用于改進(jìn)小流量控制的包括具有閥針的閥內(nèi)件的控制閥的制作方法
【專利說(shuō)明】用于改進(jìn)小流量控制的包括具有閥針的閥內(nèi)件的控制閥
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]不適用
[0003]關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究/開(kāi)發(fā)的聲明
[0004]不適用
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明大致涉及一種流量控制裝置，并且更具體地說(shuō)涉及一種線性位移控制閥，其包括配備有獨(dú)特構(gòu)造的閥針的閥內(nèi)件，閥針適合于以較高水平的精度和/或較寬的可調(diào)范圍度來(lái)提供低端流量控制。
【背景技術(shù)】
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)當(dāng)前已知的控制閥包括在閥門的正常工作期間線性地移動(dòng)的插塞或閥針。在這些閥門(常常稱為線性位移閥門)中，插塞布置在盤形疊件(disk stack)或閥箱中并可以在盤形疊件或閥箱中移動(dòng)，該盤形疊件或閥箱限定多個(gè)彎曲和/或非彎曲的流體通道。這些閥門的閥內(nèi)件包括插塞和閥箱的組合。某些線性位移閥門構(gòu)造用于“過(guò)塞流(over plug flow)”，其中，在流體因通過(guò)閥箱通道的流動(dòng)而發(fā)生壓降的情況下，流體從閥箱的外部沿徑向向內(nèi)地流動(dòng)到閥箱的內(nèi)部中。在該構(gòu)造中，通過(guò)提升插塞遠(yuǎn)離閥座環(huán)來(lái)打開(kāi)閥門，這允許流體從閥箱的內(nèi)部流出并經(jīng)由開(kāi)啟的閥座環(huán)離開(kāi)閥門。與之相反，使插塞的座面移動(dòng)成與閥座環(huán)的互補(bǔ)的座面密封地接合有助于閥門的閉合或截流情況。
[0007]作為過(guò)塞流的替代，其他線性位移閥門構(gòu)造用于“欠塞流(underplug flow)”，其中，在流體因沿徑向向外地通過(guò)閥箱流體通道的流動(dòng)而發(fā)生壓降的情況下，流體沿軸向向上地流動(dòng)到閥箱的內(nèi)部中以流到閥箱的外部。在該構(gòu)造中，通過(guò)提升插塞遠(yuǎn)離前述閥座環(huán)來(lái)打開(kāi)閥門，這因此允許流體流動(dòng)到閥箱的內(nèi)部并隨后沿徑向向外地流動(dòng)通過(guò)閥箱的流體通道。與之相反，使插塞的座面移動(dòng)成與閥座環(huán)的互補(bǔ)的座面密封地接合有助于閥門的閉合或截流情況。
[0008]常常使用線性位移控制閥以控制過(guò)程中的流量和壓力。然而，這種控制閥具有降低其整體實(shí)用性的某些缺陷。更具體地說(shuō)，在那些需要可控低流量的應(yīng)用中，在很大程度上因結(jié)合在閥內(nèi)件中的插塞或閥針的現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)，閥內(nèi)件通常不能夠精確地控制流量。此外，在某些應(yīng)用中，控制閥中的壓降嚴(yán)重到足以在閥針與閥箱或盤形疊件的內(nèi)徑部之間產(chǎn)生高速流動(dòng)。高速流動(dòng)最終侵蝕閥針的末端，由此造成與使用閥門的小流量控制相關(guān)的其它問(wèn)題。因此，在線性位移控制閥的現(xiàn)有技術(shù)中存在如下需要:能夠以較高水平的精度和/或較寬的可調(diào)范圍度來(lái)提供低端流量控制。本發(fā)明解決了這種特定需要，并且將在下文更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種線性位移控制閥，其包括閥體且具有閥蓋，該閥蓋與閥體配合地接合。閥體和閥蓋共同限定殼體，殼體收容包括流動(dòng)控制元件和互補(bǔ)的閥塞或閥針在內(nèi)的閥內(nèi)件。閥針優(yōu)選地借助于閥桿轉(zhuǎn)接器附接至控制閥的可往復(fù)移動(dòng)的閥桿。閥桿轉(zhuǎn)接器適合于允許閥針與流動(dòng)控制元件之間存在一定測(cè)量值的“浮動(dòng)”，可能需要這些“浮動(dòng)”來(lái)適應(yīng)閥針與流動(dòng)控制元件之間的任意失準(zhǔn)。流動(dòng)控制元件優(yōu)選地被包括在控制閥中的內(nèi)部過(guò)濾器包圍。
[0010]在控制閥的閥內(nèi)件中，插塞或閥針獨(dú)特地構(gòu)造成:使得當(dāng)插塞或閥針與流動(dòng)控制元件結(jié)合地使用時(shí)，閥內(nèi)件能夠以較高水平的精度和/或較寬的可調(diào)范圍度提供低端流量控制。在示例性實(shí)施例中，閥內(nèi)件的可調(diào)范圍度是50至I。為了幫助增強(qiáng)功能，閥針(尤其是閥針的外徑)優(yōu)選地與流動(dòng)控制元件的內(nèi)徑交疊，從而在閥針與流動(dòng)控制元件之間提供非常緊的配合或公差。閥針與流動(dòng)控制元件的內(nèi)徑之間的該緊公差實(shí)質(zhì)地減少或消除在某些應(yīng)用中可能在閥針與流動(dòng)控制元件之間發(fā)生的任意高速環(huán)形流體流動(dòng)，由此使閥針不易被侵蝕。
[0011]此外，閥針的大部分設(shè)置有至少一個(gè)且優(yōu)選地為一連串的曲徑式凹槽，該曲徑式凹槽以預(yù)定形狀、預(yù)定寬度和深度以及相對(duì)于彼此的預(yù)定空間關(guān)系形成在閥針中。更具體地說(shuō)，每個(gè)曲徑式凹槽的優(yōu)選的深度均為約0.02英寸，且優(yōu)選的寬度為約0.02英寸。此外，每個(gè)曲徑式凹槽均優(yōu)選地具有帶有銳利邊緣的大致方形的輪廓。
[0012]在控制閥中，形成在閥內(nèi)件的閥針中的曲徑式凹槽具有兩個(gè)功能。在控制閥工作期間，當(dāng)從第一壓力級(jí)至第二壓力級(jí)的壓降在閥針的外徑與疊件的內(nèi)徑之間的環(huán)形區(qū)域中產(chǎn)生高速時(shí)，曲徑式凹槽用作使這種流動(dòng)減速并由此使對(duì)閥針的侵蝕最小化的“曲徑”。此夕卜，在流體因例如內(nèi)部過(guò)濾器的任意損傷而被污染的情況下，最終進(jìn)入閥針與流動(dòng)控制元件之間(盡管采用交疊配合)的任意小顆粒通常將被圈閉在曲徑式凹槽中，由此防止閥針附著或堵塞流動(dòng)控制元件。這樣，在閥針相對(duì)于流動(dòng)控制元件移動(dòng)以幫助打開(kāi)和關(guān)閉控制閥期間，曲徑式凹槽提供壓力平衡并進(jìn)一步減小閥針與流動(dòng)控制元件之間的任意余流的速度，從而增強(qiáng)閥針與流動(dòng)控制元件之間的緊公差的減少侵蝕的效果。就這一點(diǎn)而言，除了以上內(nèi)容之外，曲徑式凹槽與閥針和流動(dòng)控制元件的內(nèi)徑之間的緊公差協(xié)作來(lái)對(duì)閥內(nèi)件提供如下功能:將流體流速減小至在控制閥工作期間不會(huì)發(fā)生閥針的侵蝕的程度。
[0013]通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，可以最好地理解本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]通過(guò)參考附圖，本發(fā)明的這些以及其它特征將變得更加清楚，其中:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的線性位移控制閥的縱截面圖，示出了線性位移控制閥的插塞位于閉合位置；
[0016]圖2是圖1所示的線性位移控制閥的透視縱截面圖，示出了線性位移控制閥的插塞位于閉合位置；
[0017]圖3是結(jié)合到圖1和圖2所示的控制閥的閥內(nèi)件中的閥塞或閥針的側(cè)視圖；以及
[0018]圖4是圖3所示閥針的可能變型的側(cè)視圖，該閥針可以選擇性地整合到圖1和圖2所示的控制閥的閥內(nèi)件中。
[0019]在全部附圖和詳細(xì)描述中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在參考附圖，其中，附圖只是為了示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并不是為了限制本發(fā)明，圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的線性位移控制閥10的縱截面圖。如下文將要更詳細(xì)地描述那樣，圖1和圖2所示的閥門10位于閉合或截流位置。
[0021 ] 閥門1包括限定有流入通道14和流出通道16的閥體12。流入通道14和流出通道16均與由閥體12限定的內(nèi)腔或閥廊(va I ve ga11 ery) 18流體地連通。除了閥體12之外，閥門1還包括閥蓋20，閥蓋20附接至閥體12并將閥廊18部分地封閉起來(lái)。閥體12和閥蓋20共同限定控制閥10的殼體。如圖1所看到的，通過(guò)使用包括螺母和螺栓組合的機(jī)械緊固件22來(lái)優(yōu)選地幫助將閥蓋20附接至閥體12，但是其他附接方法被認(rèn)為也落入本發(fā)明的精神和范圍中。閥蓋20限定有孔24，該孔24沿軸向延伸通過(guò)閥蓋20，將在下文中更詳細(xì)地描述孔24的使用。閥蓋20的限定孔24的內(nèi)表面優(yōu)選地被氮化處理以使表面硬化。
[0022]在閥體12的閥廊18中布置有環(huán)形閥座環(huán)26。閥座環(huán)26限定有圓形構(gòu)造的流出開(kāi)口28，流出開(kāi)口 28的頂端(當(dāng)從圖1所示的透視圖觀察時(shí))被漸縮的座面30包圍。閥座環(huán)26在閥體12中取向，并且尤其是在閥體12的閥廊18中取向，使得流出開(kāi)口 28與流出通道16同軸地對(duì)準(zhǔn)。如同樣從圖1所示的透視圖中看到的，除了限定