專利名稱：迷宮式高差壓流量調節閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流體在高溫、高壓、高差壓工況下的大范圍流量調節閥門，屬于熱工水力學領域，可應用于石油、化工、機械等工業領域。
在現有技術中，目前廣泛應用于石油工業中的閥門如楔型閘閥由于其流阻系數較小，因而流體在高差壓條件下的流速組高、流量隨行程變化率很大，故難以實現流量的準確調節。參見《閥門設計手冊》，楊源泉主編，機械工業出版社，P34-45。此外流體的高流速導致閥門產生一系列的問題如沖蝕、振動、噪聲等。而針對高溫高壓工況由西安交大設計的GYT高溫高壓差調節閥(如
圖1)則利用臨界流實現流體的高壓降以改善流量調節特性。但由于臨界流流速極高使得閥門的沖蝕、振動、噪聲等問題更加嚴重，因此該閥門不得不采用許多性能極好、價格昂貴的材料如高強度材料及高耐磨材料等，這不僅提高了成本，而且閥門流量隨行程變化率仍然很大，其調節特性并未得到明顯的改善；此外，臨界流一般要求入口壓力和背壓之比大于2，這樣又限制了其應用范圍。
本實用新型的目的在于針對現有技術存在的不足和缺陷設計并制造了一種用于高溫高壓下的流量調節閥一迷宮式高差壓流量調節閥，該閥門不僅能滿足工業過程中高溫、高壓工況下流體大壓差及流量的準確調節，而且減小流體對閥門的沖蝕、降低了閥門的振動及噪聲，從而增加閥門的運行壽命并提高閥門的工作性能。
本實用新型是這樣來實現的本閥門由閥體、閥芯、閥桿、密封與傳動裝置組成。其特征在于閥芯由若干個節流環與1個定位環焊接而成，每個節流環內設置2～12個沿圓周方向均布的小孔流道，而小孔流道由1～2層且每層有2～12個沿圓周方向均布的軸向孔與1～3排且每排中心位于同一圓周上的2～12個沿圓周方向均布的徑向孔組成，軸向孔的軸線與徑向孔的軸線位于沿圓周方向均布的2～12個幅射平面內，即軸向孔與徑向孔鉆通。每個節流環的內圓設置1～2個迷宮槽。若干個節流環與定位環對齊后進行焊接，構成整體式結構。各節流環內的2～12個對稱均布的小孔流道共同構成閥芯的階梯狀曲折流道，曲折流道的孔徑沿流體流動方向漸變。閥桿與閥芯間為迷宮式密封結構，閥桿端部為弧形錐狀曲面，桿身呈圓柱狀。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點漏流小，流阻系數大，高壓降下的流速低流體在閥芯內流速均勻，閥門降壓能力強，流量和開度的特性曲線的線性關系好，因此流量的調節性能好；閥門的固有調節范圍廣，可工作于較寬的壓降范圍；流體對閥門的沖蝕小，引起的閥門振動與噪聲均很小，因此本閥門無需采用高性能材料，提高了運行壽命，改善了閥門工作性能，降低了制造成本；針對不同工況和不同介質，可通過改變節流環個數、流道孔徑大小及閥桿端部的弧形錐狀曲面，方便地設計出滿足設計要求的閥門。
附
圖1為GYT高溫高壓差調節閥。
附圖2為本實用新型的結構示意圖。
附圖3為本實用新型位于截止狀態時，閥芯與閥桿間的結構示意圖。
附圖4為本實用新型位于中間工作狀態時，閥芯與閥桿間的結構示意圖。
附圖5為本實用新型附圖4中的A-A剖視圖。
下面結合圖2、圖3、圖4、圖5詳細說明本實用新型的結構、技術特征及工作過程。如圖2所示，本實用新型由閥體[1]、閥芯[2]、閥桿[3]、密封[4]與傳動裝置[5]組成。如圖3所示，閥芯[2]由若干個節流環[6]、[7]、[8]、[9]、[10]與1個定位環[11]焊接而成。每個節流環內設置2～12個對稱均布的小孔流道[12]。如圖5所示，小孔流道[12]由1～2層且每層有2～12個沿圓周方向均布的徑向孔[15]與1～3排且每排中心位于同一圓周上的2～12個沿圓周方向均布的軸向孔[16]組成，徑向孔[15]的軸線與軸向孔[16]的軸線位于沿圓周方向均布的2～12個幅射平面內，即徑向孔[15]與軸向孔[16]鉆通。每個節流環的內圓設置1～2個迷宮槽[13]。若干個節流環與定位環對位焊接成一個整體，各節流環內的2～12個對稱均布的小孔流道[12]共同構成閥芯的階梯狀曲折流道[14]，曲折流道[14]的孔徑沿流體流動方向漸變。閥桿[3]置于閥芯[2]中央，兩者間為迷宮式密封結構[13]，閥桿[3]的端部設計為弧形錐狀曲面，桿身呈圓柱狀。
本實用新型的工作過程如下如圖3所示，當閥桿[3]插入節流環[6]內并堵住節流環[6]時，閥門處于截止狀態。如圖4所示，當閥桿[3]后退時，流體進入閥芯，流量由零逐漸增大，流體經節流環[6]中的幾個轉彎后流出節流環[6]并進入節流環[7]，再經節流環[7]中的幾個轉彎后流出節流環[7]并進入節流環[8]，如此這般，流體依次經過節流環[6]、[7]、[8]、[9]、[10]及定位環[11]后，流出閥芯，由于流體的運動路線曲曲折折，因此流體壓力降低；當閥桿進一步后退時，流量由小逐漸變大，流體由最靠近閥桿端部的未被閥桿堵住的節流環的流道進入被閥桿堵住的節流環所構成的曲折流道，然后流出閥芯，此時流體的壓力進一步下降。當閥桿端部退至定位環[11]時，閥門處于全開狀態。通過本實用新型的傳動裝置[5]調節閥桿[3]的運動位置可調節其出口流量與出口壓力使之滿足工作要求。
實施例本實用新型實施例用于高溫、高壓、高壓差下的汽水兩相流的流量調節，工作壓力小于16MPa，入口干度小于0.9，壓降小于4MPa，流量調節范圍為3000～11000kg/h，工作行程為162mm。
本實用新型實施例的閥芯[2]由5個節流環與1個定位環焊接而成。每個節流環內設置了8個對稱均布的小孔流道。每個小孔流道由1～2層且每層有8個沿圓周方向均布的徑向孔與1～3排且每排中心位于同一圓周上的8個沿圓周方向均布的軸向孔組成，徑向孔的軸線與軸向孔的軸線位于沿圓周方向均布的8個幅射平面內，也就是說，徑向孔與軸向孔鉆通。每個節流環的內圓設置1～2個迷宮槽。5節流環與1個定位環對位后焊接，各節流環內的8個對稱均布的小孔流道共同構成閥芯的階梯狀曲折流道，曲折流道的孔徑沿流體流動方向漸變。閥桿與閥芯間為迷宮式密封結構，閥桿的端部為圓錐面加橢圓錐面，桿身呈圓柱狀。
權利要求1．一種迷宮式高差壓流量調節閥，由閥體、閥芯、閥桿、密封與傳動裝置組成，其特征在于閥芯由若干個節流環與1個定位環焊接而成，每個節流環內設置2～12個對稱均布的小孔流道，每個小孔流道由1～2層且每層有2～12個沿圓周方向均布的徑向孔與1～3排且每排中心位于同一圓周上的2～12個沿圓周方向均布的軸向孔組成，徑向孔的軸線與軸向孔的軸線位于沿圓周方向均布的2～12個幅射平面內，即徑向孔與軸向孔鉆通，每個節流環的內圓設置1～2個迷宮槽，若干個節流環與定位環對位焊接后，各節流環內的2～12個對稱均布的小孔流道共同構成閥芯的階梯狀曲折流道，曲折流道的孔徑沿流體流動方向漸變，閥桿與閥芯間為迷宮式密封結構，閥桿端部為弧形錐狀曲面，桿身呈圓柱狀。
專利摘要一種迷宮式高差壓流量調節閥,其特征在于:閥芯由若干個節流環與1個定位環焊接而成,每個節流環內設置2～12個對稱均布的小孔流道,每個節流環的內圓設置1～2個迷宮槽,若干個節流環與定位環對位焊接后,各節流環內的2～12個對稱均布的小孔流道共同構成閥芯的階梯狀曲折流道,閥桿與閥芯間為迷宮式密封結構,閥桿端部為弧形錐狀曲面,桿身呈圓柱狀。本實用新型漏流小,降壓能力強,特性曲線線性化好,調節范圍廣,閥門沖蝕、振動與噪聲均很小,運行壽命長,制造成本低。
文檔編號F16K47/00GK2314203SQ97221570
公開日1999年4月14日 申請日期1997年7月25日 優先權日1997年7月25日
發明者王文然, 蔣躍元, 徐勇, 許明陽 申請人:清華大學