用于改進小流量控制的包括具有閥針的閥內件的控制閥的制作方法
【專利說明】用于改進小流量控制的包括具有閥針的閥內件的控制閥
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]不適用
[0003]關于聯邦政府資助的研究/開發的聲明
[0004]不適用
技術領域
[0005]本發明大致涉及一種流量控制裝置，并且更具體地說涉及一種線性位移控制閥，其包括配備有獨特構造的閥針的閥內件，閥針適合于以較高水平的精度和/或較寬的可調范圍度來提供低端流量控制。
【背景技術】
[0006]在現有技術中，一個當前已知的控制閥包括在閥門的正常工作期間線性地移動的插塞或閥針。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，該盤形疊件或閥箱限定多個彎曲和/或非彎曲的流體通道。這些閥門的閥內件包括插塞和閥箱的組合。某些線性位移閥門構造用于“過塞流(over plug flow)”，其中，在流體因通過閥箱通道的流動而發生壓降的情況下，流體從閥箱的外部沿徑向向內地流動到閥箱的內部中。在該構造中，通過提升插塞遠離閥座環來打開閥門，這允許流體從閥箱的內部流出并經由開啟的閥座環離開閥門。與之相反，使插塞的座面移動成與閥座環的互補的座面密封地接合有助于閥門的閉合或截流情況。
[0007]作為過塞流的替代，其他線性位移閥門構造用于“欠塞流(underplug flow)”，其中，在流體因沿徑向向外地通過閥箱流體通道的流動而發生壓降的情況下，流體沿軸向向上地流動到閥箱的內部中以流到閥箱的外部。在該構造中，通過提升插塞遠離前述閥座環來打開閥門，這因此允許流體流動到閥箱的內部并隨后沿徑向向外地流動通過閥箱的流體通道。與之相反，使插塞的座面移動成與閥座環的互補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程中的流量和壓力。然而，這種控制閥具有降低其整體實用性的某些缺陷。更具體地說，在那些需要可控低流量的應用中，在很大程度上因結合在閥內件中的插塞或閥針的現有設計中的缺點，閥內件通常不能夠精確地控制流量。此外，在某些應用中，控制閥中的壓降嚴重到足以在閥針與閥箱或盤形疊件的內徑部之間產生高速流動。高速流動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的其它問題。因此，在線性位移控制閥的現有技術中存在如下需要:能夠以較高水平的精度和/或較寬的可調范圍度來提供低端流量控制。本發明解決了這種特定需要，并且將在下文更詳細地描述本發明的各種特征和優點。
【發明內容】
[0009]根據本發明，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，殼體收容包括流動控制元件和互補的閥塞或閥針在內的閥內件。閥針優選地借助于閥桿轉接器附接至控制閥的可往復移動的閥桿。閥桿轉接器適合于允許閥針與流動控制元件之間存在一定測量值的“浮動”，可能需要這些“浮動”來適應閥針與流動控制元件之間的任意失準。流動控制元件優選地被包括在控制閥中的內部過濾器包圍。
[0010]在控制閥的閥內件中，插塞或閥針獨特地構造成:使得當插塞或閥針與流動控制元件結合地使用時，閥內件能夠以較高水平的精度和/或較寬的可調范圍度提供低端流量控制。在示例性實施例中，閥內件的可調范圍度是50至I。為了幫助增強功能，閥針(尤其是閥針的外徑)優選地與流動控制元件的內徑交疊，從而在閥針與流動控制元件之間提供非常緊的配合或公差。閥針與流動控制元件的內徑之間的該緊公差實質地減少或消除在某些應用中可能在閥針與流動控制元件之間發生的任意高速環形流體流動，由此使閥針不易被侵蝕。
[0011]此外，閥針的大部分設置有至少一個且優選地為一連串的曲徑式凹槽，該曲徑式凹槽以預定形狀、預定寬度和深度以及相對于彼此的預定空間關系形成在閥針中。更具體地說，每個曲徑式凹槽的優選的深度均為約0.02英寸，且優選的寬度為約0.02英寸。此外，每個曲徑式凹槽均優選地具有帶有銳利邊緣的大致方形的輪廓。
[0012]在控制閥中，形成在閥內件的閥針中的曲徑式凹槽具有兩個功能。在控制閥工作期間，當從第一壓力級至第二壓力級的壓降在閥針的外徑與疊件的內徑之間的環形區域中產生高速時，曲徑式凹槽用作使這種流動減速并由此使對閥針的侵蝕最小化的“曲徑”。此夕卜，在流體因例如內部過濾器的任意損傷而被污染的情況下，最終進入閥針與流動控制元件之間(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控制元件。這樣，在閥針相對于流動控制元件移動以幫助打開和關閉控制閥期間，曲徑式凹槽提供壓力平衡并進一步減小閥針與流動控制元件之間的任意余流的速度，從而增強閥針與流動控制元件之間的緊公差的減少侵蝕的效果。就這一點而言，除了以上內容之外，曲徑式凹槽與閥針和流動控制元件的內徑之間的緊公差協作來對閥內件提供如下功能:將流體流速減小至在控制閥工作期間不會發生閥針的侵蝕的程度。
[0013]通過結合附圖閱讀下面的詳細描述，可以最好地理解本發明。
【附圖說明】
[0014]通過參考附圖，本發明的這些以及其它特征將變得更加清楚，其中:
[0015]圖1是根據本發明構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是結合到圖1和圖2所示的控制閥的閥內件中的閥塞或閥針的側視圖；以及
[0018]圖4是圖3所示閥針的可能變型的側視圖，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件中。
[0019]在全部附圖和詳細描述中使用相同的附圖標記表示相同的元件。
【具體實施方式】
[0020]現在參考附圖，其中，附圖只是為了示出本發明的優選實施例，而并不是為了限制本發明，圖1是根據本發明構成的線性位移控制閥10的縱截面圖。如下文將要更詳細地描述那樣，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。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，通過使用包括螺母和螺栓組合的機械緊固件22來優選地幫助將閥蓋20附接至閥體12，但是其他附接方法被認為也落入本發明的精神和范圍中。閥蓋20限定有孔24，該孔24沿軸向延伸通過閥蓋20，將在下文中更詳細地描述孔24的使用。閥蓋20的限定孔24的內表面優選地被氮化處理以使表面硬化。
[0022]在閥體12的閥廊18中布置有環形閥座環26。閥座環26限定有圓形構造的流出開口28，流出開口 28的頂端(當從圖1所示的透視圖觀察時)被漸縮的座面30包圍。閥座環26在閥體12中取向，并且尤其是在閥體12的閥廊18中取向，使得流出開口 28與流出通道16同軸地對準。如同樣從圖1所示的透視圖中看到的，除了限定