專利名稱：預設定流量式動態平衡調節閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制流量的閥門，更具體地說，是涉及一種綜合流量預設定、流量調節和流量平衡三功能為一體的預設定流量式動態平衡調節閥。
背景技術：
在流體輸配異程管網變流量水系統中，實際設計時往往只考慮最不利環路的阻力計算，當系統最不利結點的資用壓頭得以保證的同時，其它結點的作用壓頭可能遠大于設計值，導致系統的水力失調。而水泵的選型過大或不當也會導致運行流量偏離設計值，管網水力不平衡的結果是造成能源的大量浪費、運行噪聲的增加和設備使用壽命的縮短。現有的流體輸配管網末端應用的調節閥門一般不具有對流過閥門的流體流量進行動態平衡調節的功能，一旦系統的壓力發生波動，流過閥門的水流量就會隨之變化，導致采暖/制冷空間的溫度過高或過低，造成能源的浪費，這種變化還會造成各區域水系統的不平衡。為了減輕或消除這種管網不平衡現象，需要對系統不斷進行調試，不僅麻煩，耗費大量時間，更重要的是這種調節是滯后的，其結果是實際使用系統時刻存在不平衡現象。有的工程應用使用定流量平衡閥解決了水力失調的問題，但是在系統流量需要調節的時候就受到很大限制，只有更換閥門才能解決問題，所以開發可調型平衡閥是勢在必行。目前國內動態平衡調節閥存在價格高，產品工作壓差范圍小，流量控制精度低的缺點，并且存在嚴重的振動噪音，無法滿足實際工程的需要。從產品結構上來看，這些產品都只是簡單地把流量平衡閥與調節閥組合在一起，閥門的阻力系數很大，結構也很大，關斷所需的力值和執行器電功率都很大，不利于工程實際應用。另外，依照節能減排的要求，每一個末端所需流量最大值需要限制，也就是說閥門的流量需要線性的預設定，目前市場尚未發現有集成流量預設定、流量調節和流量平衡三功能為一體的閥門。
發明內容
本發明要解決的技術問題旨在克服上述已有技術的不足，提供一種綜合流量預設定、流量調節和流量平衡三功能為一體的預設定流量式動態平衡調節閥，其阻力系數小、設計合理、結構緊湊、功能完善，即可預先設定流量的理想值，又能夠使通過閥門的流量實時控制在不超過該理想值的范圍內，即使出現管網系統中流量的波動，但是能夠保證并保持通過閥門的流量處于平衡狀態，不會伴隨管網流量的波動而變化，且工作壓差范圍寬，控制精度高，主要應用于建筑暖通空調系統及工業或民用流體管網輸配末端系統上，以控制流經設備及用戶的流體流量，實時調節，達到管網動態流量平衡、節約能源的目的。本發明的預設定流量式動態平衡調節閥是在本申請人于2010年12月30日提交的申請號為201010623619. X (201020700188. 8)、名稱為“動態平衡調節閥”的發明(實用新型)申請的基礎上的進一步的技術創新，在流量調節和流量平衡功能的基礎上增加了預設定流量的功能，本申請的技術方案是預設定流量式動態平衡調節閥，自上而下包括固定連接成為一體的閥上蓋、上閥體和下閥體，其特征在于
所述調節閥還自上而下包括均與閥上蓋和下閥體垂直同心的流量預調節單元、流量調節單元和流量平衡單元；
所述流量預調節單元和流量調節單元位于由閥上蓋和上閥體圍成的上閥體內腔中，所述流量預調節單元和流量調節單元接近所述閥體的流體出口處，所述流量調節單元包含在所述流量預調節單元內部，且與所述流量預調節單元連接成一體；所述流量平衡單元位于所述流量調節單元正下方，且位于下閥體的內腔中；
所述流量調節單元自上而下包括垂直向下穿過上蓋絲堵和閥上蓋而進入上閥體內腔的閥芯軸、環狀彈簧、擋片和阻斷片；上蓋絲堵與閥芯軸密封連接；所述閥芯軸的上部露在上蓋絲堵外，與閥門驅動器連接(圖中未表示)；在閥芯軸的中部的外壁上套設環狀彈簧；閥芯軸的下部的外壁向內凹進收縮形成閥芯軸臺階后再向下延伸，形成螺桿頭，螺桿頭的外壁上形成有螺紋，螺桿頭穿過擋片中心后插入阻斷片內；擋片被壓緊在所述阻斷片上端面與閥芯軸臺階之間；
所述阻斷片的上部為呈中空的圓筒體，其下部呈橫截面積逐漸減小的盆狀體，盆狀體的最大直徑小于圓筒體的直徑，在盆狀體與圓柱體的交接處之間形成有向內的臺階；所述阻斷片的中心垂直向下凹進形成開口，開口貫穿圓筒體并延伸至盆狀體中；所述阻斷片的開口的垂直的內壁上設有螺紋；
所述閥芯軸的螺桿頭向下穿過所述擋片的中心并進一步插入所述阻斷片的中心的開口內，螺桿頭的外壁上形成的螺紋與所述阻斷片的中心的開口處的垂直的內壁上的螺紋相配合，使閥芯軸與阻斷片連為一體，閥芯軸在閥門驅動機構的驅動下上下運動，帶動流量調節單元上下直線運動；
所述流量預調節單元接近所述閥體的流體出口處，包括調節閥芯和調節罩； 所述調節閥芯位于所述上閥體內腔中，調節閥芯的上部的頂端與上蓋絲堵密封連接； 調節閥芯的上部的下端的閥芯壁向外延伸形成平臺，所述平臺壓在所述閥上蓋上，所述調節閥芯的中部緊鄰所述閥上蓋的上部的內壁，且與所述閥上蓋密封連接；所述調節閥芯的下部向上閥體內腔縮進，其內壁與閥芯軸密封連接；所述閥芯軸的中部位于由所述上蓋絲堵與調節閥芯之間圍成的空腔的中心，外套于所述閥芯軸的中部的外壁上的所述環狀彈簧即位于所述空腔內；
所述調節罩緊鄰所述閥上蓋的下部的內壁設置，通過固定環與調節閥芯連接，并進一步通過閥芯螺母將所述流量預調節單元與所述閥上蓋固定連接成為一體；
所述調節罩具有垂直向下的環狀壁，所述壁上有共流體通過的曲線形開槽，所述調節閥芯帶動所述調節罩可在上閥體內腔內自由轉動，改變調節罩的環狀壁遮擋流體出口的面積，從而改變可通過調節罩上的開槽的流體的流量，即所述調節閥的預設定流量；所述調節罩的曲線形開槽的形狀設計使因環狀壁遮擋流體出口的面積而確定的所述預設定流量成線性變化；
所述調節閥芯的平臺上有相應的調節刻度，作為調節的標尺，指示可通過調節罩的開槽的預設定流量；
所述流量平衡單元自上而下包括中心同心的膜片蓋、膜組件和下阻斷片；膜組件包括膜片、中心筒和膜彈簧；第二 0型圈內嵌在下閥體的內壁上的向內凹進的凹槽內，確保中心筒與下閥體之間的密封；所述中心筒的上部的筒壁向外延伸形成臺狀，支撐膜片蓋，所述膜片蓋和膜片中心開口，膜片緊鄰膜片蓋下方設置，膜片蓋的外周緣與下閥體固定連接，并將膜片的外周緣壓緊在膜片蓋的外周緣與下閥體之間，并在膜片蓋和所述臺狀體之間壓緊膜片的中心端，從而將膜片壓緊在由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的密封的空腔中；所述膜彈簧位于由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的空腔中，套設在中心筒外壁上；所述下阻斷片與下閥體固定連接。本發明采用旋轉的預調節結構的所述流量預調節單元、采用直行程調節型結構的流量調節單元與上閥體組成一個整體。進一步地，本發明的技術方案是
所述上閥體上設有連通流量平衡單元和上閥體的流體出口的導壓孔，所述導壓孔的一端與所述流體出口連通，另一端與所述由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的空腔連通。所述膜片為橡膠膜片；所述中心筒為銅制。所述流量調節單元的阻斷片與其下方的流量平衡單元的膜片蓋之間形成可調節過流面積的出流通道；膜片組件與下阻斷片之間形成可調節過流面積的入流通道。流量調節單元在閥芯軸的帶動下上下運動，改變阻斷片的盆狀體進入流量平衡單元的內腔的深度，從而改變出流通道的流體可通過的面積；盆狀體的形狀設計為因其進入內腔中的深度的不同而造成出流通道的可供流體通過的面積發生線性變化、從而使流量的變化為線性變化的形狀。所述閥芯軸在閥門驅動器的作用下向下運動，帶動阻斷片向下作直線運動，減小通過調節閥的流量，實現閥門開度變小或關閉；在于減小或撤除閥門驅動器的向下的推力時，依靠環狀彈簧的反作用力向上推頂閥芯軸，增加阻斷片和膜片蓋之間的開度以實現閥門開。所述下閥體相對于上閥體分離后水平地旋轉一定角度后再與上閥體固定連接，從而改變流體入口相對于閥體的方向。所述上閥體上相對于流體出口的另一側閥體的壁上、以及下閥體上相對于流體入口的另一測閥體的壁上均設有測壓嘴/測壓堵頭安裝位，以使所述上閥體和下閥體與測壓嘴或測壓堵頭連接。所述下阻斷片與下閥體之間用十字槽沉頭螺釘固定連接，從而使流量平衡單元固定在閥體內部。所述上蓋絲堵與穿過其的閥芯軸通過ο型圈密封連接；所述調節閥芯的頂部的內壁與上蓋絲堵的向下延伸的絲堵壁的外壁通過ο型圈密封連接；所述調節閥芯的平臺下方的調節閥芯的外壁與閥上蓋的上部的內壁通過ο型圈密封連接。本發明采用獨特的一體化設計，巧妙地將流量預設定功能、流量實時調節功能與動態流量實時平衡功能設計成一體結構，結構緊湊，成本低，在使用時，首先通過旋轉調節閥芯調節閥門的預設定流量在一定理想值，確保通過調節閥的最大可調節流量不會超過該理想值，避免不必要的浪費，并且調節罩的環狀壁的開槽的設計使該預設定流量的調節為線性調節；閥芯軸的上下運動帶動流量調節單元在上閥體內腔內上下運動，從而改變通過調節閥的流量，而這個通過調節閥的流量在不超過該調節閥的預設定的理想值的范圍內可調；進而，當閥芯軸的運動到某一位置而確定的通過調節閥的流量一定時，而當管網系統的壓力發生變化，在流量平衡單元的作用下，確保該網系統的壓力的波動不會改變通過閥門的流量，通過優化設計和實驗分析進一步優化平衡功能和工作性能，阻力系數很小，具有更寬的工作壓差范圍和更精確的控制精度，流量精度在標稱值的士5%以內，調節功能多方式化，可以更改不同形式的阻斷片，實現等百分比調節和線性調節等多種形式，下閥體可以根據實際管網情況的需求，旋轉一定的角度后，加工相應螺紋孔安裝，此閥可變身成為角閥型的動態平衡調節閥，而不影響其流量預設定、動態平衡和調節兩功能；而閥門的預調節流量功能是為了滿足節能減排的要求，對每一個水流網絡末端所需流量最大值進行限制，也就是閥門的流量需要線性的預設定，可以在閥門安裝閥門驅動器之前根據調節閥芯上相應的刻度旋轉調節閥芯，調節閥芯帶動調節罩旋轉，從而改變閥門出口 E處的開度，以實現閥門流量的預調節。調節閥芯的上部的平臺上有兩個螺釘孔，可裝有內六角鎖緊螺釘，在預調節閥門流量后將其鎖定，即通過內六角鎖緊螺釘將調節閥芯與被壓在其下的閥上蓋固定鎖緊。預調節單元的調節閥芯與調節罩之間是通過固定環連接并用閥芯螺母來使四者之間固定連接成為一體，調節閥芯的轉動帶動調節罩運動，從而改變調節罩遮擋流體出口的面積，流體是通過調節罩上的開槽才從出流通道流至流體出口。而一旦將調節閥芯與閥上蓋用內六角螺釘鎖緊，則相當于規定了可通過調節罩的流量的最大值，這個最大值也就是調節閥芯的平臺上的刻度所指的值。內六角鎖緊螺釘的鎖緊是為了防止規定了最大值以后的誤調節。另外，預調節單元的各組件是固定連接成為一體的，進行預調節之后被鎖緊，再由執行器帶動的流量調節單元的閥芯軸的垂直上下運動，可以帶動阻斷片向上或向下運動， 阻斷片的下部進入流量平衡單元的中心的內腔的體積發生變化，從而改變從出流通道的可供流體通過的流量面積，但是，閥芯軸的垂直上下運動不會帶動流量預調節單元動作，不影響已被鎖緊的流量預調節單元，也就是說，從動作上來看，流量預調節單元僅僅是在安裝閥門時或者必要時，預先將可通過閥門的最大值設定在理想的位置，鎖緊后，就不用流量預調節單元在實際的動態平衡調節中再進行任何動作了。仍然是由流量調節單元和流量平衡單元共同完成流量的調節和動態平衡功能的。這樣做是為了供暖系統中在首次系統安裝時就確定好該支路的最大流量，因為再大的流量沒有實際用處，也就過而不及，還會造成資源的浪費。為節能的需要，也為防止用戶的私自調節，而設定的最大開度。本發明的所述閥芯軸也不局限于連接電動執行器，還可與電熱執行器、手輪等多種驅動機構相連，甚至可連接配帶有防盜型螺母的閥門驅動器，以防止無權限人員的調節， 因此適應性更強，主要應用于建筑暖通空調系統及工業或民用流體管網變流量系統上，以控制流經設備及用戶的水流量，達到管網流量平衡、實時調節、節約能源的目的。
圖1是本發明的預設定流量式動態平衡調節閥的外觀結構示意圖。圖2是本發明的預設定流量式動態平衡調節閥的剖視結構示意圖。圖3是本發明的阻斷片的剖視放大圖。
圖4是本發明的膜組件的剖視放大圖。圖5是本發明的閥軸的結構示意圖。圖6是本發明的調節閥芯的主視結構示意圖。圖7是本發明的調節閥芯的俯視圖。圖8是本發明的調節罩的主視結構示意圖。圖9是本發明的調節罩的俯視結構示意圖。
附圖標記說明
1.下閥體2.內六角螺釘3.彈簧墊圈4.上閥體5.測壓堵頭/測壓嘴 6.閥上蓋7.上蓋絲堵8.閥芯軸9.調節罩10.閥芯螺母11.固定環 12.調節閥芯13.墊片14.開口擋圈15.密封擋圈16. 0型圈17. 0型圈 18. 0型圈19.彈簧20. 0型圈21.擋片22. 0型圈23.阻斷片 24. 0型圈25.膜片蓋26.膜彈簧27. 0型圈28.第二 0型圈29.膜組件 30.下阻斷片31.十字槽沉頭螺釘32.導壓孔33.閥芯軸臺階 34.螺桿頭外螺紋35.膜片36.中心筒37.盆狀體38.調節閥芯刻度 39.螺釘孔 40.開口 41.臺階 42、平臺 43、環狀壁 44、開槽 45、支撐臺 46、測壓嘴/測壓堵頭安裝位 47、測壓嘴/測壓堵頭安裝位48、絲堵壁 49、小臺階 50、凹進口
A.流體入口 B.入流通道 C.內腔 D.出流通道 E.流體出口 F.膜片下腔體
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖1-9所示的本發明的預設定流量式動態平衡調節閥自上而下包括中心同軸、 密封固定連接成為一體的閥上蓋6、上閥體4和下閥體1，調節閥還自上而下包括均與閥上蓋6和閥下體1垂直同心的流量預調節單元、流量調節單元和流量平衡單元。流量預調節單元和流量調節單元位于由閥上蓋6和上閥體4圍成的上閥體內腔中，流量預調節單元和流量調節單元接近調節閥的上閥體的流體出口 E處，且從空間上看， 流量調節單元被包含在流量預調節單元內部，更靠近調節閥的中位于如圖2所示的D處之上，且與流量預調節單元連接成一體；流量平衡單元位于流量調節單元正下方，且位于下閥體的內腔中。具體地說，如圖2-5所示，流量調節單元自上而下包括垂直向下穿過上蓋絲堵7和閥上蓋6而進入上閥體內腔的閥芯軸8、彈簧19、擋片21和阻斷片23。上蓋絲堵7與閥芯軸8密封連接。閥芯軸8的上部露在上蓋絲堵7外，與閥門驅動器連接(圖中未表示)。在閥芯軸8的中部以下位于上閥體內腔中，且閥芯軸8的中部的外壁上套設環狀彈簧19 ；閥芯軸8的下部的外壁向內凹進收縮形成閥芯軸臺階33后再向下延伸，形成螺桿頭34，螺桿頭34的外壁上形成有螺紋，螺桿頭34穿過擋片21中心后插入阻斷片23的中心的向下凹進的開口內；擋片21被壓緊在阻斷片23的上端面與閥芯軸臺階33之間。
阻斷片23的上部為呈中空的圓柱體形狀，其下部呈橫截面積逐漸減小的盆狀體 37，盆狀體的最大直徑小于圓筒體的直徑，在盆狀體與圓柱體的交接處之間形成有向內縮進的臺階41。阻斷片23的中心垂直向下凹進形成開口 40，開口 40貫穿圓柱體后延伸至并截止在盆狀體37中，而沒有穿通盆狀體。阻斷片中心的開口 40的垂直的內壁上設有螺紋，其與閥芯軸的下部向下穿過擋片的中心并進一步插入阻斷片的中心的開口的螺桿頭的外壁上的螺紋相配合，使閥芯軸與阻斷片連為一體，閥芯軸在外部的驅動機構的驅動下上下運動， 帶動流量調節單元上下運動。流量預調節單元接近上閥體的流體出口處，流量預調節單元包括調節閥芯12和
調節罩9。如圖2、圖6和圖7所示的調節閥芯12位于上閥體內腔中，調節閥芯12的上部的頂端與上蓋絲堵密封連接，調節閥芯12的上部的下端的閥芯壁向外延伸形成平臺42，平臺 42壓在閥上蓋6上，調節閥芯12的中部緊鄰閥上蓋6的上部的內壁，且與閥上蓋密封連接， 調節閥芯12的下部向上閥體內腔縮進，終止于擋片21的上方，且其內壁上有向內凹進的凹槽，該凹槽內嵌有ο型圈20，調節閥芯12與閥芯軸8的被卡在擋片21以上、且靠近擋片21 的部分的外壁通過ο型圈20密封連接，使進入上閥體內腔中的流體不會進入由上蓋絲堵7、 調節閥芯12和閥芯軸8圍成的腔內。即使ο型圈20磨損，還有上蓋絲堵7處的ο型圈16 和17形成二次保護。閥芯軸8的中部即位于由上蓋絲堵7與調節閥芯12之間圍成的空腔的中心，外套于閥芯軸8的中部的外壁上的環狀彈簧19也位于該空腔內。調節罩9緊鄰閥上蓋6的下部的內壁設置，通過固定環11與調節閥芯12連接，并進一步通過閥芯螺母10將流量預調節單元與閥上蓋固定連接成為一體。調節罩9具有垂直向下的環狀壁43，壁上有曲線形開槽44，流體是通過調節罩上的開槽才從D區流至E區的。調節閥芯12帶動調節罩9可在上閥體內腔內自由轉動，改變調節罩9的環狀壁43遮擋流體出口的面積，從而改變可經出流通道D并通過調節罩9上的開槽而至流體出口繼而排出調節閥的流體的流量，即調節閥的預設定流量，調節罩的曲線形開槽44的形狀設計使因環狀壁的遮擋而改變流體出口的面積而確定的預設定流量成線性變化。調節閥芯12的平臺42上有相應的調節刻度38，作為調節的標尺，指示可通過調節罩的開槽的預設定流量。在閥上蓋上有對應的指示箭頭，根據需要旋轉調節閥芯，箭頭對應的刻度即為調節閥的預設定流量。該預設定流量在0到閥門的最大開度范圍內連續線性可調，這里的最大開度是指調節罩的開槽完全不遮擋流體出口時的情況。轉動調節閥芯8，可帶動調節罩9旋轉，從而改變閥門出口 E處的開度。調節閥芯 12的平臺42上上有兩個螺釘孔39，可裝有內六角鎖緊螺釘，當調節閥芯12轉到某一位置確定預設定流量時，用內六角鎖緊螺釘穿過螺釘孔39，將其與相對于閥上蓋鎖定固定，從而將流量預調節單元鎖定，流量預調節單元最終通過閥上蓋與上閥體固定在一起。而一旦將調節閥芯與閥上蓋用內六角螺釘鎖緊，則相當于規定了可通過調節罩的流量的最大值，這個最大值也就是調節閥芯的平臺上的刻度所指的值。內六角鎖緊螺釘的鎖緊是為了防止規定了最大值以后的誤調節。
另外，預調節單元的各組件是固定連接成為一體的，進行預調節之后被鎖緊，再由執行器帶動的流量調節單元的閥芯軸的垂直上下運動，可以帶動阻斷片向上或向下運動， 阻斷片的下部進入C區的體積發生變化，從而改變從C區進入D區的流量面積，即改變通過調節閥的流體的流量，但是，閥芯軸的垂直上下運動不會帶動預調節單元動作，不影響已被鎖緊的預調節單元，也就是說，從動作上來看，預調節單元僅僅是在安裝閥門時或者必要時，預先將可通過閥門的最大值設定在理想的位置，鎖緊后，就不用預調節單元在實際的動態平衡調節中再進行任何動作了，仍然是由流量調節單元和流量平衡單元共同完成流量的調節和動態平衡功能。這樣做是為了供暖系統中在首次系統安裝時就確定好該支路的最大流量，因為再大的流量沒有實際用處，也就過而不及，還會造成資源的浪費，為節能的需要， 也為防止用戶的私自調節，而采用預調節單元，設定閥門的最大流量。流量平衡單元采用膜片式感壓結構、自上而下包括中心同心的膜片蓋35、膜組件 29和下阻斷片30，膜組件四包括膜片35、中心筒36和膜彈簧26。第二 0型圈觀內嵌在下閥體1的內壁上的向內凹進的凹槽內，確保中心筒36與下閥體1之間的密封。.
膜片蓋25向外逐漸延伸，膜片35緊鄰膜片蓋25下方設置，膜片蓋25和膜片35中心開口，膜片蓋25的外周緣與下閥體1固定連接，并將膜片35的外周緣被壓緊在膜片蓋的外周緣與下閥體之間，中心筒36的上部的筒壁向外延伸形成支撐臺45，膜片35的靠近中心的部分被壓緊在支撐臺45和膜片蓋的靠近中心開口的部分之間，從而將膜片35壓緊在由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的密封的空腔中。膜彈簧沈位于由膜片35、中心筒36與下閥體1圍成的空腔中，且套設在中心筒 36的外壁上。下阻斷片位于膜組件四的下方，其與下閥體1固定連接。流量調節單元在閥芯軸的帶動下上下運動，改變阻斷片的盆狀體37進入流量平衡單元的內腔的深度，從而改變出流通道D的流體可通過的面積。盆狀體的形狀設計為因其進入內腔中的深度的不同而造成出流通道D的可供流體通過的面積發生線性變化、從而使流量的變化為線性變化的形狀。本例中，下阻斷片30與下閥體1之間用十字槽沉頭螺釘31固定連接，從而使流量平衡單元固定在閥體內部。本例中，上閥體4上設有連通流量平衡單元和上閥體的流體出口 E的導壓孔32。 導壓孔32的一端與流體出口連通，另一端與由膜片蓋25、中心筒36與下閥體1圍成的空腔 F連通。該空腔F位于膜組件下方的空間內，也可稱之為膜片下腔體F，其是只有導壓孔32 這一唯一出口的封閉空間，這樣就將流體出口 E處的壓力傳遞至膜片下腔體F處。本例中，膜片35為橡膠膜片，中心筒為銅制。需要減小通過調節閥的流量時，閥芯軸8在閥門驅動器(圖中未顯示)推動下向下作直線運動，一般是指閥門驅動器伸出一推桿，推桿與閥芯軸上表面接觸并推動閥芯軸向下作直線運動，如此帶動阻斷片23向下運動，阻斷片的盆狀體向下進入膜片蓋的中心開口內，減小流體通過的面積實現閥門逐漸關閉。阻斷片的向下運動，壓縮彈簧19。如圖5所示， 靠近閥芯軸的中部的閥芯軸向內收縮形成小臺階49，其上方的閥芯軸外壁再向內進一步收縮形成凹進口 50，該小臺階上壓接開口擋圈13，上蓋絲堵的絲堵壁的底部與該開口擋圈13
10的頂面接觸。在凹進口內卡設墊片14，這樣將彈簧19由于受壓縮而形成的彈簧19的向上的恢復力或者說反作用力通過開口擋圈13、墊片14傳遞，將閥芯軸上頂，閥芯軸8在閥門驅動器的作用下，可下壓至行程范圍內的任意所需距離，并由于彈簧的反作用力而保持固定位置，則通過調節閥的流體的流量即達到需要的值，即閥門驅動器的希望值。需要增加通過調節閥的流量時，閥芯軸8在閥門驅動器的推桿向上收回，閥芯軸8 在彈簧19的向上的反作用力的作用下向上作直線運動，帶動阻斷片23向上運動，阻斷片的盆狀體向上，遠離膜片蓋的中心開口，增加流體通過的面積，實現閥門開度增大，得到希望的通過調節閥的流量值。閥門驅動器只可將閥芯軸下推，閥芯軸往上運動依靠的是彈簧的恢復力。本例中，下閥體1相對于上閥體分離后，水平地旋轉一定角度后再與上閥體固定連接，從而改變流體入口相對于閥體的方向。在實際應用中，下閥體1旋轉一個角度后與上閥體4螺紋連接固定成為一體，此角度根據不同口徑閥體略有不同，相應地，上、下閥體螺紋位置需要調整加工，于是原來的閥門由直行程閥轉換為角行程閥，從而變身成為角閥型的動態平衡調節閥，而不影響其動態平衡和調節兩功能，適應性更強。在對旋轉角度要求不嚴格的實際工況下，可直接旋轉下閥進行連接。這樣，在實際使用中，可以根據閥門所處位置的可利用空間程度，特別是在空間狹小的地點安裝變換為角行程的動態平衡調節閥，同樣實現動態平衡和調節功能，具有良好的實用意義。本發明可根據需求選擇是否安裝測壓嘴。本例中，上閥體4上相對于流體出口的另一側閥體的壁上還設有測壓嘴/測壓堵頭安裝位46，以使上閥體與測壓嘴/測壓堵頭連接。本例中，下閥體1上相對于流體入口的另一測閥體的壁上還同時設有測壓嘴/測壓堵頭安裝位47，以使下閥體與測壓嘴/測壓堵頭連接。測壓嘴一般成對使用。無需測壓需要時則裝上測壓堵頭。上述結構使本發明的調節閥的結構更加完善。本例中，上蓋絲堵7與穿過其的閥芯軸8通過ο型圈密封16連接。本例中，調節閥芯12的頂部的內壁與上蓋絲堵的向下延伸的絲堵壁48的外壁通過0型圈17密封連接。本例中，調節閥芯12的平臺下方的調節閥芯的外壁與閥上蓋6的上部的內壁通過兩道ο型圈18密封連接，0型圈18嵌在調節閥芯的外壁上的凹槽內，以保證調節閥芯與閥上蓋之間的密封。本例中，閥上蓋6的外壁和上閥體4通過內嵌在閥上蓋6外壁的凹槽內的0型圈 22保持密封。本例中，上閥體4和下閥體1通過內嵌在上閥體4外壁的凹槽內的0型圈27保持密封。如圖2所示，本發明的流量調節單元的阻斷片與其下方的流量平衡單元的膜片蓋之間形成可調節過流面積的出流通道D ；膜片組件與下阻斷片之間形成可調節過流面積的入流通道B。本發明的流體的流動順序是A-B-C-D-E。本例中，0型圈觀內嵌在下閥體的內壁上的向內凹進的凹槽內，中心筒36通過其上部的支撐臺45與膜片蓋25之間壓緊膜片35，從而確保中心筒36與下閥體1之間的密封無泄漏，避免流體通過流體入口 A經由入流通道B進入內腔C時進入由膜片蓋25、中心筒 36與下閥體1的內壁圍成的空腔中，流體通過內腔C后，經由出流通道D至流體出口。
本發明的預設定流量式動態平衡調節閥采用具有上述可旋轉的預調節結構的流量預調節單元、采用上述直行程或者說上下運動的調節型結構的流量調節單元與上閥體1 組成一個整體，結構緊湊。本發明采用獨特的一體化設計，巧妙地將流量預設定功能、流量實時調節功能與動態流量實時平衡功能設計成一體結構，具有結構緊湊、流通能力大、控制精度高、工作壓差范圍廣、組裝維護方便、壽命長、制造成本低的特點，可應用于中央空調水系統、城市管網水系統、石油、化工等行業。在使用時，首先通過旋轉調節閥芯調節閥門的預設定流量在一定理想值，確保通過調節閥的最大可調節流量不會超過該理想值，避免不必要的浪費，并且調節罩的環狀壁的開槽的設計使該預設定流量的調節為線性調節；閥芯軸的上下運動帶動流量調節單元在上閥體內腔內上下運動，從而改變通過調節閥的流量，而這個通過調節閥的流量在不超過該調節閥的預設定的理想值的范圍內線性可調；進而，當閥芯軸運動到某一位置而確定的通過調節閥的流量一定時，而當管網系統的壓力發生變化，在流量平衡單元的作用下，確保該網系統的壓力的波動不會改變通過閥門的流量，通過優化設計和實驗分析進一步優化平衡功能和工作性能，阻力系數很小，具有更寬的工作壓差范圍和更精確的控制精度，流量精度在標稱值的士5%以內，調節功能多方式化，可以更改不同形式的阻斷片，實現等百分比調節和線性調節等多種形式，下閥體可以根據實際管網情況的需求，旋轉一定的角度后， 加工相應螺紋孔安裝，此閥可變身成為角閥型的動態平衡調節閥，而不影響其流量預設定、 動態平衡和調節兩功能；而閥門的預調節流量功能是為了滿足節能減排的要求，對每一個水流網絡末端所需流量最大值進行限制，也就是閥門的流量需要線性的預設定，可以在閥門安裝閥門驅動器之前根據調節閥芯上相應的刻度旋轉調節閥芯，調節閥芯帶動調節罩旋轉，從而改變閥門出口 E處的開度，以實現閥門流量的預調節。本發明的所述閥芯軸也不局限于連接電動執行器，還可與電熱執行器、手輪等多種驅動機構相連，甚至可連接配帶有防盜型螺母的閥門驅動器，以防止無權限人員的調節， 因此適應性更強，主要應用于建筑暖通空調系統及工業或民用流體管網變流量系統上，以控制流經設備及用戶的水流量，達到管網流量平衡、實時調節、節約能源的目的。本發明的預設定流量式動態平衡調節閥的工作原理如下
閥門不工作時，閥門驅動器無驅動信號或0，閥門驅動器通過閥芯軸8推動阻斷片23向下直線運動，完全閉合阻斷片23與膜片蓋25之間的流道，閥門處于常閉狀態。閥門工作時，由流體管網控制系統或控制器輸出控制信號給閥門驅動器，閥門驅動器根據控制信號的大小而開啟，閥芯軸向上運動一定的高度，帶動阻斷片向上運動，盆狀體提升后，流體通過閥體，管網系統得到所需的流量。當系統流量需要調節時，控制系統輸出信號使閥門驅動器開大、開小或關閉，帶動阻斷片向上或向下運動，實現流量調節功能。彈簧的作用在于減小或撤除閥門驅動器的向下的推力時，閥芯軸能自動向上恢復。依靠彈簧19的恢復作用可增加阻斷片23和膜片蓋 25之間的開度以實現閥門開。關閉閥門時，閥芯軸在閥門驅動器推動下，帶動流量調節單元向下移動，阻斷片23 向下作直線運動，隨著阻斷片23的盆狀體的向下移動，盆狀體的底部進入膜片蓋25的中心開口，阻斷片23和膜片蓋25之間的開度減小，盆狀體與膜片蓋25之間的出流通道D的面積逐漸減小，直至膜片蓋25上的開口周緣與阻斷片23的圓柱體的下端面相接，實現閥門關。而閥門的預調節流量功能是為了滿足節能減排的要求，對每一個水流網絡末端所需流量最大值進行限制，也就是閥門的流量需要線性的預設定，可以在閥門安裝閥門驅動器之前根據調節閥芯12上相應的刻度38旋轉調節閥芯，調節閥芯12帶動調節罩9旋轉， 從而改變閥門出口 E處的開度，以實現閥門流量的預調節。工作過程中，異程管網變流量系統壓力的變化是時刻存在的，本發明通過流量平衡單元的作用，在系統壓力升高時，通過上閥體4上的取壓孔32與流體出口 E的連通，流體會從E腔進入F腔，將流體出口 E處的壓力傳遞至膜片下腔體F，就是將閥出口的低壓傳遞至F腔，膜彈簧優選不銹鋼材質制成，膜片的上部壓力升高，與膜片下腔體F的壓力差Δ P 增大，因此打破原來的平衡狀態，膜片35帶動中心筒36向下運動，中心筒36與下阻斷片30 之間的距離減小，因此出水的面積減小，即閥門的流通能力-流量系數kv值減小，根據流量
公式=,流量可維持不變。這里的流量不變，是經過多次的實驗和計算，選定合適
預緊力及彈性系數的彈簧以及閥體的流道尺寸等來實現的一個最佳狀態，不合適的彈簧或流道尺寸會使得在閥體兩端的壓差變化時，流量不會保持不變，而有偏差，前面所述的成對使用的測壓嘴則是可連接相關設備來測量閥門兩端的壓差變化，無需測量要求時，則使用測壓堵頭將其堵上封住。由于膜片上是相對高壓，該高壓與F腔內的相對低壓和彈簧力保持平衡，實現新的平衡狀態。反之亦然，從而達到了流量自動平衡的目的，使流量恒定在標定的范圍內，消除了系統壓力波動對流量的影響。上述僅對本發明中的具體實施例加以說明，但并不是對本發明的保護范圍作任何形式上的限定，凡是依據本發明中的設計精神所做出的等效變化或修飾，均應認為落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.預設定流量式動態平衡調節閥，自上而下包括固定連接成為一體的閥上蓋、上閥體和下閥體，其特征在于所述調節閥還自上而下包括均與閥上蓋和下閥體垂直同心的流量預調節單元、流量調節單元和流量平衡單元；所述流量預調節單元和流量調節單元位于由閥上蓋和上閥體圍成的上閥體內腔中，所述流量預調節單元和流量調節單元接近所述閥體的流體出口處，所述流量調節單元包含在所述流量預調節單元內部，且與所述流量預調節單元連接成一體；所述流量平衡單元位于所述流量調節單元正下方，且位于下閥體的內腔中；所述流量調節單元自上而下包括垂直向下穿過上蓋絲堵和閥上蓋而進入上閥體內腔的閥芯軸、環狀彈簧、擋片和阻斷片；上蓋絲堵與閥芯軸密封連接；所述閥芯軸的上部露在上蓋絲堵外，與閥門驅動器連接(圖中未表示)；在閥芯軸的中部的外壁上套設環狀彈簧；閥芯軸的下部的外壁向內凹進收縮形成閥芯軸臺階后再向下延伸，形成螺桿頭，螺桿頭的外壁上形成有螺紋，螺桿頭穿過擋片中心后插入阻斷片內；擋片被壓緊在所述阻斷片上端面與閥芯軸臺階之間；所述阻斷片的上部為呈中空的圓筒體，其下部呈橫截面積逐漸減小的盆狀體，盆狀體的最大直徑小于圓筒體的直徑，在盆狀體與圓柱體的交接處之間形成有向內的臺階；所述阻斷片的中心垂直向下凹進形成開口，開口貫穿圓筒體并延伸至盆狀體中；所述阻斷片的開口的垂直的內壁上設有螺紋；所述閥芯軸的螺桿頭向下穿過所述擋片的中心并進一步插入所述阻斷片的中心的開口內，螺桿頭的外壁上形成的螺紋與所述阻斷片的中心的開口處的垂直的內壁上的螺紋相配合，使閥芯軸與阻斷片連為一體，閥芯軸在閥門驅動機構的驅動下上下運動，帶動流量調節單元上下直線運動；所述流量預調節單元接近所述閥體的流體出口處，包括調節閥芯和調節罩； 所述調節閥芯位于所述上閥體內腔中，調節閥芯的上部的頂端與上蓋絲堵密封連接； 調節閥芯的上部的下端的閥芯壁向外延伸形成平臺，所述平臺壓在所述閥上蓋上，所述調節閥芯的中部緊鄰所述閥上蓋的上部的內壁，且與所述閥上蓋密封連接；所述調節閥芯的下部向上閥體內腔縮進，其內壁與閥芯軸密封連接；所述閥芯軸的中部位于由所述上蓋絲堵與調節閥芯之間圍成的空腔的中心，外套于所述閥芯軸的中部的外壁上的所述環狀彈簧即位于所述空腔內；所述調節罩緊鄰所述閥上蓋的下部的內壁設置，通過固定環與調節閥芯連接，并進一步通過閥芯螺母將所述流量預調節單元與所述閥上蓋固定連接成為一體；所述調節罩具有垂直向下的環狀壁，所述壁上有共流體通過的曲線形開槽，所述調節閥芯帶動所述調節罩可在上閥體內腔內自由轉動，改變調節罩的環狀壁遮擋流體出口的面積，從而改變可通過調節罩上的開槽的流體的流量，即所述調節閥的預設定流量；所述調節罩的曲線形開槽的形狀設計使因環狀壁遮擋流體出口的面積而確定的所述預設定流量成線性變化；所述調節閥芯的平臺上有相應的調節刻度，作為調節的標尺，指示可通過調節罩的開槽的預設定流量；所述流量平衡單元自上而下包括中心同心的膜片蓋、膜組件和下阻斷片；膜組件包括膜片、中心筒和膜彈簧；第二 0型圈內嵌在下閥體的內壁上的向內凹進的凹槽內，確保中心筒與下閥體之間的密封；所述中心筒的上部的筒壁向外延伸形成臺狀，支撐膜片蓋，所述膜片蓋和膜片中心開口，膜片緊鄰膜片蓋下方設置，膜片蓋的外周緣與下閥體固定連接，并將膜片的外周緣壓緊在膜片蓋的外周緣與下閥體之間，并在膜片蓋和所述臺狀體之間壓緊膜片的中心端，從而將膜片壓緊在由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的密封的空腔中；所述膜彈簧位于由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的空腔中，套設在中心筒外壁上；所述下阻斷片與下閥體固定連接。
2.根據權利要求1所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述上閥體上設有連通流量平衡單元和上閥體的流體出口的導壓孔，所述導壓孔的一端與所述流體出口連通，另一端與所述由膜片蓋、中心筒與下閥體圍成的空腔連通。
3.根據權利要求2所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述膜片為橡膠膜片；所述中心筒為銅制。
4.根據權利要求3所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述流量調節單元的阻斷片與其下方的流量平衡單元的膜片蓋之間形成可調節過流面積的出流通道；膜片組件與下阻斷片之間形成可調節過流面積的入流通道。
5.根據權利要求4所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于流量調節單元在閥芯軸的帶動下上下運動，改變阻斷片的盆狀體進入流量平衡單元的內腔的深度，從而改變出流通道的流體可通過的面積；盆狀體的形狀設計為因其進入內腔中的深度的不同而造成出流通道的可供流體通過的面積發生線性變化、從而使流量的變化為線性變化的形狀。
6.根據權利要求5所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述閥芯軸在閥門驅動器的作用下向下運動，帶動阻斷片向下作直線運動，減小通過調節閥的流量，實現閥門開度變小或關閉；在于減小或撤除閥門驅動器的向下的推力時，依靠環狀彈簧的反作用力向上推頂閥芯軸，增加阻斷片和膜片蓋之間的開度以實現閥門開。
7.根據權利要求2所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述下閥體相對于上閥體分離后水平地旋轉一定角度后再與上閥體固定連接，從而改變流體入口相對于閥體的方向。
8.根據權利要求2所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述上閥體上相對于流體出口的另一側閥體的壁上、以及下閥體上相對于流體入口的另一測閥體的壁上均設有測壓嘴/測壓堵頭安裝位，以使所述上閥體和下閥體與測壓嘴或測壓堵頭連接。
9.根據權利要求2所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述下阻斷片與下閥體之間用十字槽沉頭螺釘固定連接，從而使流量平衡單元固定在閥體內部。
10.根據權利要求2所述的預設定流量式動態平衡調節閥，其特征在于所述上蓋絲堵與穿過其的閥芯軸通過ο型圈密封連接；所述調節閥芯的頂部的內壁與上蓋絲堵的向下延伸的絲堵壁的外壁通過ο型圈密封連接；所述調節閥芯的平臺下方的調節閥芯的外壁與閥上蓋的上部的內壁通過O型圈密封連接。
全文摘要
本發明的預設定流量式動態平衡調節閥，采用獨特的一體化設計，將旋轉的流量預調節單元、直行程調節型結構的流量調節單元、膜片式感壓結構的流量平衡單元與閥體組成一個整體，使閥門動態流量平衡與流量預調節功能融為一體，具有結構緊湊、流通能力大、控制精度高、工作壓差范圍廣、組裝維護方便、壽命長、制造成本低的特點，可應用于中央空調水系統、城市管網水系統、石油、化工等行業。
文檔編號F16K17/20GK102261501SQ20111011714
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者孫震宇, 馬學東, 馬恩東 申請人:歐文托普閥門系統(北京)有限公司