CN102261501B - 预设定流量式动态平衡调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明的预设定流量式动态平衡调节阀，采用独特的一体化设计，将旋转的流量预调节单元、直行程调节型结构的流量调节单元、膜片式感压结构的流量平衡单元与阀体组成一个整体，使阀门动态流量平衡与流量预调节功能融为一体，具有结构紧凑、流通能力大、控制精度高、工作压差范围广、组装维护方便、寿命长、制造成本低的特点，可应用于中央空调水***、城市管网水***、石油、化工等行业。

Description

预设定流量式动态平衡调节阀

技术领域

 本发明涉及一种控制流量的阀门，更具体地说，是涉及一种综合流量预设定、流量调节和流量平衡三功能为一体的预设定流量式动态平衡调节阀。

背景技术

在流体输配异程管网变流量水***中，实际设计时往往只考虑最不利环路的阻力计算，当***最不利结点的资用压头得以保证的同时，其它结点的作用压头可能远大于设计值，导致***的水力失调。而水泵的选型过大或不当也会导致运行流量偏离设计值，管网水力不平衡的结果是造成能源的大量浪费、运行噪声的增加和设备使用寿命的缩短。现有的流体输配管网末端应用的调节阀门一般不具有对流过阀门的流体流量进行动态平衡调节的功能，一旦***的压力发生波动，流过阀门的水流量就会随之变化，导致采暖/制冷空间的温度过高或过低，造成能源的浪费，这种变化还会造成各区域水***的不平衡。为了减轻或消除这种管网不平衡现象，需要对***不断进行调试，不仅麻烦，耗费大量时间，更重要的是这种调节是滞后的，其结果是实际使用***时刻存在不平衡现象。有的工程应用使用定流量平衡阀解决了水力失调的问题，但是在***流量需要调节的时候就受到很大限制，只有更换阀门才能解决问题，所以开发可调型平衡阀是势在必行。

目前国内动态平衡调节阀存在价格高，产品工作压差范围小，流量控制精度低的缺点，并且存在严重的振动噪音，无法满足实际工程的需要。从产品结构上来看，这些产品都只是简单地把流量平衡阀与调节阀组合在一起，阀门的阻力系数很大，结构也很大，关断所需的力值和执行器电功率都很大，不利于工程实际应用。

另外，依照节能减排的要求，每一个末端所需流量最大值需要限制，也就是说阀门的流量需要线性的预设定，目前市场尚未发现有集成流量预设定、流量调节和流量平衡三功能为一体的阀门。

发明内容

本发明要解决的技术问题旨在克服上述已有技术的不足，提供一种综合流量预设定、流量调节和流量平衡三功能为一体的预设定流量式动态平衡调节阀，其阻力系数小、设计合理、结构紧凑、功能完善，即可预先设定流量的理想值，又能够使通过阀门的流量实时控制在不超过该理想值的范围内，即使出现管网***中流量的波动，但是能够保证并保持通过阀门的流量处于平衡状态，不会伴随管网流量的波动而变化，且工作压差范围宽，控制精度高，主要应用于建筑暖通空调***及工业或民用流体管网输配末端***上，以控制流经设备及用户的流体流量，实时调节，达到管网动态流量平衡、节约能源的目的。

本发明的预设定流量式动态平衡调节阀是在本申请人于2010年12月30日提交的申请号为201010623619.X（201020700188.8）、名称为“动态平衡调节阀”的发明（实用新型）申请的基础上的进一步的技术创新，在流量调节和流量平衡功能的基础上增加了预设定流量的功能，本申请的技术方案是：

预设定流量式动态平衡调节阀，自上而下包括固定连接成为一体的阀上盖、上阀体和下阀体，其特征在于：

所述调节阀还自上而下包括均与阀上盖和下阀体垂直同心的流量预调节单元、流量调节单元和流量平衡单元；

所述流量预调节单元和流量调节单元位于由阀上盖和上阀体围成的上阀体内腔中，所述流量预调节单元和流量调节单元接近所述阀体的流体出口处，所述流量调节单元包含在所述流量预调节单元内部，且与所述流量预调节单元连接成一体；所述流量平衡单元位于所述流量调节单元正下方，且位于下阀体的内腔中；

所述流量调节单元自上而下包括垂直向下穿过上盖丝堵和阀上盖而进入上阀体内腔的阀芯轴、环状弹簧、挡片和阻断片；上盖丝堵与阀芯轴密封连接；所述阀芯轴的上部露在上盖丝堵外，与阀门驱动器连接（图中未表示）；在阀芯轴的中部的外壁上套设环状弹簧；阀芯轴的下部的外壁向内凹进收缩形成阀芯轴台阶后再向下延伸，形成螺杆头，螺杆头的外壁上形成有螺纹，螺杆头穿过挡片中心后***阻断片内；挡片被压紧在所述阻断片上端面与阀芯轴台阶之间；

所述阻断片的上部为呈中空的圆筒体，其下部呈横截面积逐渐减小的盆状体，盆状体的最大直径小于圆筒体的直径，在盆状体与圆柱体的交接处之间形成有向内的台阶；所述阻断片的中心垂直向下凹进形成开口，开口贯穿圆筒体并延伸至盆状体中；所述阻断片的开口的垂直的内壁上设有螺纹；

所述阀芯轴的螺杆头向下穿过所述挡片的中心并进一步***所述阻断片的中心的开口内，螺杆头的外壁上形成的螺纹与所述阻断片的中心的开口处的垂直的内壁上的螺纹相配合，使阀芯轴与阻断片连为一体，阀芯轴在阀门驱动机构的驱动下上下运动，带动流量调节单元上下直线运动；

所述流量预调节单元接近所述阀体的流体出口处，包括调节阀芯和调节罩；

所述调节阀芯位于所述上阀体内腔中，调节阀芯的上部的顶端与上盖丝堵密封连接；调节阀芯的上部的下端的阀芯壁向外延伸形成平台，所述平台压在所述阀上盖上，所述调节阀芯的中部紧邻所述阀上盖的上部的内壁，且与所述阀上盖密封连接；所述调节阀芯的下部向上阀体内腔缩进，其内壁与阀芯轴密封连接；所述阀芯轴的中部位于由所述上盖丝堵与调节阀芯之间围成的空腔的中心，外套于所述阀芯轴的中部的外壁上的所述环状弹簧即位于所述空腔内；

所述调节罩紧邻所述阀上盖的下部的内壁设置，通过固定环与调节阀芯连接，并进一步通过阀芯螺母将所述流量预调节单元与所述阀上盖固定连接成为一体；

所述调节罩具有垂直向下的环状壁，所述壁上有共流体通过的曲线形开槽，所述调节阀芯带动所述调节罩可在上阀体内腔内自由转动，改变调节罩的环状壁遮挡流体出口的面积，从而改变可通过调节罩上的开槽的流体的流量，即所述调节阀的预设定流量；所述调节罩的曲线形开槽的形状设计使因环状壁遮挡流体出口的面积而确定的所述预设定流量成线性变化；

所述调节阀芯的平台上有相应的调节刻度，作为调节的标尺，指示可通过调节罩的开槽的预设定流量；

所述流量平衡单元自上而下包括中心同心的膜片盖、膜组件和下阻断片；膜组件包括膜片、中心筒和膜弹簧；第二O型圈内嵌在下阀体的内壁上的向内凹进的凹槽内，确保中心筒与下阀体之间的密封；所述中心筒的上部的筒壁向外延伸形成台状，支撑膜片盖，所述膜片盖和膜片中心开口，膜片紧邻膜片盖下方设置，膜片盖的外周缘与下阀体固定连接，并将膜片的外周缘压紧在膜片盖的外周缘与下阀体之间，并在膜片盖和所述台状体之间压紧膜片的中心端，从而将膜片压紧在由膜片盖、中心筒与下阀体围成的密封的空腔中；所述膜弹簧位于由膜片盖、中心筒与下阀体围成的空腔中，套设在中心筒外壁上；所述下阻断片与下阀体固定连接。

本发明采用旋转的预调节结构的所述流量预调节单元、采用直行程调节型结构的流量调节单元与上阀体组成一个整体。

进一步地，本发明的技术方案是：

所述上阀体上设有连通流量平衡单元和上阀体的流体出口的导压孔，所述导压孔的一端与所述流体出口连通，另一端与所述由膜片盖、中心筒与下阀体围成的空腔连通。

所述膜片为橡胶膜片；所述中心筒为铜制。

所述流量调节单元的阻断片与其下方的流量平衡单元的膜片盖之间形成可调节过流面积的出流通道；膜片组件与下阻断片之间形成可调节过流面积的入流通道。

流量调节单元在阀芯轴的带动下上下运动，改变阻断片的盆状体进入流量平衡单元的内腔的深度，从而改变出流通道的流体可通过的面积；盆状体的形状设计为因其进入内腔中的深度的不同而造成出流通道的可供流体通过的面积发生线性变化、从而使流量的变化为线性变化的形状。

所述阀芯轴在阀门驱动器的作用下向下运动，带动阻断片向下作直线运动，减小通过调节阀的流量，实现阀门开度变小或关闭；在于减小或撤除阀门驱动器的向下的推力时，依靠环状弹簧的反作用力向上推顶阀芯轴，增加阻断片和膜片盖之间的开度以实现阀门开。

所述下阀体相对于上阀体分离后水平地旋转一定角度后再与上阀体固定连接，从而改变流体入口相对于阀体的方向。

所述上阀体上相对于流体出口的另一侧阀体的壁上、以及下阀体上相对于流体入口的另一测阀体的壁上均设有测压嘴/测压堵头安装位，以使所述上阀体和下阀体与测压嘴或测压堵头连接。

所述下阻断片与下阀体之间用十字槽沉头螺钉固定连接，从而使流量平衡单元固定在阀体内部。

所述上盖丝堵与穿过其的阀芯轴通过o型圈密封连接；所述调节阀芯的顶部的内壁与上盖丝堵的向下延伸的丝堵壁的外壁通过o型圈密封连接；所述调节阀芯的平台下方的调节阀芯的外壁与阀上盖的上部的内壁通过o型圈密封连接。

本发明采用独特的一体化设计，巧妙地将流量预设定功能、流量实时调节功能与动态流量实时平衡功能设计成一体结构，结构紧凑，成本低，在使用时，首先通过旋转调节阀芯调节阀门的预设定流量在一定理想值，确保通过调节阀的最大可调节流量不会超过该理想值，避免不必要的浪费，并且调节罩的环状壁的开槽的设计使该预设定流量的调节为线性调节；阀芯轴的上下运动带动流量调节单元在上阀体内腔内上下运动，从而改变通过调节阀的流量，而这个通过调节阀的流量在不超过该调节阀的预设定的理想值的范围内可调；进而，当阀芯轴的运动到某一位置而确定的通过调节阀的流量一定时，而当管网***的压力发生变化，在流量平衡单元的作用下，确保该网***的压力的波动不会改变通过阀门的流量，通过优化设计和实验分析进一步优化平衡功能和工作性能，阻力系数很小，具有更宽的工作压差范围和更精确的控制精度，流量精度在标称值的±5%以内，调节功能多方式化，可以更改不同形式的阻断片，实现等百分比调节和线性调节等多种形式，下阀体可以根据实际管网情况的需求，旋转一定的角度后，加工相应螺纹孔安装，此阀可变身成为角阀型的动态平衡调节阀，而不影响其流量预设定、动态平衡和调节两功能；而阀门的预调节流量功能是为了满足节能减排的要求，对每一个水流网络末端所需流量最大值进行限制，也就是阀门的流量需要线性的预设定，可以在阀门安装阀门驱动器之前根据调节阀芯上相应的刻度旋转调节阀芯，调节阀芯带动调节罩旋转，从而改变阀门出口E处的开度，以实现阀门流量的预调节。调节阀芯的上部的平台上有两个螺钉孔，可装有内六角锁紧螺钉，在预调节阀门流量后将其锁定，即通过内六角锁紧螺钉将调节阀芯与被压在其下的阀上盖固定锁紧。

预调节单元的调节阀芯与调节罩之间是通过固定环连接并用阀芯螺母来使四者之间固定连接成为一体，调节阀芯的转动带动调节罩运动，从而改变调节罩遮挡流体出口的面积，流体是通过调节罩上的开槽才从出流通道流至流体出口。

而一旦将调节阀芯与阀上盖用内六角螺钉锁紧，则相当于规定了可通过调节罩的流量的最大值，这个最大值也就是调节阀芯的平台上的刻度所指的值。内六角锁紧螺钉的锁紧是为了防止规定了最大值以后的误调节。

另外，预调节单元的各组件是固定连接成为一体的，进行预调节之后被锁紧，再由执行器带动的流量调节单元的阀芯轴的垂直上下运动，可以带动阻断片向上或向下运动，阻断片的下部进入流量平衡单元的中心的内腔的体积发生变化，从而改变从出流通道的可供流体通过的流量面积，但是，阀芯轴的垂直上下运动不会带动流量预调节单元动作，不影响已被锁紧的流量预调节单元，也就是说，从动作上来看，流量预调节单元仅仅是在安装阀门时或者必要时，预先将可通过阀门的最大值设定在理想的位置，锁紧后，就不用流量预调节单元在实际的动态平衡调节中再进行任何动作了。仍然是由流量调节单元和流量平衡单元共同完成流量的调节和动态平衡功能的。这样做是为了供暖***中在首次***安装时就确定好该支路的最大流量，因为再大的流量没有实际用处，也就过而不及，还会造成资源的浪费。为节能的需要，也为防止用户的私自调节，而设定的最大开度。

本发明的所述阀芯轴也不局限于连接电动执行器，还可与电热执行器、手轮等多种驱动机构相连，甚至可连接配带有防盗型螺母的阀门驱动器，以防止无权限人员的调节，因此适应性更强，主要应用于建筑暖通空调***及工业或民用流体管网变流量***上，以控制流经设备及用户的水流量，达到管网流量平衡、实时调节、节约能源的目的。

附图说明

图1是本发明的预设定流量式动态平衡调节阀的外观结构示意图。

图2是本发明的预设定流量式动态平衡调节阀的剖视结构示意图。

图3是本发明的阻断片的剖视放大图。

图4是本发明的膜组件的剖视放大图。

图5是本发明的阀轴的结构示意图。

图6是本发明的调节阀芯的主视结构示意图。

图7是本发明的调节阀芯的俯视图。

图8是本发明的调节罩的主视结构示意图。

图9是本发明的调节罩的俯视结构示意图。

附图标记说明

1. 下阀体 2. 内六角螺钉 3. 弹簧垫圈 4. 上阀体 5. 测压堵头/测压嘴

6. 阀上盖 7. 上盖丝堵 8. 阀芯轴 9. 调节罩 10. 阀芯螺母 11. 固定环

12. 调节阀芯 13. 垫片 14. 开口挡圈 15. 密封挡圈 16. O型圈 17. O型圈

18. O型圈 19. 弹簧 20. O型圈 21. 挡片 22. O型圈 23. 阻断片 

24. O型圈 25. 膜片盖 26. 膜弹簧 27. O型圈 28. 第二O型圈 29. 膜组件 

30. 下阻断片31. 十字槽沉头螺钉 32. 导压孔 33. 阀芯轴台阶 

34. 螺杆头外螺纹 35. 膜片 36. 中心筒 37. 盆状体 38. 调节阀芯刻度

39. 螺钉孔   40.开口  41.台阶  42、平台  43、环状壁  44、开槽  45、支撑台  46、测压嘴/测压堵头安装位    47、测压嘴/测压堵头安装位  48、丝堵壁  49、小台阶   50、凹进口

A. 流体入口   B. 入流通道   C.内腔    D. 出流通道    E. 流体出口  F. 膜片下腔体

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-9所示的本发明的预设定流量式动态平衡调节阀自上而下包括中心同轴、密封固定连接成为一体的阀上盖6、上阀体4和下阀体1，调节阀还自上而下包括均与阀上盖6和阀下体1垂直同心的流量预调节单元、流量调节单元和流量平衡单元。

流量预调节单元和流量调节单元位于由阀上盖6和上阀体4围成的上阀体内腔中，流量预调节单元和流量调节单元接近调节阀的上阀体的流体出口E处，且从空间上看，流量调节单元被包含在流量预调节单元内部，更靠近调节阀的中位于如图2所示的D处之上，且与流量预调节单元连接成一体；流量平衡单元位于流量调节单元正下方，且位于下阀体的内腔中。

具体地说，如图2-5所示，流量调节单元自上而下包括垂直向下穿过上盖丝堵7和阀上盖6而进入上阀体内腔的阀芯轴8、弹簧19、挡片21和阻断片23。

上盖丝堵7与阀芯轴8密封连接。

阀芯轴8的上部露在上盖丝堵7外，与阀门驱动器连接（图中未表示）。

在阀芯轴8的中部以下位于上阀体内腔中，且阀芯轴8的中部的外壁上套设环状弹簧19；阀芯轴8的下部的外壁向内凹进收缩形成阀芯轴台阶33后再向下延伸，形成螺杆头34，螺杆头34的外壁上形成有螺纹，螺杆头34穿过挡片21中心后***阻断片23的中心的向下凹进的开口内；挡片21被压紧在阻断片23的上端面与阀芯轴台阶33之间。

阻断片23的上部为呈中空的圆柱体形状，其下部呈横截面积逐渐减小的盆状体37，盆状体的最大直径小于圆筒体的直径，在盆状体与圆柱体的交接处之间形成有向内缩进的台阶41。

阻断片23的中心垂直向下凹进形成开口40，开口40贯穿圆柱体后延伸至并截止在盆状体37中，而没有穿通盆状体。阻断片中心的开口40的垂直的内壁上设有螺纹，其与阀芯轴的下部向下穿过挡片的中心并进一步***阻断片的中心的开口的螺杆头的外壁上的螺纹相配合，使阀芯轴与阻断片连为一体，阀芯轴在外部的驱动机构的驱动下上下运动，带动流量调节单元上下运动。

流量预调节单元接近上阀体的流体出口处，流量预调节单元包括调节阀芯12和调节罩9。

如图2、图6和图7所示的调节阀芯12位于上阀体内腔中，调节阀芯12的上部的顶端与上盖丝堵密封连接，调节阀芯12的上部的下端的阀芯壁向外延伸形成平台42，平台42压在阀上盖6上，调节阀芯12的中部紧邻阀上盖6的上部的内壁，且与阀上盖密封连接，调节阀芯12的下部向上阀体内腔缩进，终止于挡片21的上方，且其内壁上有向内凹进的凹槽，该凹槽内嵌有o型圈20，调节阀芯12与阀芯轴8的被卡在挡片21以上、且靠近挡片21的部分的外壁通过o型圈20密封连接，使进入上阀体内腔中的流体不会进入由上盖丝堵7、调节阀芯12和阀芯轴8围成的腔内。即使o型圈20磨损，还有上盖丝堵7处的o型圈16和17形成二次保护。

阀芯轴8的中部即位于由上盖丝堵7与调节阀芯12之间围成的空腔的中心，外套于阀芯轴8的中部的外壁上的环状弹簧19也位于该空腔内。

调节罩9紧邻阀上盖6的下部的内壁设置，通过固定环11与调节阀芯12连接，并进一步通过阀芯螺母10将流量预调节单元与阀上盖固定连接成为一体。

调节罩9具有垂直向下的环状壁43，壁上有曲线形开槽44，流体是通过调节罩上的开槽才从D区流至E区的。调节阀芯12带动调节罩9可在上阀体内腔内自由转动，改变调节罩9的环状壁43遮挡流体出口的面积，从而改变可经出流通道D并通过调节罩9上的开槽而至流体出口继而排出调节阀的流体的流量，即调节阀的预设定流量，调节罩的曲线形开槽44的形状设计使因环状壁的遮挡而改变流体出口的面积而确定的预设定流量成线性变化。

调节阀芯12的平台42上有相应的调节刻度38，作为调节的标尺，指示可通过调节罩的开槽的预设定流量。在阀上盖上有对应的指示箭头，根据需要旋转调节阀芯，箭头对应的刻度即为调节阀的预设定流量。该预设定流量在0到阀门的最大开度范围内连续线性可调，这里的最大开度是指调节罩的开槽完全不遮挡流体出口时的情况。

转动调节阀芯8，可带动调节罩9旋转，从而改变阀门出口E处的开度。调节阀芯12的平台42上上有两个螺钉孔39，可装有内六角锁紧螺钉，当调节阀芯12转到某一位置确定预设定流量时，用内六角锁紧螺钉穿过螺钉孔39，将其与相对于阀上盖锁定固定，从而将流量预调节单元锁定，流量预调节单元最终通过阀上盖与上阀体固定在一起。

而一旦将调节阀芯与阀上盖用内六角螺钉锁紧，则相当于规定了可通过调节罩的流量的最大值，这个最大值也就是调节阀芯的平台上的刻度所指的值。内六角锁紧螺钉的锁紧是为了防止规定了最大值以后的误调节。

另外，预调节单元的各组件是固定连接成为一体的，进行预调节之后被锁紧，再由执行器带动的流量调节单元的阀芯轴的垂直上下运动，可以带动阻断片向上或向下运动，阻断片的下部进入C区的体积发生变化，从而改变从C区进入D区的流量面积，即改变通过调节阀的流体的流量，但是，阀芯轴的垂直上下运动不会带动预调节单元动作，不影响已被锁紧的预调节单元，也就是说，从动作上来看，预调节单元仅仅是在安装阀门时或者必要时，预先将可通过阀门的最大值设定在理想的位置，锁紧后，就不用预调节单元在实际的动态平衡调节中再进行任何动作了，仍然是由流量调节单元和流量平衡单元共同完成流量的调节和动态平衡功能。这样做是为了供暖***中在首次***安装时就确定好该支路的最大流量，因为再大的流量没有实际用处，也就过而不及，还会造成资源的浪费，为节能的需要，也为防止用户的私自调节，而采用预调节单元，设定阀门的最大流量。

流量平衡单元采用膜片式感压结构、自上而下包括中心同心的膜片盖35、膜组件29和下阻断片30，膜组件29包括膜片35、中心筒36和膜弹簧26。

第二O型圈28内嵌在下阀体1的内壁上的向内凹进的凹槽内，确保中心筒36与下阀体1之间的密封。.

膜片盖25向外逐渐延伸，膜片35紧邻膜片盖25下方设置，膜片盖25和膜片35中心开口，膜片盖25的外周缘与下阀体1固定连接，并将膜片35的外周缘被压紧在膜片盖的外周缘与下阀体之间，中心筒36的上部的筒壁向外延伸形成支撑台45，膜片35的靠近中心的部分被压紧在支撑台45和膜片盖的靠近中心开口的部分之间，从而将膜片35压紧在由膜片盖、中心筒与下阀体围成的密封的空腔中。

膜弹簧26位于由膜片35、中心筒36与下阀体1围成的空腔中，且套设在中心筒36的外壁上。

下阻断片位于膜组件29的下方，其与下阀体1固定连接。

流量调节单元在阀芯轴的带动下上下运动，改变阻断片的盆状体37进入流量平衡单元的内腔的深度，从而改变出流通道D的流体可通过的面积。盆状体的形状设计为因其进入内腔中的深度的不同而造成出流通道D的可供流体通过的面积发生线性变化、从而使流量的变化为线性变化的形状。

本例中，下阻断片30与下阀体1之间用十字槽沉头螺钉31固定连接，从而使流量平衡单元固定在阀体内部。

本例中，上阀体4上设有连通流量平衡单元和上阀体的流体出口E的导压孔32。导压孔32的一端与流体出口连通，另一端与由膜片盖25、中心筒36与下阀体1围成的空腔F连通。该空腔F位于膜组件下方的空间内，也可称之为膜片下腔体F，其是只有导压孔32这一唯一出口的封闭空间，这样就将流体出口E处的压力传递至膜片下腔体F处。

本例中，膜片35为橡胶膜片，中心筒为铜制。

需要减小通过调节阀的流量时，阀芯轴8在阀门驱动器（图中未显示）推动下向下作直线运动，一般是指阀门驱动器伸出一推杆，推杆与阀芯轴上表面接触并推动阀芯轴向下作直线运动，如此带动阻断片23向下运动，阻断片的盆状体向下进入膜片盖的中心开口内，减小流体通过的面积实现阀门逐渐关闭。阻断片的向下运动，压缩弹簧19。如图5所示，靠近阀芯轴的中部的阀芯轴向内收缩形成小台阶49，其上方的阀芯轴外壁再向内进一步收缩形成凹进口50，该小台阶上压接开口挡圈13，上盖丝堵的丝堵壁的底部与该开口挡圈13的顶面接触。在凹进口内卡设垫片14，这样将弹簧19由于受压缩而形成的弹簧19的向上的恢复力或者说反作用力通过开口挡圈13、垫片14传递，将阀芯轴上顶，阀芯轴8在阀门驱动器的作用下，可下压至行程范围内的任意所需距离，并由于弹簧的反作用力而保持固定位置，则通过调节阀的流体的流量即达到需要的值，即阀门驱动器的希望值。

需要增加通过调节阀的流量时，阀芯轴8在阀门驱动器的推杆向上收回，阀芯轴8在弹簧19的向上的反作用力的作用下向上作直线运动，带动阻断片23向上运动，阻断片的盆状体向上，远离膜片盖的中心开口，增加流体通过的面积，实现阀门开度增大，得到希望的通过调节阀的流量值。阀门驱动器只可将阀芯轴下推，阀芯轴往上运动依靠的是弹簧的恢复力。

本例中，下阀体1相对于上阀体分离后，水平地旋转一定角度后再与上阀体固定连接，从而改变流体入口相对于阀体的方向。在实际应用中，下阀体1旋转一个角度后与上阀体4螺纹连接固定成为一体，此角度根据不同口径阀体略有不同，相应地，上、下阀体螺纹位置需要调整加工，于是原来的阀门由直行程阀转换为角行程阀，从而变身成为角阀型的动态平衡调节阀，而不影响其动态平衡和调节两功能，适应性更强。在对旋转角度要求不严格的实际工况下，可直接旋转下阀进行连接。这样，在实际使用中，可以根据阀门所处位置的可利用空间程度，特别是在空间狭小的地点安装变换为角行程的动态平衡调节阀，同样实现动态平衡和调节功能，具有良好的实用意义。

本发明可根据需求选择是否安装测压嘴。本例中，上阀体4上相对于流体出口的另一侧阀体的壁上还设有测压嘴/测压堵头安装位46，以使上阀体与测压嘴/测压堵头连接。本例中，下阀体1上相对于流体入口的另一测阀体的壁上还同时设有测压嘴/测压堵头安装位47，以使下阀体与测压嘴/测压堵头连接。测压嘴一般成对使用。无需测压需要时则装上测压堵头。上述结构使本发明的调节阀的结构更加完善。

本例中，上盖丝堵7与穿过其的阀芯轴8通过o型圈密封16连接。

本例中，调节阀芯12的顶部的内壁与上盖丝堵的向下延伸的丝堵壁48的外壁通过o型圈17密封连接。

本例中，调节阀芯12的平台下方的调节阀芯的外壁与阀上盖6的上部的内壁通过两道o型圈18密封连接，O型圈18嵌在调节阀芯的外壁上的凹槽内，以保证调节阀芯与阀上盖之间的密封。

本例中，阀上盖6的外壁和上阀体4通过内嵌在阀上盖6外壁的凹槽内的O型圈22保持密封。

本例中，上阀体4和下阀体1通过内嵌在上阀体4外壁的凹槽内的O型圈27保持密封。

如图2所示，本发明的流量调节单元的阻断片与其下方的流量平衡单元的膜片盖之间形成可调节过流面积的出流通道D；膜片组件与下阻断片之间形成可调节过流面积的入流通道B。本发明的流体的流动顺序是A-B-C-D-E。

本例中， O型圈28内嵌在下阀体的内壁上的向内凹进的凹槽内，中心筒36通过其上部的支撑台45与膜片盖25之间压紧膜片35，从而确保中心筒36与下阀体1之间的密封无泄漏，避免流体通过流体入口A经由入流通道B进入内腔C时进入由膜片盖25、中心筒36与下阀体1的内壁围成的空腔中，流体通过内腔C后，经由出流通道D至流体出口。

本发明的预设定流量式动态平衡调节阀采用具有上述可旋转的预调节结构的流量预调节单元、采用上述直行程或者说上下运动的调节型结构的流量调节单元与上阀体1组成一个整体，结构紧凑。

本发明采用独特的一体化设计，巧妙地将流量预设定功能、流量实时调节功能与动态流量实时平衡功能设计成一体结构，具有结构紧凑、流通能力大、控制精度高、工作压差范围广、组装维护方便、寿命长、制造成本低的特点，可应用于中央空调水***、城市管网水***、石油、化工等行业。

在使用时，首先通过旋转调节阀芯调节阀门的预设定流量在一定理想值，确保通过调节阀的最大可调节流量不会超过该理想值，避免不必要的浪费，并且调节罩的环状壁的开槽的设计使该预设定流量的调节为线性调节；阀芯轴的上下运动带动流量调节单元在上阀体内腔内上下运动，从而改变通过调节阀的流量，而这个通过调节阀的流量在不超过该调节阀的预设定的理想值的范围内线性可调；进而，当阀芯轴运动到某一位置而确定的通过调节阀的流量一定时，而当管网***的压力发生变化，在流量平衡单元的作用下，确保该网***的压力的波动不会改变通过阀门的流量，通过优化设计和实验分析进一步优化平衡功能和工作性能，阻力系数很小，具有更宽的工作压差范围和更精确的控制精度，流量精度在标称值的±5%以内，调节功能多方式化，可以更改不同形式的阻断片，实现等百分比调节和线性调节等多种形式，下阀体可以根据实际管网情况的需求，旋转一定的角度后，加工相应螺纹孔安装，此阀可变身成为角阀型的动态平衡调节阀，而不影响其流量预设定、动态平衡和调节两功能；而阀门的预调节流量功能是为了满足节能减排的要求，对每一个水流网络末端所需流量最大值进行限制，也就是阀门的流量需要线性的预设定，可以在阀门安装阀门驱动器之前根据调节阀芯上相应的刻度旋转调节阀芯，调节阀芯带动调节罩旋转，从而改变阀门出口E处的开度，以实现阀门流量的预调节。

本发明的所述阀芯轴也不局限于连接电动执行器，还可与电热执行器、手轮等多种驱动机构相连，甚至可连接配带有防盗型螺母的阀门驱动器，以防止无权限人员的调节，因此适应性更强，主要应用于建筑暖通空调***及工业或民用流体管网变流量***上，以控制流经设备及用户的水流量，达到管网流量平衡、实时调节、节约能源的目的。

本发明的预设定流量式动态平衡调节阀的工作原理如下：

阀门不工作时，阀门驱动器无驱动信号或0，阀门驱动器通过阀芯轴8推动阻断片23向下直线运动，完全闭合阻断片23与膜片盖25之间的流道，阀门处于常闭状态。

阀门工作时，由流体管网控制***或控制器输出控制信号给阀门驱动器，阀门驱动器根据控制信号的大小而开启，阀芯轴向上运动一定的高度，带动阻断片向上运动，盆状体提升后，流体通过阀体，管网***得到所需的流量。

当***流量需要调节时，控制***输出信号使阀门驱动器开大、开小或关闭，带动阻断片向上或向下运动，实现流量调节功能。弹簧的作用在于减小或撤除阀门驱动器的向下的推力时，阀芯轴能自动向上恢复。依靠弹簧19的恢复作用可增加阻断片23和膜片盖25之间的开度以实现阀门开。

关闭阀门时，阀芯轴在阀门驱动器推动下，带动流量调节单元向下移动，阻断片23向下作直线运动，随着阻断片23的盆状体的向下移动，盆状体的底部进入膜片盖25的中心开口，阻断片23和膜片盖25之间的开度减小，盆状体与膜片盖25之间的出流通道D的面积逐渐减小，直至膜片盖25上的开口周缘与阻断片23的圆柱体的下端面相接，实现阀门关。

而阀门的预调节流量功能是为了满足节能减排的要求，对每一个水流网络末端所需流量最大值进行限制，也就是阀门的流量需要线性的预设定，可以在阀门安装阀门驱动器之前根据调节阀芯12上相应的刻度38旋转调节阀芯，调节阀芯12带动调节罩9旋转，从而改变阀门出口E处的开度，以实现阀门流量的预调节。

工作过程中，异程管网变流量***压力的变化是时刻存在的，本发明通过流量平衡单元的作用，在***压力升高时，通过上阀体4上的取压孔32与流体出口E的连通，流体会从E腔进入F腔，将流体出口E处的压力传递至膜片下腔体F，就是将阀出口的低压传递至F腔，膜弹簧优选不锈钢材质制成，膜片的上部压力升高，与膜片下腔体F的压力差ΔP增大，因此打破原来的平衡状态，膜片35带动中心筒36向下运动，中心筒36与下阻断片30之间的距离减小，因此出水的面积减小，即阀门的流通能力-流量系数kv值减小，根据流量公式                                               

，流量可维持不变。这里的流量不变，是经过多次的实验和计算，选定合适预紧力及弹性系数的弹簧以及阀体的流道尺寸等来实现的一个最佳状态，不合适的弹簧或流道尺寸会使得在阀体两端的压差变化时，流量不会保持不变，而有偏差，前面所述的成对使用的测压嘴则是可连接相关设备来测量阀门两端的压差变化，无需测量要求时，则使用测压堵头将其堵上封住。由于膜片上是相对高压，该高压与F腔内的相对低压和弹簧力保持平衡，实现新的平衡状态。反之亦然，从而达到了流量自动平衡的目的，使流量恒定在标定的范围内，消除了***压力波动对流量的影响。

上述仅对本发明中的具体实施例加以说明，但并不是对本发明的保护范围作任何形式上的限定，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.预设定流量式动态平衡调节阀，自上而下包括固定连接成为一体的阀上盖、上阀体和下阀体，其特征在于：

所述调节阀还自上而下包括均与阀上盖和下阀体垂直同心的流量预调节单元、流量调节单元和流量平衡单元；

所述流量预调节单元和流量调节单元位于由阀上盖和上阀体围成的上阀体内腔中，所述流量预调节单元和流量调节单元接近所述上阀体的流体出口处，所述流量调节单元包含在所述流量预调节单元内部，且与所述流量预调节单元连接成一体；所述流量平衡单元位于所述流量调节单元正下方，且位于下阀体的内腔中；

所述流量调节单元自上而下包括垂直向下穿过上盖丝堵和阀上盖而进入上阀体内腔的阀芯轴、环状弹簧、挡片和阻断片；上盖丝堵与阀芯轴密封连接；所述阀芯轴的上部露在上盖丝堵外，与阀门驱动器连接；在阀芯轴的中部的外壁上套设环状弹簧；阀芯轴的下部的外壁向内凹进收缩形成阀芯轴台阶后再向下延伸，形成螺杆头，螺杆头的外壁上形成有螺纹，螺杆头穿过挡片中心后***阻断片内；挡片被压紧在所述阻断片上端面与阀芯轴台阶之间；

所述阻断片的上部为呈中空的圆筒体，其下部呈横截面积逐渐减小的盆状体，盆状体的最大直径小于圆筒体的直径，在盆状体与圆筒体的交接处之间形成有向内的台阶；所述阻断片的中心垂直向下凹进形成开口，开口贯穿圆筒体并延伸至盆状体中；所述阻断片的开口的垂直的内壁上设有螺纹；

所述阀芯轴的螺杆头向下穿过所述挡片的中心并进一步***所述阻断片的中心的开口内，螺杆头的外壁上形成的螺纹与所述阻断片的中心的开口处的垂直的内壁上的螺纹相配合，使阀芯轴与阻断片连为一体，阀芯轴在阀门驱动器的驱动下上下运动，带动流量调节单元上下直线运动；

所述流量预调节单元接近所述上阀体的流体出口处，包括调节阀芯和调节罩；

所述调节阀芯位于所述上阀体内腔中，调节阀芯的上部的顶端与上盖丝堵密封连接；调节阀芯的上部的下端的阀芯壁向外延伸形成平台，所述平台压在所述阀上盖上，所述调节阀芯的中部紧邻所述阀上盖的上部的内壁，且与所述阀上盖密封连接；所述调节阀芯的下部向上阀体内腔缩进，其内壁与阀芯轴密封连接；所述阀芯轴的中部位于由所述上盖丝堵与调节阀芯之间围成的空腔的中心，外套于所述阀芯轴的中部的外壁上的所述环状弹簧即位于所述空腔内；

所述调节罩紧邻所述阀上盖的下部的内壁设置，通过固定环与调节阀芯连接，并进一步通过阀芯螺母将所述流量预调节单元与所述阀上盖固定连接成为一体；

所述调节罩具有垂直向下的环状壁，所述壁上有供流体通过的曲线形开槽，所述调节阀芯带动所述调节罩可在上阀体内腔内自由转动，改变调节罩的环状壁遮挡流体出口的面积，从而改变可通过调节罩上的开槽的流体的流量，即所述调节阀的预设定流量；所述调节罩的曲线形开槽的形状设计使因环状壁遮挡流体出口的面积而确定的所述预设定流量成线性变化；

所述调节阀芯的平台上有相应的调节刻度，作为调节的标尺，指示可通过调节罩的开槽的预设定流量；

所述流量平衡单元自上而下包括中心同心的膜片盖、膜组件和下阻断片；膜组件包括膜片、中心筒和膜弹簧；O型圈内嵌在下阀体的内壁上的向内凹进的凹槽内，确保中心筒与下阀体之间的密封；所述中心筒的上部的筒壁向外延伸形成台状体，支撑膜片盖，所述膜片盖和膜片中心开口，膜片紧邻膜片盖下方设置，膜片盖的外周缘与下阀体固定连接，并将膜片的外周缘压紧在膜片盖的外周缘与下阀体之间，并在膜片盖和所述台状体之间压紧膜片的中心端，从而将膜片压紧在由膜片盖、中心筒与下阀体围成的密封的空腔中；所述膜弹簧位于由膜片盖、中心筒与下阀体围成的空腔中，套设在中心筒外壁上；所述下阻断片与下阀体固定连接。

2.根据权利要求1所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：

所述上阀体上设有连通流量平衡单元和上阀体的流体出口的导压孔，所述导压孔的一端与所述流体出口连通，另一端与所述由膜片盖、中心筒与下阀体围成的空腔连通。

3.根据权利要求2所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：所述膜片为橡胶膜片；所述中心筒为铜制。

4.根据权利要求3所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：所述流量调节单元的阻断片与其下方的流量平衡单元的膜片盖之间形成可调节过流面积的出流通道；膜组件与下阻断片之间形成可调节过流面积的入流通道。

5.根据权利要求4所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：流量调节单元在阀芯轴的带动下上下运动，改变阻断片的盆状体进入流量平衡单元的内腔的深度，从而改变出流通道的流体可通过的面积；盆状体的形状设计为因其进入内腔中的深度的不同而造成出流通道的可供流体通过的面积发生线性变化、从而使流量的变化为线性变化的形状。

6.根据权利要求5所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：

所述阀芯轴在阀门驱动器的作用下向下运动，带动阻断片向下作直线运动，减小通过调节阀的流量，实现阀门开度变小或关闭；在减小或撤除阀门驱动器的向下的推力时，依靠环状弹簧的反作用力向上推顶阀芯轴，增加阻断片和膜片盖之间的开度以实现阀门开。

7.根据权利要求2所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：所述下阀体相对于上阀体分离后水平地旋转一定角度后再与上阀体固定连接，从而改变流体入口相对于阀体的方向。

8.根据权利要求2所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：所述上阀体上相对于流体出口的另一侧阀体的壁上、以及下阀体上相对于流体入口的另一侧阀体的壁上均设有测压嘴/测压堵头安装位，以使所述上阀体和下阀体与测压嘴或测压堵头连接。

9.根据权利要求2所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：所述下阻断片与下阀体之间用十字槽沉头螺钉固定连接，从而使流量平衡单元固定在阀体内部。

10.根据权利要求2所述的预设定流量式动态平衡调节阀，其特征在于：

所述上盖丝堵与穿过其的阀芯轴通过o型圈密封连接；所述调节阀芯的顶部的内壁与上盖丝堵的向下延伸的丝堵壁的外壁通过o型圈密封连接；所述调节阀芯的平台下方的调节阀芯的外壁与阀上盖的上部的内壁通过o型圈密封连接。

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