CN109595355A - 一种阀芯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阀芯，属于阀门技术领域。它解决了现有的阀芯流量控制不够精确等问题。本阀芯，包括本体和芯杆，本体呈一个带有顶面的圆筒状，芯杆与本体在其顶面处固连或连为一体，本体在其侧面开有一个大致为六边形的流通口，流通口的顶边和底边均与顶面平行，流通口的四条侧边均呈外凸的圆弧边。本阀芯具有能够更精确的控制流量等优点。

Description

一种阀芯
技术领域
本发明属于阀门技术领域，涉及一种阀芯。
背景技术
阀门是用来控制管道内介质的，具有可动机构的机械产品的总体。阀门按照结构分类，包括闸阀、球阀、调节阀等。调节阀又称为控制阀，启闭件(阀瓣)预定使用在关闭与全开启任何位置，通过启闭件(阀瓣)改变通路截面积，以调节流量、压力或者温度的阀门。控制流量的调节阀称为流量调节阀，阀门中的启闭件又称为阀芯，一般阀芯上连接阀杆，通过阀杆移动阀芯来调节流通。
中国专利文献公开了一种流量调节阀[申请号：201320120298.0，公告号：203082252U]，包括阀体及部分嵌入阀体内的阀芯，电动调节控制装置套于阀芯的顶部并与阀芯连接为一体，阀芯上还设有流量孔，阀体嵌入阀芯的一端安装有阀盖阀芯嵌入阀体内的部分呈圆柱形。阀芯旋转，开口面的形状不断变化，因而改变阀门的流通面积，阀芯开口面积的不断变化实现阀门的流量调节。
阀芯的位移与流体通过的截面积之间的关系就是阀门的固有流量特性，常见的固有流量特性包括线性、等百分比等。一般为了精确调节流量，将流量特性曲线设置为等百分比曲线，等百分比特性就是在不同的开度下，阀芯转动相同的角度时，流量的相对变化是相同的，即在调节过程中流量的变化率是不变的，流量的变化率是指阀芯转动单位角度时流量的相对变化量。
本领域的技术人员普遍认为阀芯转动单位角度时流量的相对变化量不变时，可以使流量调节过程精确进行，并没有想到在大流量需要有较高灵敏度时，流量的变化率容易偏小，导致流量调节的灵敏性不够，影响流量调节的精确性，在调节小流量需要高精度时，流量的变化率又容易偏大，导致精度不够，不能调节更小的变化量，也会影响调节的精确性。为了更精确的控制流量，本领域的技术人员还往往会在阀芯上连接精度更高的控制电机进行控制，但是这样会增加成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种阀芯，解决的技术问题是如何更精确的控制流量。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种阀芯，包括本体和芯杆，其特征在于，所述本体呈一个带有顶面的圆筒状，所述芯杆与本体在其顶面处固连或连为一体，所述本体在其侧面开有一个大致为六边形的流通口，所述流通口的顶边和底边均与所述顶面平行，所述流通口的四条侧边均呈外凸的圆弧边。
阀芯工作时，水流从顶边和底边之间流入阀芯，从两侧的侧边处流出。由于流通口的侧边呈外凸的圆弧边，因此沿着从两个侧边的相交处到顶边和底边的方向，侧边的切线倾斜角度逐渐变大，两个相邻侧边与阀体围成的截面积的变化率不断增加，即流量的变化率不断增加。在两个相邻侧边小开口处调节流量时，开口越小流量越小，而流量的变化率也越小，这样可以提高调节精度，实现在小流量时控制更小的变化量，使阀芯调节小流量时控制更精确；在两个相邻侧边大开口处调节流量时，开口越大流量越大，而流量的变化率也越大，这样可以提高流量调节时的灵敏性，使阀芯在侧边处调节流量时控制更精确。
本体呈圆筒状，即本体的内部设置有内腔，内腔的设置使流入阀芯时紊乱的水流经过在内腔壁面上的碰撞以及在内腔中的对流，能够更有序平稳地流出阀芯。同时流通口的顶边和底边平行设置，能够使水流平稳地流入到阀芯，并且可以减少水阻和压降，有利于保持水压的稳定。水流从侧边流出时，圆弧状的侧边可以减少水流通过时的阻力，也有利于保持水压的稳定。而芯杆与本体的顶面连接，且流通口的底边和顶边均与顶面平行设置，可以使芯杆转动过程中控制更准确的阀芯转动角度，并使阀芯转动过程平稳进行。阀芯除了具有固定流量特性，在阀芯的使用过程中还会形成工作流量特性，工作流量特性与阀芯的工作状态有关，水流和水压的稳定，阀芯转动的稳定，均可以使工作流量特性越接近固有流量特性，从而越有利于流量的精确控制。
在上述的阀芯中，四条所述侧边的边缘面均向本体内侧倾斜。可以使流经侧边的流体较平稳地从本体的内腔中流出，有利于稳流，从而有利于更精确的控制流量。
在上述的阀芯中，相邻的两条所述侧边等边对称设置。
这样有利于流经侧边的流体较平稳地从本体的内腔中流出，有利于稳流，同时可以使阀芯的转动更准确的对应流量的变化，从而有利于更精确的控制流量。
在上述的阀芯中，相邻的两条所述侧边之间设置有过渡圆角一。过渡圆角一的设置避免了尖角的出现，有利于稳流，有利于更精确的控制流量。
在上述的阀芯中，所述过渡圆角一的直径为顶边与底边之间宽度的1/5至1/3。
过渡圆角一的直径范围的设置，一方面可以避免过渡圆角过大影响了侧边的调节作用，另一方面可以避免过渡圆角过小不能起到消除尖角的影响，这样有利于更精确的控制流量。
在上述的阀芯中，四条所述侧边分别与相邻的顶边或者底边之间设置有过渡圆角二。过渡圆角二的设置有利于稳流，同时可以防止流通调节过程中流量发生突变，有利于流量的精确控制。
在上述的阀芯中，所述侧边的圆弧直径小于底边与顶边之间的宽度，且大于过渡圆角一的直径。保证侧边在流通口上的结构能够产生更精确的流量控制作用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
将本体设置为具有顶面的圆筒状，芯杆连接在本体的顶面上，本体上开设大致呈六边形的流通口，流通口的顶边和底边与顶面平行，流通口四个侧边均设置为凸出的圆弧边，能够更精确的控制流量。侧边的壁面向本体内侧倾斜，两条相邻侧边之间设置过渡圆角一，两条相邻侧边对称设置，均有利于更精确的控制流量。
附图说明
图1是本阀芯的立体图一；
图2是本阀芯的立体图二；
图3是本阀芯的右视图；
图4是本阀芯中截面经过中心轴的纵向剖视图；
图5是本阀芯调节流量时的过程示意图。
图中，1、阀体通孔；2、本体；2a、流通口；2a1、顶边；2a2、底边；2a3、侧边；2b、顶面；2c、内腔；2d、过渡圆角一；2e、过渡圆角二；3、芯杆。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1-图4所示，一种阀芯，包括本体2和芯杆3，本体2呈一个带有顶面2b的圆筒状，芯杆3与本体2在其顶面2b处固连或连为一体，本体2在其侧面开有一个大致为六边形的流通口2a。流通口2a包括顶边2a1、底边2a2和四条侧边2a3，顶边2a1靠近本体2的顶部，底边2a2靠近本体2的底部，四条侧边2a3中的其中两条相邻并位于同侧，另外两条也相邻并位于另一侧。流通口2a的顶边2a1和底边2a2均与顶面2b平行，顶边2a1和底边2a2对称设置，流通口2a的四条侧边2a3均呈外凸的圆弧边，且四条侧边2a3的边缘面均向本体2内侧倾斜。相邻的两条侧边2a3等边对称设置，相邻两条侧边2a3之间设置有过渡圆角一2d，过渡圆角一2d的直径为顶边2a1与底边2a2之间宽度的1/5至1/3，优选地，过渡圆角一2d的直径为顶边2a1与底边2a2之间宽度的1/4或者接近1/4的值，比如流通口2a的顶边2a1和底边2a2之间宽度为20mm，过渡圆角一2d的直径为4mm-7mm，优选为5mm。四条侧边2a3分别与相邻的顶边2a1或者底边2a2之间设置有过渡圆角二2e，过渡圆角二2e的直径小于过渡圆角一2d的直径。侧边2a3的圆弧直径大于过渡圆角一2d的直径，且小于顶边2a1与底边2a2之间的宽度，这样保证流通口2a产生更精确控制流量的作用。
阀芯安装在阀体内，通过芯杆3转动阀芯，使阀芯与阀体通孔1之间形成的流通截面积发生变化，从而调节阀门的流量。如图5所示，沿着流通截面积增加的方向转动阀芯时，依次主要经历了过渡圆角一2d流通调节过程、侧边2a3小开口处流量调节过程、侧边2a3大开口处流量调节过程、平缓流量调节过程和全开启流量调节过程。过渡圆角一2d流通调节过程大致是图5中第一排的调节过程，侧边2a3小开口处流量调节过程和侧边2a3大开口处流量调节过程大致是图5中第二排到第四排的调节过程，平缓流量调节过程大致是图5中第五排的调节过程，全开启流量调节过程大致是图5中第6排的调节过程。过渡圆角二2e可以使流量的调节在侧边2a3大开口处流量调节过程和平缓流量调节过程之间平稳的过渡，防止流量调节过程中流量发生突变。
流量的变化率是指阀芯转动单位角度时流量的相对变化量。阀芯工作时，水流从顶边2a1和底边2a2之间流入阀芯，从两侧的侧边2a3处流出。由于流通口2a的侧边2a3呈外凸的圆弧边，因此沿着从过渡圆角一2d到过渡圆角二2e的方向，侧边2a3的切线倾斜角度逐渐变大，两个侧边2a3与阀体围成的截面积的变化率不断增加，即流量的变化率不断增加。在侧边2a3小开口处流量调节过程中，开口越小流量越小，而流量的变化率也越小，这样可以提高调节精度，实现在小流量时控制更小的变化量，使阀芯调节小流量时控制更精确；在侧边2a3大开口处流量调节过程中，开口越大流量越大，而流量的变化率也越大，这样可以提高流量调节时的灵敏性，使阀芯在侧边2a3处调节流量时控制更精确。平缓流量调节过程时，阀芯转动单位角度时流量的变化率基本不变，有利于流量的控制。全开启流量调节过程时，由于侧边2a3为凸出的圆弧边，可以使流量更平缓的达到全开启，防止流量的突变。
另外，本体2呈圆筒状，即本体2的内部具有内腔2c，内腔2c为一个光滑的盲孔。内腔2c的设置使流入阀芯时紊乱的水流经过在内腔2c壁面上的碰撞以及在内腔2c中的对流，能够更有序平稳地流出阀芯。同时流通口2a的顶边2a1和底边2a2平行设置，能够使水流平稳地流入到阀芯，并且可以减少水阻和压降，有利于保持水压的稳定。水流从侧边2a3流出时，圆弧状的侧边2a3、过渡圆角一2d和过渡圆角二2e均可以减少水流通过时的阻力，有利于稳流。而芯杆3与本体2的顶面2b连接，且底边2a2和顶边2a1均与顶面2b平行设置，而相邻的两条侧边2a3等边对称设置，可以使芯杆3的转动更准确的对应流量的变化，从而有利于更精确的控制流量。阀芯除了具有固定流量特性，在阀芯的使用过程中还会形成工作流量特性，工作流量特性与阀芯的工作状态有关，水流和水压的稳定，阀芯转动的稳定，均可以使工作流量特性越接近固有流量特性，从而越有利于流量的精确控制。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种阀芯，包括本体(2)和芯杆(3)，其特征在于，所述本体(2)呈一个带有顶面(2b)的圆筒状，所述芯杆(3)与本体(2)在其顶面(2b)处固连或连为一体，所述本体(2)在其侧面开有一个大致为六边形的流通口(2a)，所述流通口(2a)的顶边(2a1)和底边(2a2)均与所述顶面(2b)平行，所述流通口(2a)的四条侧边(2a3)均呈外凸的圆弧边。
2.根据权利要求1所述的阀芯，其特征在于，四条所述侧边(2a3)的边缘面均向本体(2)内侧倾斜。
3.根据权利要求1所述的阀芯，其特征在于，相邻的两条所述侧边(2a3)等边对称设置。
4.根据权利要求1-3任一所述的阀芯，其特征在于，相邻的两条所述侧边(2a3)之间设置有过渡圆角一(2d)。
5.根据权利要求4所述的阀芯，其特征在于，所述过渡圆角一(2d)的直径为顶边(2a1)与底边(2a2)之间宽度的1/5至1/3。
6.根据权利要求1-3任一所述的阀芯，其特征在于，四条所述侧边(2a3)分别与相邻的顶边(2a1)或者底边(2a2)之间设置有过渡圆角二(2e)。
7.根据权利要求4所述的阀芯，其特征在于，所述侧边(2a3)的圆弧直径小于底边(2a2)与顶边(2a1)之间的宽度，且大于过渡圆角一(2d)的直径。
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