專利名稱：用于流動控制閥的閥內件組件和流動控制閥的制作方法
技術領域：
本實用新型大體涉及閥內件組件和閥，更加特別地涉及用于流動控制閥的閥內件組件和流動控制閥。
背景技術：
在各種流體(包括氣體)控制系統中，流體的流動由閥控制。在石油和天然氣生產中，閥被用于為管道、井、泵、容器和精煉廠中的流體的流動進行導向和調節。閥通常包括打開位置和關閉位置，其中，打開位置允許流體流動，關閉位置減少或完全關斷流體流動。閥也被用于調節(例如節流)通過該閥的流體流動的壓強和流速。 由于高流速和高壓強,通過閥或控制閥內件的流體可能經受氣蝕(cavitation),閃蒸(flashing，壓強降低到一個級別導致流體冒泡)，并且可能產生過量的噪聲。進一步，流體的磨損性可能導致例如控制閥內件等部件受到腐蝕和過度磨損。氣蝕、閃蒸、噪聲引起的振動和腐蝕能夠分別或共同降低閥的性能，并甚至可能導致閥故障。另外，在整個過程工業中，在閥打開時，初始的、含有大量氣體的高壓液態流體通過閥，并且其壓強下降，該氣體分離出來，這樣閥應用會經受排氣(out-gassing)現象。排氣過程中，溶解于流體中的氣體由于壓強的變化從溶液中分離出。說明這一現象的一種方式是考慮一罐蘇打。第一眼看起來，蘇打似乎是均一的液體。如果搖動并且打開該灌，溶解的C02從溶液中分離出，并且騰涌泡沫或從該罐中噴出。這一現象就是排氣。排氣通常會導致三種類型的損壞。一種損壞由于離開溶劑的高速噴射而發生，它帶有小的液體微粒。這種液體微粒以非常高的速度撞擊閥內表面，并造成腐蝕損壞。第二，離開溶劑的高速噴射傾向于撞擊主體壁和閥內件部件并引起振動。該噴射的尺寸由流體穿過的閥籠的孔/窗的尺寸所決定。將大的噴射分成較小的噴射有助于避免振動，以及避免來自攜帶的顆粒物的損壞。第三，當氣體分出后，流體的體積增大，流體的流速也增大。這種高速氣體會導致高噪聲。
實用新型內容一方面，本實用新型的一個實施方式提供了一種用于流動控制閥的閥內件組件，其特征在于，包括閥座；閥籠，將該閥座保持在該流動控制閥的閥體內，該閥籠在內表面上具有多個環狀凹陷，這些凹陷沿著該閥內件組件的縱向軸被逐個設置；閥塞，被置于該閥籠中，該閥塞在外表面上具有沿該閥內件組件的縱向軸的多組開槽；其中，當該閥打開時，該多個凹陷和多組開槽形成帶有多個轉角的流體流動路徑的至少一部分，并且該閥籠進一步含有多個孔或縫以用于該流體流動路徑經過該閥籠達到該流動控制閥的出口。有利地，在該流體流動路徑的流動方向上，各環狀凹陷限定了比前一個環狀凹陷更大的展開空間。有利地，該多組開槽包括第一組和第二組開槽，其中，第二組開槽中的每一個的斜面傾角都比第一組開槽中的每一個斜面傾角大。[0009]有利地，該閥塞在相鄰的兩組開槽之間具有突起，其中該突起被形成以在該閥塞的總行程長度的一部分上接合該閥籠，以提供流體流動的死區。有利地，該第一組開槽繞該縱向軸相對于該第二組開槽旋轉一定的角度。有利地，該閥籠的該多個孔或縫被設置以適合噪聲等級和流速。另ー方面，本實用新型的一個實施方式提供了一種流動控制閥，其特征在于，包括閥體，具有入口和出ロ ；閥內件組件，包括閥座；閥籠，將該閥座保持在該流動控制閥的閥體內，該閥籠在內表面上具有多個環狀凹陷，這些凹陷沿著該閥內件組件的縱向軸被逐個設置；閥塞，被置于該閥籠中，該閥塞在外表面上具有沿該閥內件組件的縱向軸的多組開槽；其中，該多個凹陷和多組開槽形成帶有多個轉角的流體流動路徑的至少一部分，并且該閥籠進ー步含有多個孔或縫以用于該流體流動路徑經過該閥籠達到該流動控制閥的出□。 有利地，在該流體流動路徑的流動方向上，各環狀凹陷限定了比前ー個環狀凹陷更大的展開空間。有利地，該多組開槽包括第一組和第二組開槽，其中，第二組開槽中的每ー個的斜面傾角比第一組開槽中的每ー個的斜面傾角大。有利地，該閥塞在相鄰的兩組開槽之間具有突起，其中該突起被形成以在該閥塞的總行程長度的一部分上接合該閥籠，以提供流體流動的死區。有利地，該第一組開槽繞該縱向軸相對于該第二組開槽旋轉一定的角度。有利地，該閥籠的該多個孔或縫被設置以適合噪聲等級和流速。本實用新型的上述概述并不g在描述每個公開的實施例和本實用新型的每個實現方式。以下的附圖和具體的描述更具體地_在示意示例性的實施例。采用本實用新型的技術方案，達到了有效地降低了閥的排氣現象，從而減小了對閥內件的磨損，降低了閥的造成，提高了閥的使用壽命的技術效果。
本實用新型的實施方式將參照以下附圖更容易被理解。附圖中的元件相互之間不一定是成比例的。圖I示出了依照本實用新型的閥的實施方式的橫截面圖；圖2示出了依照本實用新型的閥的實施方式處于其打開狀態的橫截面圖；圖3示出了依照本實用新型的閥的替代實施方式的橫截面圖；圖4示出了依照本實用新型的閥的另ー個替代實施方式的橫截面圖；圖5A示出了根據本實用新型的ー個具體實施方式
的橫截面圖；圖5B示出了圖5A所示的橫截面圖中的閥塞、閥座和閥塞凹槽斜面傾角的死區的局部放大圖；圖6示出了依照本實用新型的、用于角閥的閥內件實施方式處于其打開狀態的橫截面圖。在以上附圖中，相同或相似的附圖標記被理解為指代相同、相似或對應的特征或功能。
具體實施方式
在以下的優選實施方式的詳細描述中，參照構成該描述的一部分的附圖進行說明。附圖以示例的方式展示出特定的實施方式，本實用新型被實現在這些實施方式中。所示出的實施方式不是為了窮盡根據本實用新型的所有實施方式。可以理解，其他的實施方式可以被利用，結構性或邏輯性的改變能夠在不脫離本實用新型的范圍的前提下被做出。對于附圖，方向性的術語，例如“左”、“右”、“頂”、“底”、“前”、“后”、“引導”、“向前”、“向后”等，是參照所描述的附圖的方位而使用的。由于本實用新型的實施方式的組件能夠被以多種方位方式，這些方向性術語是用于說明的目的，而不是限制的目的。因此，以下的具體實施方式
并不是作為限制的意義，并且本實用新型的范圍由所附的權利要求書所限定。參見圖1，由附圖標記10所表示的流體流動控制閥包括閥體12和閥內件18，閥體 12具有孔26、入口 14和出口 16。該閥內件18進一步含有閥座20、閥籠21和閥塞22。入口 14通過閥內件18與出口 16相通。閥座20被置于位于閥體12的凹陷17中，并且限定了位于入口 14和出口 16之間的開口 19(在圖2中更加清晰)。閥座20被閥籠21固定于凹陷17中，閥籠21再由閥罩組件24固定防止向上移動。閥體12被示為具有端耦接凸緣28和29，從而其他裝置可以被提供以將該流體流動控制閥10耦接到管道或流體系統中的其他設備上。閥塞22在它的下端被提供有斜角表面32，該表面被適配以密封地配合閥座20的密封表面34。閥桿40在它的下端被固定于閥塞22，并且穿過閥罩組件24，從而閥桿40能夠在它的上端與傳統的閥致動器(未示出)接合。閥罩組件24被通過螺紋釘42固定于閥體12，從而將閥籠21和閥座20固定于閥體12。圖I示出了該閥位于關閉位置，而圖2示出了該閥位于打開位置。如圖I和2所示，閥塞22和閥籠21被沿著閥10的縱向軸30 (如圖3所示)同軸地放置。在圖2所示的實施方式中，閥內件18含有流體流動路徑33。該流體流動路徑33包括在閥塞22的外表面36和閥籠21的內表面38之間的區域。如圖2和圖4所示，該流體流動路徑包括3個級，級I、級2和級3，它們分別由閥塞22的開槽164、174和184與閥籠21的環狀凹陷264、274和284所限定。這些級依次安排，從而流體可以從閥塞22和閥座20之間的開口流出，通過這三個級，并且通過閥籠21的孔或縫70中流出。閥籠21的內表面38由這一系列環狀凹陷264、274和284所限定。在圖I和圖2中所示的實施方式中，閥籠21含有這三個上述的環狀凹陷，而在圖3所示的實施方式中，閥籠21含有四個環狀凹陷266，276，286和296。在圖2所示出的實施方式中，環狀凹陷264、274和284分別具有內表面38，該面與該閥的縱向軸大致平行。該面38分別限定了環狀凹陷的內半徑。如圖所示，各環狀凹陷的半徑可以等于或大于前一個(上游)環狀凹陷的半徑。優選地，如圖I和圖2所示，各環狀凹陷的半徑大于前一個(上游)環狀凹陷的半徑。特別地，第二環狀凹陷274的半徑大于第一環狀凹陷264的半徑，第三環狀凹陷284的半徑大于第二環狀凹陷274的半徑。第一級的環狀凹陷和開槽限定了第一級的展開空間，第二級的環狀凹陷和開槽限定了第二級的展開空間，第三級的環狀凹陷和開槽限定了第三級的展開空間。第二級的展開空間大于第一級的展開空間，從而第二級具有用于流體和從流體中分出的氣體的足夠空間。這樣的設計有助于控制級之間的壓強降，從而壓強不會下降太多，以避免巨大的體積增長。進一步，圖3中所示的環狀凹陷可以被描述為限定了在相鄰環狀凹陷之間的兩個環狀突起360和362。該環狀突起360和362各在相鄰環狀凹陷之間具有環狀或肋狀的結構。每個環狀突起360和362分別具有內表面364和366，它們與閥的縱向軸大致平行。相應地，環狀突起的面364和366可以與以上描述的環狀凹陷的面38平行。該面364和366分別限定了該突起的內半徑。類似的，各突起的半徑可以等于前一個(上游)突起的半徑。例如，第一突起360的半徑等于第二突起362的半徑。參照圖2和圖4，閥塞22在它的外表面36上包括多組開槽164、174和184，它們沿閥內件組件18的縱向軸布置。該多組開槽164、174和184被配置為導向流體環繞閥塞22流動。例如，第一開槽164組被切進閥塞22的外表面。開槽164彼此位于閥塞22的對面，并且沿垂直于縱向軸30的平面彼此對齊。換句話說，開槽164被切在沿閥塞22的長度 的相同軸位置。如圖4所示，第一開槽組164具有平行于對方且平行于縱向軸30的面160。每個開槽164的上面162相對于面160和縱向軸30具有一角度。上面162和面160之間的角度是鈍角。換句話說，上面162和面160—起限定了凹槽斜面傾角(notch bevel angle)。類似地，第二開槽組174被切進閥塞22的外表面。該開槽174彼此位于閥塞22的對面，并且沿垂直于縱向軸30的平面彼此對齊。換句話說，開槽174被切在沿閥塞22的長度的相同軸位置。開槽174具有平行于對方且平行于縱向軸30的面178。但是，開槽174并不平行于第一開槽164。開槽174被繞縱向軸30旋轉了 90度，從而開槽174的面178被定位垂直于第一開槽164的面160 (例如，穿過第一面160和穿過第二面178的平面都平行于縱向軸30，并且互相垂直)。每個開槽174的上面172相對于面178和縱向軸30具有一角度。上面172和面178之間的角度是鈍角。換句話說，上面172和面178—起限定了凹槽斜面傾角。圖5B示出了圖5A中的死區50的局部放大圖。優選地，閥籠21的前兩個級環狀突起和閥塞22的接觸部形成了流動控制死區50，如圖5B所示，以減少當閥塞22從閥座20離開時密封表面34經受的壓強降。這個抗排氣的閥內件設計通過對該閥的前兩個級增加死區來保護密封表面。此外，圖5B中的51即為閥塞凹槽斜面傾角。當閥輕微打開時，隨著流體流動通過閥塞22和閥座20之間的窄小間隙時，產生巨大的壓強降，這導致了閃蒸或氣蝕現象，這些現象損壞密封表面并且縮短了閥內件的壽命。死區通常被設置在閥籠21和閥塞22之間，位于閥塞22的密封表面和閥座20下游的一個或多個壓強降級中。當閥輕微打開時，流體能夠流動穿過閥塞22和閥座20之間的開口并且進入第一級，但是，由于在第一級和第二級之間的死區，流體無法流入第二級，因此，較大的背壓(back-pressure)導致流入第一級的流體的小壓強降，因此,閃蒸或氣蝕現象不會發生。另一方面，如果該閥打開到一定程度，死區被克服，即閥塞22的突起完全地脫離閥籠的環狀突起，閥塞和閥座20之間的間隙足夠，且當流體流過閥塞22和閥座20之間的密封表面時，發生于第一級的背壓不會導致巨大的壓強降，因此不會導致閃蒸或氣蝕現象，因此流體能夠平滑地通過每個級。雖然死區可能影響閥的響應速度，但是它保護了閥塞22和閥座20的密封表面，延長了閥內件的壽命，并且適合于排氣工作條件下。對于含有三個或更少級的閥來說，閥塞凹槽斜面傾角也對各個級不同。如圖I所示，例如，第二級傾角比第一級傾角大，這是用于為更大體積的流體產生額外的流動面積。所以，氣體和液體能夠更加容易地穿過這些級。對于包含四個或更多級的閥來說，用于第三和之后級的死區能夠由恒定的開ロ所替代，這也增加了流動面積(參見圖3)。閥籠21在最后級也有孔或縫70 (如圖I所示)。該孔或縫的尺寸、數量和布局根據噪聲等級和流速而不同。該孔或縫為涉及高壓強降或高壓強降率的流體應用提供了有效的空氣動カ噪聲衰減。空氣動カ噪聲由隨流體通過控制閥時在流體流動中產生的渦流而造成。為了實現有效的噪聲衰減，閥籠利用多個特定形狀、尺寸和間隔的孔。這些孔打斷渦流流體流，減少造成噪聲的相互作用。在操作中，流體通過入口 14流入閥體12的流動孔，穿過閥內件18，并通過出口 16離開閥體12。應能理解，流體包括了流體介質，包括液態和/或氣態，例如水和水蒸氣，還包 括了混合態介質，例如具有懸浮固體的介質。隨著流體通過閥內件18，流體被導向穿過各種節流(例如減壓和/或減速)點，它們將吸收流體的能量，從而在流體穿過閥內件18時降低流體的壓強和速度。如圖I所示，流體以如箭頭B所示的方向流動，閥內件18被設計用于向上流的流體方向。該閥內件18也能夠被用于直行程閥(globe valve body)和角閥體。用于角閥體中的閥內件18由圖6所示。該角閥體由附圖標記60所示。在圖6中，流體流動方向如箭頭C所示。應能理解，上述的實施例是用于描述本實用新型，而非限制性的，并且本領域技術人員能夠在不背離本實用新型的精神和范圍的基礎上進行改進和變形。這些改進和變形被認為是屬于本實用新型和所附的權利要求的范圍之內。本實用新型的保護范圍由所附的權利要求所限定。此外，在權利要求中，權利要求中的任何附圖標記不應理解為對范圍的限制。措詞“包括”不排除其他的元素和步驟，并且措辭“ー個”不排除復數。
權利要求1.一種用于流動控制閥的閥內件組件，其特征在于，包括 閥座； 閥籠，將該閥座保持在該流動控制閥的閥體內，該閥籠在內表面上具有多個環狀凹陷，這些凹陷沿著該閥內件組件的縱向軸被逐個設置； 閥塞，被置于該閥籠中，該閥塞在外表面上具有沿該閥內件組件的縱向軸的多組開槽； 其中，當該閥打開時，該多個凹陷和多組開槽形成帶有多個轉角的流體流動路徑的至少一部分，并且該閥籠進一步含有多個孔或縫以用于該流體流動路徑經過該閥籠達到該流動控制閥的出口。
2.根據權利要求I所述的閥內件組件，其特征在于，在該流體流動路徑的流動方向上，各環狀凹陷限定了比前一個環狀凹陷更大的展開空間。
3.根據權利要求I所述的閥內件組件，其特征在于，該多組開槽包括第一組和第二組開槽，其中，第二組開槽中的每一個的斜面傾角都比第一組開槽中的每一個斜面傾角大。
4.根據權利要求I所述的閥內件組件，其特征在于，該閥塞在相鄰的兩組開槽之間具有突起，其中該突起被形成以在該閥塞的總行程長度的一部分上接合該閥籠，以提供流體流動的死區。
5.根據權利要求3所述的閥內件組件，其特征在于，該第一組開槽繞該縱向軸相對于該第二組開槽旋轉一定的角度。
6.一種流動控制閥，其特征在于，包括 閥體，具有入口和出口 ； 閥內件組件，包括 閥座； 閥籠，將該閥座保持在該流動控制閥的閥體內，該閥籠在內表面上具有多個環狀凹陷，這些凹陷沿著該閥內件組件的縱向軸被逐個設置； 閥塞，被置于該閥籠中，該閥塞在外表面上具有沿該閥內件組件的縱向軸的多組開槽； 其中，該多個凹陷和多組開槽形成帶有多個轉角的流體流動路徑的至少一部分，并且該閥籠進一步含有多個孔或縫以用于該流體流動路徑經過該閥籠達到該流動控制閥的出□。
7.根據權利要求6所述的流動控制閥，其特征在于，在該流體流動路徑的流動方向上，各環狀凹陷限定了比前一個環狀凹陷更大的展開空間。
8.根據權利要求6所述的流動控制閥，其特征在于，該多組開槽包括第一組和第二組開槽，其中，第二組開槽中的每一個的斜面傾角比第一組開槽中的每一個的斜面傾角大。
9.根據權利要求6所述的流動控制閥，其特征在于，該閥塞在相鄰的兩組開槽之間具有突起，其中該突起被形成以在該閥塞的總行程長度的一部分上接合該閥籠，以提供流體流動的死區。
10.根據權利要求9所述的流動控制閥，其特征在于，該第一組開槽繞該縱向軸相對于該第二組開槽旋轉一定的角度。
專利摘要本實用新型涉及用于流動控制閥的閥內件組件和流動控制閥，該閥內件組件包括；閥座；閥籠，將該閥座保持在該流動控制閥的閥體內，該閥籠在內表面上具有多個環狀凹陷，這些凹陷沿著該閥內件組件的縱向軸被逐個設置；閥塞，被置于該閥籠中，該閥塞在外表面上具有沿該閥內件組件的縱向軸的多組開槽；其中，當該閥打開時，該多個凹陷和多組開槽形成帶有多個轉角的流體流動路徑的至少一部分，并且該閥籠進一步含有多個孔或縫以用于該流體流動路徑經過該閥籠達到該流動控制閥的出口。
文檔編號F16K1/34GK202790586SQ201120576899
公開日2013年3月13日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者周其用, 孫志民, 高淳 申請人:艾默生過程管理(天津)閥門有限公司