可調流量動態平衡閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可調流量動態平衡閥，它能實現管道系統中動態流量的平衡和實時調控，其結構主要是由閥體、閥蓋、閥桿、電動執行器和閥芯等構成，并在閥芯內增設有閥瓣、導套、定位套、彈簧座和彈簧，通過閥芯內的彈簧預緊力來控制導套和彈簧套在閥芯內的軸向移動，進而起到閥門的流量平衡作用；此外，在閥芯內還設有與定位套配裝的閥瓣，閥瓣上設有閥瓣缺口，定位套上設有定位套缺口，通過指示盤和電動執行器來分別帶動閥桿的旋轉運動和上、下升降移動，進而控制閥門的出水口面積，并有效實現閥門的流量實時調控作用，改進后的動態平衡閥達到了管道系統中動態流量的平衡和實時調節，并具有生產成本低、效果好、能有效節約能源等優點。
【專利說明】可調流量動態平衡閥
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種管道閥門中的平衡閥結構，具體是指可調流量動態平衡閥。
【背景技術】
[0002]動態平衡閥用于需要進行流量控制的管道系統中，尤其適用于供熱、空調等非腐蝕性液體介質的流量控制，可使系統流量自動恒定在要求的設定值，從而自動消除系統中因各種因素引起的水力失調現象，保持用戶所需流量，克服“冷熱不均”，提高供熱、及空調的室溫合格率，有效地克服“大流量，小溫差”的不良運行方式，提高系統能效，實現經濟運行。目前，可調流量動態平衡閥常采用膜片式結構，如公開的中國專利號為200420069013.6的“動態平衡閥”，它是通過膜片來帶動閥瓣的上、下運動，從而實現閥門的流量調控，這種結構的閥門在開啟高度小于1/4時往往出現閥門的壓差波動頻繁而造成流量控制不精確、并且會發生介質通過閥門產生叫聲等現象。還有公開的中國專利號為201220456630.6的“一種電動動態平衡閥”，它主要采用閥桿驅動閥芯的形式來進行的流量調節，但是結構設計過于復雜、生產成本高、流量調節較為不便。因此，針對現有可調流量動態平衡閥所存在的缺陷和不足，設計一種結構簡單、操作方便、在不影響閥權開度的情況下來達到流量控制精確的可調流量動態平衡閥是十分有必要的。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷而提供一種成本低、效果好、可達到管道系統中動態流量的平衡和實時調控、有效節約能源的可調流量動態平衡閥。
[0004]本實用新型的技術問題通過以下技術方案實現:
[0005]一種可調流量動態平衡閥，包括閥體、閥蓋、閥桿、閥芯和電動執行器；所述的閥體兩端分別設有互相連通的進口端和出口端；所述的閥芯設置在閥體內的進、出口端之間；所述的閥桿活動密封安裝在閥蓋內，該閥桿下端伸入閥體連接閥芯、上端伸出閥蓋連接指示盤和電動執行器，并受指示盤驅動作旋轉運動和受電動執行器驅動作上、下升降移動；所述的閥芯包括固定安裝在閥體內的閥芯套，該閥芯套內設有閥芯腔，在閥芯腔的下端設有與閥體進口端相連通的進水口，在閥芯腔的腔壁上設有多個分別連通閥芯腔和閥體出口端的出水口，閥芯腔內設有安裝在閥桿下端的閥瓣，所述的閥芯腔內還設有彈簧座和定位套，閥芯腔的進水口設有軸向活動密封安裝的導套；所述的彈簧座是一個由圓環和連體設置在圓環上的撐架構成的框架結構，該圓環嵌裝在導套的頂面上，該撐架與閥芯腔的內頂面之間設有互相頂推的彈簧；所述的定位套是一個橫截面呈倒“U”型的蓋狀結構，該定位套安裝在彈簧座內，定位套的頂面向上延伸出軸套，且軸套穿過彈簧座、閥芯套配裝在閥蓋內，軸套與閥芯套之間設為密封固定連接，所述定位套的倒“ U ”型側壁向下延伸入導套內，該定位套的側壁外圓周面與導套的內圓周面之間作活動接觸，在定位套的側壁上還設有定位套缺口 ；所述的閥瓣也是一個橫截面呈倒“U”型的蓋狀結構，該閥瓣配裝在定位套內，閥瓣的倒“U”型側壁向下延伸入導套內，且閥瓣的側壁外圓周面與導套的內圓周面之間作活動接觸，在閥瓣的側壁上設有閥瓣缺口 ；所述的閥桿下端活動穿過定位套的軸套固定連接在閥瓣上。
[0006]所述閥芯的流量調節需符合以下公式:
[0007]
q=Kv*Jap
[0008]式中，Q為流量，Kv為流量系數，Λ P為閥門進出口的壓差。
[0009]所述的閥芯套是由設置在底部的箱體和設置在頂部并密封扣合在箱體上的箱蓋構成，所述定位套的軸套與箱蓋之間設為密封固定連接，所述的進水口設置在箱體下端，多個出水口設置在箱體的箱壁上。
[0010]所述的定位套的軸套與箱蓋之間的密封固定連接結構是箱蓋內頂面設有向下延伸的內延伸套，所述的軸套配裝在該內延伸套內，在軸套與內延伸套之間設有互相密封的“O”型圈，在內延伸套頂面設有固定軸套的對開環和鎖緊螺母。
[0011]所述的導套頂面設有與所述彈簧座的圓環相配裝的安裝環槽。
[0012]所述彈簧座的撐架是由三角形狀的頂板和頂板的三個角上分別向下延伸并連接在圓環上的立柱構成。
[0013]所述的閥瓣側壁底部設有一圈外肩，該外肩的外圓周面與導套的內圓周面之間作活動接觸；所述的定位套側壁緊貼閥瓣側壁向下延伸入導套內，該定位套側壁的下端配裝在閥瓣側壁的外肩上。
[0014]所述的導套上端口部設為倒錐形口。
[0015]所述閥體的進口端和出口端均設有連接法蘭，所述的進、出口端的連接法蘭上分別設有測壓接頭。
[0016]所述的閥桿與閥蓋之間設有安裝套和刻度盤，該刻度盤嵌裝在閥蓋頂面，并與所述閥桿上的指示盤形成配套指示。
[0017]與現有技術相比，本實用新型主要是對閥體內的閥芯進行了改進，它是在閥芯內增設有閥瓣、導套、定位套、彈簧座和彈簧，通過閥芯內的彈簧預緊力來控制導套和彈簧套在閥芯內的軸向移動，進而起到閥門的流量平衡作用；此外，在閥芯內還設有與定位套配裝的閥瓣，閥瓣上設有閥瓣缺口，定位套上設有定位套缺口，通過指示盤和電動執行器來分別帶動閥桿的旋轉運動和上、下升降移動，進而控制閥門的出水口面積，并有效實現閥門的流量實時調控作用，改進后的動態平衡閥達到了管道系統中動態流量的平衡和實時調節，并具有生產成本低、效果好、能有效節約能源等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的剖視結構示意圖。
[0019]圖2為閥芯的剖視結構示意圖。
[0020]圖3為閥芯套的剖視結構示意圖。
[0021]圖4為導套的剖視結構示意圖。
[0022]圖5為彈簧座的結構示意圖。
[0023]圖6為圖5的俯視圖。
[0024]圖7為圖5的立體圖。
[0025]圖8為定位套的剖視結構示意圖。
[0026]圖9為閥瓣的剖視結構示意圖。
[0027]圖10為圖9的仰視圖。
[0028]圖11為圖9的立體圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將按上述附圖對本實用新型實施例再作詳細說明。
[0030]如圖1至圖11所示，1.閥體、11.進口端、12.出口端、2.閥座、3.閥芯、30.導套、
301.安裝環槽、302.倒錐形口、31.箱體、311.進水口、312.出水口、32.閥瓣、321.安裝孔、322.閥瓣缺口、323.外肩、33.定位套、331.軸套、332.定位套缺口、34.彈簧座、341.圓環、342.立柱、343.頂板、344.凸環、345.圓孔、35.彈簧、36.箱蓋、361.內延伸套、37.對開環、38.鎖緊螺母、39.閥芯腔、4.測壓接頭、5.指示盤、6.電動執行器、7.刻度盤、8.閥桿、
9.安裝套、10.閥蓋。
[0031]可調流量動態平衡閥，如圖1所示，它是一種能達到管道系統中動態流量的平衡和實時調控的平衡閥，其結構主要是由閥體1、閥蓋10、閥桿8、電動執行器6和閥芯3等構成。
[0032]所述的閥體I具有一個水平貫通的閥腔，在閥腔的兩端分別設有互相連通的進口端11和出口端12，進、出口端按照圖1所示分別設置在左、右兩側，在進、出口端均采用法蘭連接方式，在連接法蘭上均設有測壓接頭4，通過測壓接頭測得的壓差值可以用來判斷外接水泵的功率是否過大。
[0033]所述的閥芯3設置在閥腔內的進、出口端11、12之間，該閥芯3的軸心線需與進、出口端11、12的水道連線呈一定角度傾斜安裝；所述的閥芯如圖2所示，其包括一個固定安裝在閥腔內的閥芯套，該閥芯套如圖3所示，其內設有閥芯腔39，閥芯套是由設置在底部的箱體31和設置在頂部并螺紋密封扣合在箱體上的箱蓋36構成，該箱體31底面通過閥腔內的閥座2進行定位安裝，箱體31與閥腔的內壁之間設有“O”型圈形成密封，該箱蓋36頂面由通過六角頭螺栓和彈簧墊片密封連接在閥體I頂面的中法蘭面上的閥蓋10進行頂緊；同時，箱蓋36內頂面設有向下延伸入閥芯腔39內的內延伸套361，箱體31下端、即閥芯腔39的下端設有與閥體I的進口端11相連通的進水口 311，該進水口處設有軸向活動密封安裝的導套30，且導套如圖4所示，其橫截面設為“T”字型，故導套30軸向向下活動時就不會從箱體31上脫落，而“T”字型的導套30頂面設有一圈安裝環槽301，“T”字型的導套外圓周面與箱體31之間設有“O”型圈，以作為動密封件；所述的箱體31箱壁、即閥芯腔39的腔壁上還設有多個圓周均布呈四方形的出水口 312，每個出水口均用于分別連通閥芯腔39和閥體I的出口端12。
[0034]所述的閥芯腔39內還設有彈簧座34、定位套33和閥瓣32 ;所述的彈簧座如圖5至圖7所示，它是一個由圓環341和連體設置在圓環上的三角形撐架共同構成的框架結構，該圓環341嵌裝在導套30頂面的安裝環槽301內，該三角形撐架是由三角形狀的頂板343和頂板的三個角上分別向下延伸并連體連接在圓環341上的立柱342構成，在頂板343的圓心處設有向上凸起的凸環344，凸環的圓心處設有上、下貫穿的圓孔345，在凸環344與閥芯腔39的內頂面之間設有互相頂推的彈簧35，該彈簧套裝在箱蓋36的內延伸套361外，且內延伸套正好活動伸入凸環344的圓孔345內，故在彈簧35的彈力作用下能始終頂推彈簧座34和導套30作同步向下移動，而內延伸套361活動配裝在凸環344的圓孔345內又能起到彈簧座34的移動導向作用，并使得彈簧座34在閥芯腔39內形成定向移動。
[0035]所述的定位套33如圖8所示，它是一個橫截面呈倒“U”型的蓋狀結構，該定位套33安裝在彈簧座34內，定位套33的頂面向上延伸出軸套331，且軸套穿過彈簧座34的圓孔345和箱蓋36的內延伸套361而配裝在閥蓋10內，軸套331與內延伸套361之間設為密封固定連接，其連接結構為:在軸套331與內延伸套361之間設有密封安裝的“O”型圈，在內延伸套361頂面設有安裝槽，該安裝槽內嵌裝有卡合軸套331的對開環37和螺紋旋緊的鎖緊螺母38，以便于實現軸套331與內延伸套361之間的固定關系。所述定位套33的倒“U”型側壁則向下延伸入導套30內，該定位套33的側壁外圓周面與導套30的內圓周面之間作活動接觸，在定位套33的側壁上還設有呈“門”字型的定位套缺口 332，即定位套類似于半圓桶形。
[0036]所述的閥瓣32如圖9至圖11所示，它也是一個橫截面呈倒“ U ”型的蓋狀結構，該閥瓣32配裝在定位套33內，閥瓣32的頂面設有上、下貫穿的安裝孔321，閥瓣32的倒“U”型側壁向下延伸入導套30內，在閥瓣32側壁底部設有一圈外肩323，該外肩的外圓周面與導套30的內圓周面之間作活動接觸，而定位套33的側壁則緊貼閥瓣32側壁向下延伸入導套30內，且定位套33側壁的下端正好配裝在閥瓣32側壁的外肩323上；所述定位套33的側壁上也設有呈“門”字型的閥瓣缺口 322，即閥瓣32也類似于半圓桶形。同時，為了便于閥瓣32側壁和定位套33側壁方便進出導套30，還可將導套的上端口部設為倒錐形口
302。
[0037]所述的閥桿8活動安裝在閥蓋10內，該閥桿8下端穿過定位套33上的軸套331伸入閥瓣32的安裝孔321內，并通過六角螺母而將閥瓣32與閥桿8下端固定成一體；所述的閥桿8上端伸出閥蓋10連接有電動執行器6，該電動執行器經固定銷安裝在閥蓋10頂面，并可驅動閥桿8作上、下升降移動；所述的閥桿8與閥蓋10之間設有密封安裝的安裝套9，閥桿8伸出閥蓋10的頂部設有配套指示的指示盤5和刻度盤7，該指示盤5通過銷釘固定在閥桿8上，該刻度盤7嵌裝固定在閥蓋10頂面，故操作指示盤5轉動即可帶動閥桿8作旋轉運動，進而通過指示盤2和刻度盤7的結合來進行閥門開度的精確指示。
[0038]該動態平衡閥的閥芯工作過程為:閥芯3主要通過導套30和彈簧座34的伸縮來控制閥芯3內的流量恒定，當流量過大時，就會推動導套30和彈簧座34作軸向向上移動，即向閥芯腔39內收縮，并導致彈簧35收縮后的預緊力變大，從而使進、出水口 311、312的壓差保持恒定值，并促使閥芯3輸出的流量也等于恒定值；當流量減少時，導套30和彈簧座34在彈簧35的彈力作用下作軸向向下移動，即向閥芯腔39的進水口 311伸出，從而使閥芯3的輸出流量再次保持恒定。
[0039]該動態平衡閥的閥芯流量調控過程為:轉動閥蓋10頂部的指示盤5并帶動閥桿8同步轉動，閥桿就會帶動閥瓣32相對定位套33作旋轉運動，此時閥瓣缺口 322和定位套缺口 332相互配合即可進行出水口 312面積大小的設定，也就是能設定閥芯3的最大輸出流量值，該最大輸出流量值可配合閥蓋10上的刻度盤7進行精確指示。
[0040]該動態平衡閥在測試過程一旦發現輸出流量過大時，可通過電動執行器6來控制閥桿8的上、下升降移動，進而帶動閥瓣32也形成上、下升降移動而對閥芯3出水口 312面積進行微調，從而實現輸出流量微調的功能，如閥芯3出水口 312的輸出流量值為5m3/h，而通過電動執行器6就能調節流量值范圍為O?5之間的任意流量值。
[0041]本實用新型的流量調節工作原理需符合以下公式:
[0042]
q=Kv*Jap
[0043]式中，Q為閥芯流量，Kv為流量系數，Δ P為閥體進、出口端的壓差。
[0044]動態平衡閥主要利用彈簧預緊力原理使Λ P數值為一個固定數，并且不會隨著進水口的壓力變化而產生數值變動，故Λ P數值的大小是由彈簧預緊力所決定的，并可通過以下推導公式加以說明:
[0045]Fl = F2+FSP
[0046]P1*A1 = P2*A2+FSP
[0047]設計時:D1=D2=> A1=A2 = A ‘
[0048]P1*A’ = P2*A’ + FSP
[0049]P1*A’ - P2*A’ = FSP
[0050](P1- P2)*A’ = FSP
[0051]Pl -P2 = FSP / k，?恒定數值
[0052]式中，Fl:壓緊力F2:支承力FSP:彈簧力，Dl:進水口直徑D2:出口水直徑Pl:進水壓力P2:出水壓力。
[0053]所述的Kv為流量系數，其數值的大小由出水口面積所決定的，能隨著閥瓣相對定位套的運動而實現出水口面積的增大而增大，當閥瓣的開度固定后，動態平衡閥的出水口面積為一個固定數，此時Kv數值也是一個固定數；因此，根據公式e =,Kv和Λ P
的數值為固定數時，Q值也將是一個恒定數，這就是閥門流量輸出恒定的原理。
【權利要求】
1.一種可調流量動態平衡閥，包括閥體(I)、閥蓋(10)、閥桿(8)、閥芯(3)和電動執行器(6);所述的閥體(I)兩端分別設有互相連通的進口端(11)和出口端(12);所述的閥芯(3)設置在閥體(I)內的進、出口端(11、12)之間；所述的閥桿(8)活動密封安裝在閥蓋(10)內，該閥桿(8 )下端伸入閥體(I)連接閥芯(3 )、上端伸出閥蓋(10 )連接指示盤(5 )和電動執行器(6)，并受指示盤(5)驅動作旋轉運動和受電動執行器(6)驅動作上、下升降移動；所述的閥芯(3 )包括固定安裝在閥體(I)內的閥芯套，該閥芯套內設有閥芯腔(39 )，在閥芯腔的下端設有與閥體(I)進口端(11)相連通的進水口( 311)，在閥芯腔(39 )的腔壁上設有多個分別連通閥芯腔(39 )和閥體(I)出口端(12 )的出水口( 312 )，閥芯腔(39 )內設有安裝在閥桿(8)下端的閥瓣(32)，其特征在于: a、所述的閥芯腔(39)內還設有彈簧座(34 )和定位套(33 )，閥芯腔(39 )的進水口( 311)設有軸向活動密封安裝的導套(30)； b、所述的彈簧座(34)是一個由圓環(341)和連體設置在圓環上的撐架構成的框架結構，該圓環(341)嵌裝在導套(30)的頂面上，該撐架與閥芯腔(39)的內頂面之間設有互相頂推的彈黃(35)； C、所述的定位套(33)是一個橫截面呈倒“U”型的蓋狀結構，該定位套(33)安裝在彈簧座(34)內，定位套(33)的頂面向上延伸出軸套(331)，且軸套穿過彈簧座(34)、閥芯套配裝在閥蓋(10)內，軸套(331)與閥芯套之間設為密封固定連接，所述定位套(33)的倒“U”型側壁向下延伸入導套(30)內，該定位套(33)的側壁外圓周面與導套(30)的內圓周面之間作活動接觸，在定位套(33)的側壁上還設有定位套缺口(332)； d、所述的閥瓣(32)也是一個橫截面呈倒“U ”型的蓋狀結構，該閥瓣(32)配裝在定位套(33)內，閥瓣(32)的倒“U”型側壁向下延伸入導套(30)內，且閥瓣(32)的側壁外圓周面與導套(30)的內圓周面之間作活動接觸，在閥瓣(32)的側壁上設有閥瓣缺口(322)； e、所述的閥桿(8)下端活動穿過定位套(33)的軸套(331)固定連接在閥瓣(32)上。
2.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述閥芯(3)的流量調節需符合以下公式:
(---Q 二 JSTv * -J.AP 式中，Q為流量，Kv為流量系數，Λ P為閥門進出口的壓差。
3.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述的閥芯套是由設置在底部的箱體(31)和設置在頂部并密封扣合在箱體(31)上的箱蓋(36)構成，所述定位套(33)的軸套(331)與箱蓋(36)之間設為密封固定連接，所述的進水口(311)設置在箱體(31)下端，多個出水口(312)設置在箱體(31)的箱壁上。
4.根據權利要求3所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述的定位套(33)的軸套(331)與箱蓋(36)之間的密封固定連接結構是箱蓋(36)內頂面設有向下延伸的內延伸套(361)，所述的軸套(331)配裝在該內延伸套(361)內，在軸套(331)與內延伸套(361)之間設有互相密封的“O”型圈，在內延伸套(361)頂面設有固定軸套(331)的對開環(37 )和鎖緊螺母(38)。
5.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述的導套(30)頂面設有與所述彈簧座(34)的圓環(341)相配裝的安裝環槽(301)。
6.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述彈簧座(34)的撐架是由三角形狀的頂板(343)和頂板的三個角上分別向下延伸并連接在圓環(341)上的立柱(342)構成。
7.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述的閥瓣(32)側壁底部設有一圈外肩(323)，該外肩的外圓周面與導套(30)的內圓周面之間作活動接觸；所述的定位套(33)側壁緊貼閥瓣(32)側壁向下延伸入導套(30)內，該定位套(33)側壁的下端配裝在閥瓣(32)側壁的外肩(323)上。
8.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述的導套(30)上端口部設為倒錐形口(302)。
9.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述閥體(I)的進口端(11)和出口端(12)均設有連接法蘭，所述的進、出口端的連接法蘭上分別設有測壓接頭(4)。
10.根據權利要求1所述的可調流量動態平衡閥，其特征在于所述的閥桿(8)與閥蓋(10)之間設有安裝套(9)和刻度盤(7)，該刻度盤嵌裝在閥蓋(10)頂面，并與所述閥桿(8)上的指示盤(5 )形成配套指示。
【文檔編號】F16K17/20GK204025809SQ201420473489
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】周曉普 申請人:寧波埃美柯銅閥門有限公司