓柱體，與第一內(nèi)部圓柱體相連的并在軸向和徑向形成多個孔的第二內(nèi)部圓柱體和用于將第一和第二內(nèi)部圓柱體在上端和下端與內(nèi)和外圓柱體緊密連接的上和下支撐板，柱塞形成一密封部分與開/關(guān)部分，該二部分的每一個在其下部的導(dǎo)向端與座接觸，以及通過開/關(guān)部分上的槽與開/關(guān)部分連接的多個孔，從而當其在柵殼內(nèi)部移動時，以開/關(guān)座和控制流體流動，以及一個與柱塞內(nèi)部接觸的座。
本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點、特征以及目的通過以下本發(fā)明的最佳實施例結(jié)合附圖的詳細描述可以顯而易見，其中


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的流體流動得以控制的閥的局部剖視2表示圖1中閥的局部剖視圖，其中形成了圓柱形柵殼圖3是表示圖2的柵殼布局的局部剖視4是表示圖2柵殼的內(nèi)圓柱體的立體5是表示圖2柵殼的具有凹/凸槽的內(nèi)圓柱體的局部剖視6是表示圖2柵殼的外圓柱體的立體7是表示圖2柵殼的內(nèi)圓柱體的一種結(jié)構(gòu)和布局的局部剖視8是表示圖2柵殼的內(nèi)圓柱體的另一種結(jié)構(gòu)和布局的局部剖視9A和9B是表示圖2柵殼的內(nèi)圓柱體的再一種結(jié)構(gòu)和布局的局部剖視10是表示內(nèi)圓柱體與圖2柵殼的外圓柱體的組合狀態(tài)的剖視11是表示依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的流體流動得以控制的閥的剖視圖，其中形成了圓盤柱圖12是表示圖11的圓盤柱的一對圓盤的局部平面13是表示圖11的一對圓盤的局部立體14A是表示圖11的圓盤柱的一個圓盤的流體流動路徑的局部平面14B是表示圖14A的操作過程的局部剖視15A～15C是表示圖11的圓盤柱的一對圓盤的局部剖視圖和側(cè)視16A～16D是圖1中閥的局部剖視圖，其中形成有功能分離型柱塞和座圖17A和17B是圖16A～16C的功能分離型柱塞和座的局部剖視圖，其上分別形成凸起和凹槽圖18是表示依據(jù)本發(fā)明的第三實施例的閥的流體流動控制裝置的局部剖視圖，其中流體流動阻力器和座彼此結(jié)合在一起本發(fā)明的流體流動阻力器是建立在圓柱體或圓盤的基礎(chǔ)上形成的，同時每一流體流動路徑的阻力部分是由小孔、具有凹入部分的矩形截面彎頭組合而成，以便產(chǎn)生較大的速度頭損耗量。
本發(fā)明矩形截面彎頭的入口截面積和出口截面積是不同的，它試圖產(chǎn)生較大的相對流體流動的速度頭損耗量。
通過流體流動路徑產(chǎn)生的壓降量與損耗系數(shù)、流體密度和速度的平方成比例，它們?nèi)Q于阻力部分的流體流動的路徑形狀和雷諾系數(shù)決定的。
由于壓降量是根據(jù)閥的工作情況而定的，如果速度頭損耗的總量增加，流體速度能有效地以平穩(wěn)方式得到控制。由流體流動路徑產(chǎn)生的阻力部分數(shù)量越多，流體流動路徑所占的截面積越小，或者阻力部分的損耗系數(shù)越大，速度頭損耗總量就越大。
因此，如果阻力部分的數(shù)量增加，并且流體流動路徑的橫截面積減小，那么流體流動阻力器的尺寸很大，或得不到流過閥的適量流體，相反，如果流體流動路徑的截面積增大，流體流動阻力器的尺寸很大，因而使之很難調(diào)節(jié)流體氣穴形成的速度。
以流體的流動特性為基礎(chǔ)，本發(fā)明包括設(shè)計成具有高損耗系數(shù)的每一流體流動路徑的阻力部分，以便在流體流動中得到一個預(yù)定的壓降量和速度，同時在預(yù)定的流體流動阻力器的體積增加數(shù)量，以便在閥預(yù)定的壓降量上使流體流動路徑的截面積增加。
根據(jù)阻力部分的流動和結(jié)構(gòu)特性，本發(fā)明的圓柱形流體流動阻力器具有在柱塞軸向被分流的流體流動路徑，并且具有由小孔和帶凹部的矩形截面彎頭形成的間隙，以便控制流體的流動。這樣能防止小孔和彎頭布局的分離操作，因此本發(fā)明能生產(chǎn)出并利用一個低成本的但非常精密的閥，而不必采用一般較貴的多路徑閥。
另外，本發(fā)明的流體流動阻力器的圓盤型式具有一對由小孔、矩形截面彎頭和帶凹部的彎頭組合制成的圓盤，從而增加其相對于流體流動路徑的流動方向的截面積，因此在徑向和軸向形成流體流動以最大限度地利用流體流動阻力器的可用容積。
當然，流體流動路徑是通過多個圓盤形成的，或類似那里的流體流動路徑通過一個圓盤在其徑向形成。
本發(fā)明的流體流動阻力器可以將阻力部分的布局和流體流動路徑的截面積的尺寸制成彼此大體上不相同，當然它們可以彼此組合或轉(zhuǎn)換。
流體流動阻力器的圓柱體或圓盤的厚度以及其槽的尺寸取決于流體的工況。
阻力器的最薄截面的厚度是在穩(wěn)態(tài)根據(jù)結(jié)構(gòu)或工作情況而確定，并且通過結(jié)構(gòu)的情況說明檢查該厚度的穩(wěn)定性。
本發(fā)明流體流動阻力器在流體入口處具有多個與內(nèi)部的流體流動路徑尺寸相等或稍小的一些孔、槽或結(jié)構(gòu)的凸起，并且適用于使流體流動路徑的橫截面積明顯增大，因而防止流體流動阻力器被流體內(nèi)的外來物質(zhì)阻塞。
最好是，本發(fā)明的功能分離型柱塞具有一與座接觸的密封部分和流體流動阻力器的流體流動路徑的開/關(guān)部分，以便實現(xiàn)功能分離的目的，并在開/關(guān)部分的上部表面上形成多個槽和孔，以便產(chǎn)生壓力分散和由流體流動產(chǎn)生的背壓，因而防止相關(guān)部件由于流體流動引起的損壞。
柱塞的結(jié)構(gòu)功能分離可以防止當流體在柱塞底部與座之間流動時流體流動速度過高。
另外，柱塞形成一個在環(huán)形方向橫跨槽的，在開/關(guān)部分的上部表面上橫跨流體流動路徑開/關(guān)部分的流體流動路徑，如果開/關(guān)部分在高的壓差條件下形成一細小的流體流動路徑，將分散形成的路徑中產(chǎn)生的流體流動，或者保持背壓，因此使流體流動速度不會太高，因而可防止產(chǎn)生氣穴或者零件的損壞。
本發(fā)明利用座與流體流動阻力器制成一體的柵殼中的速度頭損耗產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能分離型柱塞，從而可用簡單方法和在細小流體流動路徑構(gòu)造上制成它，流體流動可由合適的方式逐步得到控制。
利用具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的簡單裝置，增加和減少速度頭損耗，完成流體壓力分散，或者保持背壓，因此可以在特定部分消除流體流動速度的增大，降低氣穴和噪音，并且有比較大的流體能流動。
而且，本發(fā)明的閥可以是氣體阻力器、流動閥、背壓控制閥、降壓器、壓力平衡或不平衡閥，具有硬或軟座的閥等等，可用于各種流體，同時為密封流體流動的功能分離型柱塞，可應(yīng)用于減壓閥、安全閥或其他類型的閥，因此可防止鄰近密封部分的關(guān)閉位置的流體溢流，從而防止相關(guān)部件的損壞。
現(xiàn)在，結(jié)合圖1詳細解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的閥的流體流動控制裝置的結(jié)構(gòu)。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的流體流動得以控制的閥的局部剖視圖，總閥5包括閥蓋6、柱塞7、閥體8、需要預(yù)定控制的閥桿10。
本發(fā)明以柵殼3、柱塞7和座9為目標，它們分別安裝在流體入口1和流體出口2之間的流體流動路徑中，以便控制流體的流動。
閥5根據(jù)柱塞7相對與柵殼3和座9的位置控制流體流動的預(yù)定量，且具有從流體入口1到流體出口2的流體流動路徑，以及相反地從流體出口2到流體入口1的另一流體流動路徑。
閥5與作為流體流動阻力器4的柵殼3和其內(nèi)部的座9連接，而柱塞7在柵殼3和座9之間移動，以便開/關(guān)在流體入口1和流體入口2之間形成的流體流動路徑，以控制流體流動。
通常在這種情況下，柵殼3與座9上的閥蓋6相連。
形成在閥5中心線的上方和下方的柱塞7被分成左和右兩部分，如圖1所示，柱塞7的左部示出柱塞7與座9相連將流體流動完全關(guān)閉的情況，而其右部示出柱塞7移動到流體流動阻力器4的上方將流體流動打開的情況。
通常，非壓縮流體諸如液體或包含外來物質(zhì)的流體流過柱塞7以防止柵殼3的堵塞和座9接觸部分的損壞。
包括汽化液體的壓縮流體在柱塞7下方流動，因而顯示流體特性的不同優(yōu)點。
本發(fā)明的柵殼3是較佳的采用圓柱形或圓盤形的流體流動阻力器4。
閥5制成柵殼3通過流體，且使流體流到柱塞7的較低部分的結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成也是為了使流體從柱塞7較低的部分流向柵殼3，既使在具有不同的流體流動方向的情況，當流體經(jīng)過柵殼3時，作用的阻力值是彼此一樣的。
在下文將參照圖2對作為圓柱形流體流動阻力器4的柵殼3的結(jié)構(gòu)進行解釋。
圖2是表示圖1的閥的局部剖視圖，其中圓柱形柵殼3與座9和柱塞7組合在一起。
圓柱形柵殼3包括一個圍繞著柱塞7的內(nèi)圓柱體25，一個外圓柱體22，疊置并安裝在內(nèi)和外圓柱體25和22之間的第一和第二內(nèi)部圓柱體23和24，以及在圓柱體22和25上端和下端的上下支持板21和26。
內(nèi)圓柱體25的上部和下部的末端緊密連接到上下支持板21和26的圓盤形的環(huán)形凸起29和30。
外和內(nèi)圓柱體22和25以及形成在外和內(nèi)圓柱體22和25之間的第一和第二內(nèi)部的圓柱體23和24上形成有多個孔28，其中第一內(nèi)部圓柱體23形成多個凹/凸的帶有孔28的槽27，第二內(nèi)部圓柱體24形成多個孔28，該孔輪流交錯穿插于外、內(nèi)圓柱體22和25之間。
在每個圓柱體22和25上的圓孔28可以用長孔52代替，或與長孔52一起使用，如圖4所示。
第一內(nèi)部圓柱體23的凹/凸槽27適于形成一矩形截面彎頭型路徑以便使流體在軸向流動或幫助流體經(jīng)孔28流過以形成或分散成不均勻的流動。
參見圖3，在外和內(nèi)圓柱體22和25上的流體流入的每一流體流動路徑孔28的尺寸設(shè)計成小于或等于其它圓柱體的每一流體流動路徑孔28的尺寸，及孔28的邊和凹/凸槽27之間的距離長度32和33，以及矩形截面彎頭31路徑的距離長度34，因而防止柵殼3內(nèi)的流體流經(jīng)路徑被流體的外來物質(zhì)所堵塞。
柵殼3的圓柱材料可以用簡單的和快速的方式，通過一般機床如車床、銑床，鉆床等切削工藝來加工。對流體流動路徑的布局所需的單獨的操作，例如，在多個鉆孔的柵殼中緩慢修整等，在本發(fā)明的圓柱形柵殼3中可以被忽略。
另一方面，流體流動路徑在軸向被分流，且形成阻力部分以便產(chǎn)生較大的速度頭損耗量，因此得到流體的精確控制能力和在應(yīng)用到閥5的高的不均勻壓力條件下防止氣穴現(xiàn)象和噪音。
柵殼3的每一圓柱體22至25的上下部分的末端緊密地與支撐板21和26或外圓柱22和內(nèi)圓柱25的圓盤形狀的環(huán)形凸起29和30結(jié)合，如圖10所示，可選擇地可以根據(jù)閥5的特定條件用釬接或激光焊接而成。
圖3是表示圖2中作為流體流動阻力器4的柵殼3的布局的局部剖視圖。其中流體通過孔28和凹/凸槽27流動，下面將詳細給出每一阻力部分的流動特性的解釋。
流經(jīng)柵殼3的流體，當經(jīng)過孔28時產(chǎn)生速度頭損耗。
通過矩形截面彎頭(直角方向)31，流體的流動被分流，此時，被分流的流動重新改變了流體流動的截面面積32和35，無論何時流體流動在直角方向上轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生速度頭損耗。
其后，流體經(jīng)過第一內(nèi)部圓柱體23的每一孔28，然后通過矩形截面彎頭31而轉(zhuǎn)向，其次流體在噴射孔28的入口處在直角方向轉(zhuǎn)向，然后通過孔28。
最重要的是，矩形截面彎頭31的損耗系數(shù)與流體入口的截面積(在孔28和矩形截面彎頭31之間的間隔32中流體流動方向的截面積或在流體經(jīng)過凹/凸槽27的孔28之前流體流動方向的截面積36，在直角方向被分散并轉(zhuǎn)向)，以及流體出口的截面積(在流體經(jīng)過凹/凸槽27的孔28之前流體流動方向的矩形截面積35或在孔28和矩形截面彎頭31之間的間隔33的流體流動方向的截面積)有關(guān)，出口33截面積與入口36截面積相比越小，矩形截面彎頭31按指數(shù)律地顯示出的損耗系數(shù)值越大。
因此，當反復(fù)地進行矩形截面彎頭31的入口和出口截面積的相同尺寸布局的比較時，在具有出口截面積35大于入口截面積的矩形截面彎頭31處首先形成本發(fā)明的布局，隨后在具有出口截面積33小于入口截面積的矩形截面彎頭31處形成，使矩形截面彎頭31的總損耗系數(shù)顯著提高。
如上所述，流體流動路徑的截面積在預(yù)定壓降條件下被增大，這在總體閥結(jié)構(gòu)方面具有多種好處。
圖4表示與圖2中的柱塞7接觸的柵殼3的內(nèi)圓柱體25的立體圖。內(nèi)圓柱體25在軸向和徑向以預(yù)定的間隔在其內(nèi)表面上形成多個環(huán)形凸起51，且在凸起51之間形成流體流過的多個圓孔28。
多個圓孔28可以用長孔52代替，或可與長孔52一起使用。
環(huán)狀凸起51在與柱塞7接觸時起到密封元件的作用。
另外，如果凸起51與柱塞7的接觸面積小，如圖15A和15B，當柱塞7在軸向移動時流體流動路徑可以平滑地打開/關(guān)閉。
在流體從柵殼3的每一流體流動路徑流動到柱塞7之前，流體的壓力均勻分布在形成凸起51的空間，它起到消除作用于柱塞7在徑向產(chǎn)生的力的作用。
在流體從柱塞7的低處流向柵殼3的情況中，在柵殼3的最下端的凸起51起背壓裝置的功能，它可以阻止在與柵殼3接觸的柱塞7底部的導(dǎo)向端上產(chǎn)生過分不均勻的壓力。
凸起51的上述功能可以防止柱塞7的底端與柵殼3接觸部分的損壞。
在與密封柱塞相同的狀態(tài)中，柱塞7在流體流動的條件下可以進行向上或向下移動，同時柱塞7與座9是同軸相接觸。
圓孔28或長孔52的上下部分之間的間距，根據(jù)柱塞7的位置，在徑向形成流體流動路徑。
圖5是表示柵殼3第一內(nèi)部圓柱體23的局部剖視圖，第一內(nèi)部圓柱體23在其內(nèi)外表面的環(huán)形方向形成凹/凸槽27，以便形成矩形截面彎頭31，且在凹/凸槽27上以預(yù)定間隔形成多個孔28。
當然，多個孔28可以用長孔52代替，如圖4所示，或與長孔52一起使用。
包括凹/凸槽27和多個孔28的凹/凸部分，根據(jù)柱塞7的位置在徑向和軸向形成流體流動路徑。
圖6是表示柵殼3的第二內(nèi)部圓柱體24的局部剖視圖。第二內(nèi)部圓柱體23，以內(nèi)圓柱體25一樣的方式，以預(yù)定的間距形成多個孔28，當然，多個圓孔可用長孔52代替，如圖4所示，或可以與長孔52一起使用。
圖7至9表示應(yīng)用阻力部分處的只具有凹/凸槽型圓柱體形成的不同流體流動。
首先，如圖7所示，一個圓柱體71與圖5中的第一內(nèi)部圓柱體23一樣，同時其它圓柱體72在其凸起部分73上形成孔74，同時，圓柱體72的凹部75作為流體流動中的凹入彎頭。
圓孔74可以用長孔52代替，如圖4所示?；蚺c長孔52一起使用。
圖8是表示在其中只設(shè)置凹/凸槽27的圓柱形柵殼3的局部剖視圖。一個圓柱體81在凹/凸槽27的底部形成孔28，而另一圓柱體82在其上部形成孔84。
圓孔83和84可用長孔52代替，如圖4所示，或與長孔52一起使用。
在這種情況下，沒有孔和凹槽的圓柱體81和82的凹部85和86用作流體流動中的凹入彎頭。
圖9A和9B是表示在其一個表面上形成帶凹/凸槽92的圓柱體91的柵殼3的局部剖視圖。孔93和94在凹/凸槽92內(nèi)交錯形成，沒有形成孔94和94的圓柱體91的凹入部分95作為流體流動中的凹入彎頭。
圖10是表示柵殼3中內(nèi)圓柱體25與下支撐板26的組合狀態(tài)，彼此作為一個整體的剖視圖。然后，外圓柱體22與上部支撐板21構(gòu)成一個整體。
當柵殼3與柱塞7配合動作時，作為用于柱塞7底部的導(dǎo)向端上的流體流動的背壓控制裝置的提供預(yù)定阻力的凸起51起到密封元件的作用。同時凸起51在柱塞7和柵殼3之間提供一圓形空間以便使流體流動分散，且作用于柱塞7上的力基本上是均勻的，因而防止外部物質(zhì)與柱塞7的相互作用。
凸起51可以制成具有預(yù)定角度的錐形或圓邊形狀，如果凸起51采用錐形或圓邊形，凸起51與柱塞7的接觸面積在結(jié)構(gòu)說明的不變范圍內(nèi)是小的，它允許流體流動路徑按照柱塞7在軸向的運動而平穩(wěn)關(guān)閉。
另一方面，與內(nèi)圓柱體25一體的下支撐板26可以制成與座9一體的，或可以與座9分開制成。
圖11是表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例對流體的流動進行控制的閥的剖視圖，其中形成了圓盤柱，包括上、下圓盤111和112的流體流動阻力器110圍繞在柱塞7的外部，且形成在座9上。
如圖2所示的包括圓柱體的柵殼3被流體流動阻力器110代替，如圖11所示，流體流動阻力器110的圓盤111和112在軸向疊置以形成圓盤柱。
相對于穿過它們兩邊的圓盤111和112的中心成角度地對準的多個孔113和114在上部和下部部分地重疊，流體穿過其流動。
凸起115和116在流體流動阻力器110的內(nèi)部和外部形成，并用于過濾包含在流體中的外來物質(zhì)，以防止流體流動阻力器被堵塞。通過下圓盤112的凸起115和116的結(jié)構(gòu)，流體流動進入的間隙等于或小于每一流體流動路徑的最小截面距離。
凸起115作為密封元件并使流體壓力分散，使背壓保持與流體流動方向一致，圖12是表示圖11的圓盤柱的一對圓盤111和112的局部平面圖，在其中流體流過多個孔113和114。
用實線表示的孔113在上圓盤111上形成，用虛線表示的孔114在下圓盤112上形成。
孔113和114是以這種方式形成的，即在徑向重復(fù)形成矩形截面彎頭117，而凸起124、124’和125、125’在其直角部分的內(nèi)側(cè)上形成，以提供小孔和凹入彎頭的功能。
圓盤111和112的孔113和114是以這種方式形成的，即每一矩形截面彎頭117具有不同的入口和出口截面積。
孔113和114可以用電火花加工、激光加工等等形成。
一對圓盤111和112疊置以形成流體流動路徑，而上、下支撐板118和119形成在圓盤111和112的兩端，以獲得作為流體流動阻力器110的圓盤柱。
圓盤111和112以這種方式疊置，即它們在其軸向形成多個孔，并借助于穿過孔的螺栓或銷子固定，或以釬焊或激光焊連接。
流體流動路徑可以在箭頭120處從圓盤內(nèi)部到箭頭121的圓盤外部形成，或者在箭頭122處從圓盤的外部到箭頭123的圓盤的內(nèi)部形成。
提及對流體流動路徑的阻力控制，速度頭損耗是在流體流動減慢的流體入口120處產(chǎn)生，然后隨著流體流動通過設(shè)置在凹部126的反方向的矩形截面彎頭117轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生。
然后，速度頭損耗由在小孔和具有不同流體流動入口和出口截面積的矩形截面彎頭117的帶凹部124、124’和125、125’的彎頭的流體阻力組合產(chǎn)生。
下一步，流體流動經(jīng)過設(shè)在上、下圓盤111和112之間的矩形截面彎頭117a時轉(zhuǎn)向兩次，并作為迷宮元件被分散，然后通過下圓盤112上的矩形截面彎頭117’轉(zhuǎn)向兩次。此后，流體流動通過矩形截面彎頭117a’轉(zhuǎn)向兩次，并作為迷宮元件被分散，上述每一步，通過從上圓盤111到下圓盤112在徑向和軸向的流體流動產(chǎn)生速度頭損耗。
換句話說，如果一對圓盤111和112，例如，每個孔113和114在模件中形成，在模件中流體流動的方向改變8次。
如上所述，在本發(fā)明第一實施例的圓柱形柵殼3中，通過將小孔、帶凹部的彎頭和迷宮元件以組合的方式應(yīng)用到具有不同入口和出口截面積的矩形截面彎頭上，總損耗系數(shù)將增大，并且流體流動路徑的截面積在預(yù)定壓降條件下得以增大。這在總體閥5的結(jié)構(gòu)方面提供多種優(yōu)點。
而且，在上、下圓盤111和112的流體流動路徑117a和117a’在環(huán)狀方向以不同的寬度交錯設(shè)置，在上、下圓盤111和112之間的流體流動路徑的截面積下降因而獲得一個高的導(dǎo)致速度頭損耗增大的效果。
需要這種布置以便在特定流動條件下產(chǎn)生所需的壓降和流速。
圖13是表示一對圓盤111和112的立體圖，其中，流體從圓盤的外部流向圓盤的內(nèi)部，流體流動路徑的入口130和出口131只在上圓盤111上形成。
當然，入口也可在一個圓盤111上形成而出口在另一個圓盤112上形成。
另外，在下圓盤112上形成凸起132以防止流體流動路徑被外來的材料堵塞，而且具有如此預(yù)定的高度，使下圓盤112之間的間隙小于流體流動路徑最小截面長度。
在下圓盤112的凸起132與由上圓盤111的尺寸形成的凹槽133之間形成的間隙等于或小于上、下圓盤111和112的流體流動路徑的最小截面長度。
如果流體從圓盤內(nèi)部流到圓盤外部，凸起132和圓盤外的槽133就不必形成了。
在下圓盤112上的凸起134形成一邊緣如圖15A和15B所示，以便減少與柱塞7的接觸面積，以便隨著柱塞7的移動平滑地開/關(guān)流體流動路徑，并且，分散流體的流動以消除作用于柱塞7上的徑向壓力。而且，凸起134與柱塞7接觸，因而起到密封元件的作用，從而使流體能以線性的和平滑的方式隨柱塞7的移動而流動。
在此種情況下，如果流體從圓盤內(nèi)部流到圓盤外部，凸起134在柱塞7的附近形成一圓形空間，因而對柱塞7的導(dǎo)向端提供一背壓，并防止外來材料與柱塞7的相互作用。
圖14A表示了具有凹槽136的單個圓盤135，該槽成角度地對準圓盤的中心，其中的每一個具有小孔和凹部的如圖12所示的矩形截面彎頭在徑向重復(fù)布置，且在圓盤135的內(nèi)側(cè)和外側(cè)形成凸起137。
根據(jù)流體的速度和壓降合適地調(diào)整和確定阻力器的形狀、尺寸和數(shù)量。
圖14B表示了疊置的圓盤135，其中示出了流體流動的方向。
流體可以從圓盤的外部流向圓盤的內(nèi)部，或者反之。
圖15A表示，當加工成合適深度的上圓盤111和下圓盤112依次疊置時，流體經(jīng)過圓盤的流體流動入口130和出口131的狀態(tài)中的不同流動形式和迷宮功能。
更詳細的是，根據(jù)流體的條件和閥5的工作條件，進入圓盤的流體流動入口130和流體流動出口131的流體流動形式是從上圓盤111到上圓盤112，從上圓盤111到下圓盤111，下圓盤112到上圓盤111，和下圓盤112到下圓盤112而形成。
與柱塞7相接觸的凸起115由圓邊或斜邊形成，如圖15A和15B，這樣就防止上部和下部圓盤111和112的流體的增加或減少隨著柱塞7的上下運動而間斷，以便平滑地控制流體的流動。另外，與其環(huán)狀空間緊密接觸的部分作為密封元件。
圖16A-16D是表示功能分離的柱塞7、座9和支撐板26或118的的局部剖視圖，其中具有桿的形狀的柱塞7通過切割其底部制成具有圓柱體的形狀。
為了柱塞7的功能分離，柱塞7包括一與座9相接觸的密封部分102和一個流體流動阻力器4的流體流動路徑的開/關(guān)部分。
密封部分102具有一個預(yù)定角度的邊緣或是與座9緊密接觸的圓形的邊。
流體流動路徑的開/關(guān)部分103在其上表面上形成一凹槽104，通過該槽形成為使流體流動路徑開/關(guān)部分103分流的多個孔105，以使流體流動分散到流體流動路徑開/關(guān)部分103。
圓孔105可用長孔52代替，如圖4所示。
柱塞7和座9的密封部分102與流體流動路徑開/關(guān)部分102之間的間隔可較長，但它取決于其從流體流動阻力器4的流體流動路徑的距離。
柱塞7從流體流動阻力器4的內(nèi)部移動到其底部，同時當流體流動路徑開/關(guān)部分103形成在流體流動路徑關(guān)閉位置的附近時，如圖16B所示，流體流動到流體流動路徑開/關(guān)部分103上部的槽104和孔105，因而將作用于流體流動路徑開/關(guān)部分103的壓力分散，因此當流體流速不高時，在流體流動阻力器4與柱塞7接觸的部分和流體流動路徑開/關(guān)103處沒有氣穴或損壞產(chǎn)生。
此后，柱塞7進一步移動到其底部，在它與座9的密封部分102接觸前，流體流動路徑開/關(guān)部分103將流體流動阻力器4的流體流動路徑關(guān)閉，如圖16C所示。然后柱塞7與座9的密封部分102緊密接觸，如圖16D所示，以便完全將液體流動關(guān)閉。相反，若柱塞7移動到其上部位置處于柱塞7已經(jīng)與座9緊密接觸狀態(tài)時，座9的密封部分102首先打開，然后流體流動阻力器4的流體流動路徑被打開，因此當流體在柱塞7的下部和座9之間流動時，流體流動的速度在密封部分102上不高，因而防止柱塞7的密封部分102和座9的密封部分102的損壞。
在這種情況下，考慮到閥和流體的情況，可以將座9和支撐板26或118彼此連成一體。
圖17A是表示流體流動路徑開/關(guān)部分103與柱塞7的密封部分102之間的環(huán)狀凸起106的局部剖視圖。柱塞7能插到座9的密封部分102的上部，座9上形成一個與柱塞7的凸起106相應(yīng)的環(huán)狀凸起107，因而，在柱塞7的密封部分102與座9的密封部分102接觸之前，形成一矩形截面彎頭以便對流體流動施加一預(yù)定的阻力，從而防止柱塞7的流體流動路徑開/關(guān)部分103的損壞。
換句話說，由于像槽104、孔105、流體流動路徑開/關(guān)部分103、與柱塞7接觸部分的制造誤差而產(chǎn)生的機械損壞和流體流動可以有效地克服和調(diào)整。但是，在更穩(wěn)定條件下，只有具有矩形凸起才能有效地防止機械損壞，同時流體流動才能得到滿意的控制。
當然根據(jù)流體情況凸起106和107可包括輔助的凸起，以便產(chǎn)生多次壓力損耗。
圖17B是在柱塞7的密封部分102的上部的凸起106上形成的槽109和在座9的密封部分102的上部的凸起107上形成的槽108的局部剖視圖，以便對流過多重矩形截面彎頭的流體施加預(yù)定的阻力，如圖18所示，可形成多個具有槽的凸起，此時，在密封部分102的最上部的環(huán)形凸起107的高度將高于其它底端凸起的高度，因此，座9的密封部分102隨著柱塞的運動首先與柱塞7分開，以防止密封部分102的損壞和進行流體流動的平滑控制。
圖18是表示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的閥的流體流動控制裝置的局部剖視圖，其中流體流動阻力器40和座41彼此連成一體，該件采取圓柱形并形成多個孔42作為流體流動路徑以及凸出的槽43和凸起44。柱塞7形成了一個槽48和凸起46，該槽與凸起以環(huán)形方向的間隙45插入與之對應(yīng)的凸出的槽43和凸起44。
當然，與流體流動阻力器40成一體的座41可以用圓柱形的或圓盤形的阻力器4代替，或者可與阻力器40分開安裝，流體流動路徑的形狀，即，孔42可以變成長孔52、倒三角或類似形狀。
在上述結(jié)構(gòu)的情況下，如果兩部分彼此是相接觸的，其密封部分是被密封的，在這種情況下，如果柱塞7在流體流動阻力器40的軸向移動，兩部分的槽43和48和凸起44和46形成矩形截面彎頭的流體流動路徑，以使流體流動產(chǎn)生速度頭損耗，因此，流體流動的速度不會加速，而流體流量提高，當具有一定的速度變化時。
特別地，本發(fā)明的第三實施例的裝置能使其密封部分防止流體流動，這樣，不需要輔助的座，而且，在流體流動路徑稍微打開的狀態(tài)中，流體的阻力部分的數(shù)量是逐步提高的，而且如圖中虛線所示，在兩部分顯著地打開的狀態(tài)時，矩形截面彎頭的阻力在環(huán)形方向和軸向上改變，因而進行更精確的流體流動控制。
應(yīng)用到本發(fā)明的流體流動控制裝置的方法可以用上述同樣的方式應(yīng)用到降壓裝置和背壓降低裝置上。
因此，本發(fā)明的流體流動控制裝置能用于為提高/降低或調(diào)節(jié)流體流動的預(yù)定量的流體控制裝置的各個部分。
而且，功能分離型柱塞可以應(yīng)用到進行流體流動關(guān)閉操作的所有流體流動控制裝置中，以防止與柱塞的相關(guān)部件的損壞。
從前述顯而易見，本發(fā)明的閥的流體流動控制裝置能夠控制閥的操作、背壓流體阻力和與在處理各種流體中使用的機械技術(shù)相關(guān)的所有操作，例如，壓縮流體、非壓縮流體等等，并且通過最大限度地利用其有效的容積控制流體的速度，從而最大程度地防止產(chǎn)生氣穴、泄放、被外來物質(zhì)堵塞和對內(nèi)部零件的損壞。此外，根據(jù)本發(fā)明的閥的流體流動控制裝置能在多個流體流動路徑上的每一阻力器上產(chǎn)生大的速度頭損耗，以便在閥上作用恒定變化壓力條件下，提高每一流體流動路徑的截面積，因而流體流動路徑不會被經(jīng)過閥的外來物質(zhì)所堵塞，以在其預(yù)定容積內(nèi)提高流體流量。
權(quán)利要求
1.一種具有閥體的流體流動控制裝置，該閥體包括一個流體入口和一個流體出口，一個在所述流體入口和所述出口之間移動以控制流體流動的柱塞，和一個具有多個孔和槽的柵殼，所述的柱塞在所述的柵殼內(nèi)部緊密安裝并移動，所述的裝置包括所述的柵殼具有一與所述的柱塞緊密接觸的在軸向和徑向分別形成多個孔和槽的內(nèi)圓柱體，一在軸向和徑向上分別形成多個孔的外圓柱體，一沿著軸向形成多個凹/凸槽的且在槽上形成多個孔的第一內(nèi)部圓柱體，一在軸向和徑向形成多個孔的第二內(nèi)部圓柱體，因而以一種所述的第一和第二圓柱體交替的組合方式疊置和插入在所述的內(nèi)外圓柱體之間，以及用于將所述的內(nèi)和外圓柱體與所述的第一和第二內(nèi)部圓柱體在其上端和下端緊密連接在一起的上下支撐板；所述柱塞形成一與座接觸的密封部分和一開/關(guān)部分，在其底部的導(dǎo)向端和多個孔通過在所述開/關(guān)部分上部的槽分流所述的開/關(guān)部分，當在所述柵殼的內(nèi)部移動時，以便開/關(guān)所述的座和控制流體的流動；以及在其內(nèi)部與所述的柱塞接觸的所述的座。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的柵殼具有沿著軸向在兩側(cè)形成多個凹/凸槽的第一內(nèi)部圓柱體，并且在凹入部位形成多個孔，形成一與所述第一內(nèi)部圓柱體形狀相同的第二內(nèi)部圓柱體，但在凸出部分中形成孔，以便以一種所述第一和第二圓柱體交替的組合方式疊置和插入在所述的內(nèi)和外圓柱體之間。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述的柵殼具有在凹入部位的底部形成多個孔的第一內(nèi)部圓柱體，在凹入部位的上部形成多個孔的第二內(nèi)部圓柱體，以便以一種所述第一和第二圓柱體交替的組合方式疊置和插入在所述內(nèi)和外圓柱體之間。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的柵殼具有一沿著軸向在一側(cè)上形成凹/凸槽的第一內(nèi)部圓柱體，且在凹入部位的底部中形成孔，形成一與所述第一內(nèi)部圓柱體形狀相同的第二內(nèi)部圓柱體，但在凹入部位的上部形成孔，以便以一種所述的第一和第二圓柱體直線的組合方式疊置和插入在所述的內(nèi)和外圓柱體之間。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述柵殼沒有靠在流體流動路徑的凸槽結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述座的密封部分形成環(huán)形凸起的所述座及在所述柱塞的所述密封部分凸起的上部形成環(huán)形槽的所述柱塞，以便形成在所述座和所述柱塞之間具有環(huán)形槽和凸起的階梯柱塞。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中流體流入的位于外和內(nèi)圓柱體上的每一孔的第一尺寸小于或等于其它圓柱體的孔的第二尺寸，并且在作為所述其它內(nèi)、外和第二內(nèi)部圓柱體和所述第一內(nèi)部圓柱體的凹/凸槽的流體流動路徑的孔之間的側(cè)邊距離的第三尺寸，以及所述矩形截面彎頭路徑的側(cè)邊距離的第四尺寸。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的柵殼包括與所述下支撐板一體形成的內(nèi)圓柱體和與所述的上支撐板作為一體的所述的外圓柱體，從而彼此上下接合。
9.一種具有閥體的閥流體流動控制裝置，該閥體包括一個流體入口和一個流體出口，一個在所述流體入口和所述出口之間移動以控制流體流動的柱塞，以及一個具有多個孔和槽的柵殼，所述的柱塞在所述的柵殼內(nèi)部緊密安裝并移動，所述的裝置包括所述的柵殼具有上下疊置的多個上下圓盤，流體流動阻力器包括多個具有復(fù)雜孔的第一和第二孔，且以固定距離成角度地對準所述上下圓盤的中心線，在所述下圓盤的內(nèi)部和外部形成每一個第一和第二凸起，且由所述第一和第二孔的布局連續(xù)地形成的多個矩形截面彎頭，每一所述的矩形截面彎頭在其內(nèi)直角部分包括第三和第四凸起，且在其所述第三和第四凸起的對側(cè)形成第五和第六凸起。
10.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述的柵殼包括多個疊置的圓盤，每一圓盤具有一槽，在該槽處所述矩形截面彎頭具有以固定距離并成角度地對準圓盤中心線的小孔和凹部反復(fù)形成，而且每一個第一和第二凸起在圓盤的內(nèi)部和外部形成。
11.一種具有閥體的閥的流體流動控制裝置，該閥體包括一個流體入口和一個流體出口，一個在所述流體入口和所述流體出口之間移動以控制流體流動的柱塞，以及一個具有多個孔和槽的柵殼，所述的柱塞在所述的柵殼內(nèi)部緊密安裝并移動，所述的裝置包括與流體流動阻力器一體并采用圓柱形狀的座具有多個作為流體流動路徑的孔，且以多級方式形成第二凸槽和第一凸起，以及所述柱塞具有插入所述第一凸槽和第一凸起中的第二凸槽和第二凸起，并在環(huán)形方向上具有間隙。
全文摘要
所公開的是一種閥的流體流動控制裝置,該閥具有制成較復(fù)雜形狀的流體流動路徑并通過以其最大可用容積的使用來控制流體的速度,從而最大程度地防止氣穴、泄放、由外來物質(zhì)產(chǎn)生的堵塞和內(nèi)部零件的損壞。該裝置包括具有與柱塞緊密接觸的內(nèi)圓柱體的柵殼,在軸向和徑向上分別形成多個孔的外圓柱體,具有在軸向形成多個帶有凹部的矩形截面彎頭的凹/凸槽的第一內(nèi)部圓柱體,在軸向和徑向形成多個孔的第二內(nèi)部圓柱體,用于將內(nèi)和外圓柱體與第一和第二內(nèi)部圓柱體在其上端和下端緊密連接在一起的上下支撐板;柱塞形成密封部分和在其下部的導(dǎo)向端與座接觸的開/關(guān)部分,從而以便在柵殼內(nèi)部移動時打開/關(guān)閉座和控制流體的流動,以及座在具內(nèi)部與所述的柱塞接觸。
文檔編號F16K3/24GK1306608SQ99807760
公開日2001年8月1日 申請日期1999年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月14日
發(fā)明者權(quán)甲周 申請人:權(quán)甲周