CN217583188U - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种流量控制阀，该流量控制阀包括：阀体，所述阀体中设置有阀座部，所述阀座部形成有阀口；阀芯，所述阀芯可轴向移动以打开或关闭所述阀口，所述阀芯内设置有连通所述阀口和背压室的均压通路；其中，所述阀芯具有呈大致圆柱形的下端部，且所述阀芯内形成有锥孔，所述锥孔构成所述均压通路的一部分，所述锥孔的底端位于所述下端部的底平面上，所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比大于0.88。本申请在流量控制阀的阀芯上设置锥孔，该锥孔构成均压通路的一部分且锥孔的底端位于阀芯的下端部的底平面上。该锥孔的尺寸的设置使得分布在阀芯下部的压力取得均匀以平衡背压室与阀口处的流体压力。

Description

流量控制阀

技术领域

本申请涉及流体控制领域，特别是涉及一种流量控制阀。

背景技术

在流体控制技术领域，广泛采用流量控制阀。流量控制阀的阀芯在执行器的带动下可以使得阀口打开或者关闭进而实现对流量控制阀的开闭或者流量调节的控制。

现有压力平衡型的流量控制阀一般会将阀芯上部的受压面积与阀口的直径设置为相等，并在阀芯内设置均压通路，利用均压通路将阀芯下部(阀口侧)的压力导入至阀芯的上部从而使阀芯的上部与下部具有相同的压力，以取得阀芯的平衡。然而，由于流体的流动特性很复杂，阀芯很难取得充分的平衡。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提供一种流量控制阀，包括：阀体，所述阀体中设置有阀座部，所述阀座部形成有阀口；阀芯，所述阀芯可轴向移动以打开或关闭所述阀口，所述阀芯内设置有连通所述阀口和背压室的均压通路；其中，所述阀芯具有呈大致圆柱形的下端部，且所述阀芯内形成有锥孔，所述锥孔构成所述均压通路的一部分，所述锥孔的底端位于所述下端部的底平面上，所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比大于0.88。

可选地，所述锥孔的圆锥角为40°～120°。

可选地，所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比为0.89～0.97。

可选地，所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比为0.92～0.96。

可选地，所述阀体中设置有导向孔，所述阀芯上设置有受所述导向孔引导的导向部，在所述导向孔与所述导向部中的一者上设置有密封件，且所述导向部的直径与所述下端部的直径相同。

可选地，所述下端部还包括位于所述下端部的外圆柱面与所述下端部的底平面之间的过渡圆角，所述过渡圆角与所述阀座部相接触以关闭所述阀口。

可选地，所述过渡圆角的一端与所述下端部的外圆柱面相切，所述过渡圆角的另一端与所述下端部的底平面相切。

可选地，所述阀座部包括依次相连且直径逐渐扩大的圆柱形阀口、第一圆锥部、第二圆锥部和第三圆锥部，其中所述第一圆锥部形成所述阀芯的落座面，所述第二圆锥部与所述阀口的轴线所成的夹角小于所述第三圆锥部与所述阀口的轴线所成的夹角，以随所述阀芯的开度不同而提供不同的流通面积。

可选地，所述阀芯与所述阀座部之间为金属与金属的硬密封。

可选地，所述均压通路与所述锥孔之间还设有连接部，所述连接部为圆柱状和/或圆锥状。

本申请实施例在流量控制阀的阀芯中设置锥孔，该锥孔构成所述均压通路的一部分，锥孔的底端位于阀芯的下端部的底平面上。该锥孔的底端的直径与阀芯的下端部的直径之比大于0.88，因此使得分布在阀芯下部的压力取得均匀以平衡背压室与阀口处的流体压力。

附图说明

为了便于理解本申请，在下文中基于示例性实施例并结合附图来更详细地描述本申请。在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。应该理解的是，附图仅是示意性的，附图中的构件的尺寸和比例不一定精确。

图1是说明现有的流量控制阀的主要部分的概略结构示意图。

图2是本申请实施例提供的流量控制阀的闭阀状态的纵向剖视图。

图3是图2中的阀体的纵向剖视图。

图4是图2中的阀芯的纵向剖视图。

具体实施方式

以下参照附图对本申请的流量控制阀的实施方式进行说明，说明中的“上下”的概念与图中的上下对应。

如图1所示，现有的流量控制阀1包括阀体11和阀芯12。阀体11上设有阀座部111，并且阀座部111上形成阀口112。阀芯12设置在阀体11中，并位于导向部13内。阀芯12可沿着导向部13轴向移动以使阀芯12抵接或者远离阀座部111从而使得阀口112打开或者关闭进而实现对流量控制阀1的开闭或者流量调节的控制。阀芯12内设有均压通路121以将阀口112处的流体引入至背压室14。

然而，本申请的发明人发现，当流体从阀口112处流入时，由于流体的流动特性，流体实际作用在阀芯12下部的底平面122上压力并不是均匀的。阀芯12的下部的中央处(图1中的A处)的流体相较于阀芯下部的中央处以外的区域(图1中的B处)的流体的密度较高压力较大。阀芯12的下部的中央处(图1中的A处)的压力通过均压通路121会流入至背压室14(图1中的C处)，因此背压室14的压力与所述阀芯的下部的中央处的压力相等。但是由于阀芯下部的压力的不均匀，因此阀芯12的上部和下部的压力会产生向下的差压，这会导致流量控制阀1的阀芯12很难取得充分的平衡。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种流量控制阀2，该流量控制阀2为压力平衡型流量控制阀。如图2所示，该流量控制阀2可以包括阀体21、阀芯22、执行部23。

结合图3可以清晰地示出，阀体21中设置有阀座部211和阀室212。阀座部211可以位于阀体21的下端，并且阀座部形成有阀口213。阀口213的下端具有第一安装孔214，阀室212侧端可具有第二安装孔215。

继续参见图2，阀芯22可轴向移动以穿过阀室212而抵接或远离阀座部211，从而可以关闭或打开阀口213。阀芯22内设置有连通阀口213和背压室24的均压通路221。均压通路221可位于阀芯22的中心处。

执行部23可包括位于壳体231内的转子和壳体231外的定子232，壳体231与阀体21形成封闭的腔室(图中未示出)，执行部23用于驱动阀芯22沿着轴向移动。当执行部23带动阀芯22抵接阀座部211时，阀口213为闭阀状态以阻断流体在阀口213与阀室212之间流动；当执行部23带动阀芯22远离阀座212时，阀口213为开阀状态以允许流体在阀口213与阀室212之间流动，并且阀芯22的开度可以控制流体的流量。

此外，在一些实施例中，如图2所示，第一安装孔214内设置有第一接头管25，第二安装孔215内设置有第二接头管26。当第一接头管25作为出口管，第二接头管26作为入口管时，流体的流动方向为第一流动方向。当第一接头管25作为入口管，第二接头管26作为出口管时，流体的流动方向为第二流动方向。

结合图4可清晰地看出，阀芯22具有呈大致圆柱形的下端部222，且阀芯22内形成有锥孔223。该锥孔223构成均压通路221的一部分且锥孔223的底端位于下端部222的底平面224上。锥孔223的底端的直径与下端部222的直径之比大于0.88，下端部222的直径指的是下端部222的呈大致圆柱形的外轮廓的直径。

本申请实施例在流量控制阀的阀芯22中设置锥孔223，该锥孔223构成均压通路221的一部分，其底端位于阀芯的下端部的底平面224上。该锥孔223的底端的直径与阀芯的下端部222的直径之比大于0.88。通过这样的设置使得分布在阀芯22下部的阀口213处的压力尽量均匀分布，从而可以平衡背压室24与阀口213处的流体压力。这种压力的均匀化使阀芯22的上下部充分平衡的效果在上述第二流动方向的情况下最为突出。

本申请实施例对锥孔223的开口方向和具体尺寸不做具体限定。如图4所示，锥孔的223的开口朝向底平面224，锥孔223的圆锥角θ为40°～120。锥孔223的底端的直径大于锥孔的顶端的直径。锥孔223的底端的直径与下端部222的直径之比为0.89～0.97，优选地，锥孔223的底端的直径与下端部222的直径之比为0.92～0.96。特别地，本申请实施例中的锥孔223的底端的直径与下端部222的直径之比为0.95。通过将锥孔223的尺寸进行上述限定可以使得流体在背压室24和阀口213处的压力得到尽可能好的平衡。

本申请对均压通路221中锥孔223之外的部分不做具体限定。在一些实施方式中，均压通路221可以包括锥孔223和直径单一的圆柱孔，锥孔223可从此圆柱孔处起向底平面224延伸。在另一些实施方式中，如图2和图4所示，均压通路221可以包括圆柱部225、连接部226以及锥孔223，圆柱部225、连接部226以及锥孔223依次连接且直径逐渐增大。连接部226可以是圆柱状或者是圆锥状，或者还可以是圆锥状和圆柱状的结合。通过设置连接部226既可以为阀芯22减重以减轻执行部23的负载，还可以避免由于均压通路221的圆柱孔的长度太长而导致的加工难度高的问题。

如图2所示，在一些实施例中，阀体21中设置有导向孔216，阀芯22上还设置有受导向孔216引导的导向部227。在导向孔216与导向部227中的一者上设置有密封件27，导向部227通过密封件27能够滑动的套设在导向孔216中，且密封件27可以将背压室24与阀室212进行隔离。本申请对导向部227的直径不做具体的限定，例如，导向部227的直径可与阀芯的下端部222的直径相同。通过将导向部227的直径设置为与阀芯的下端部222的直径相同可以尽量减小背压室24和阀口213处的流体的作用面积之差，从而进一步的使阀芯的上下取得的平衡。

本申请实施例对导向孔216的结构不做具体的限定，只要导向孔216可以引导阀芯22沿着导向孔216的方向可以抵接或远离阀座部211即可。例如，如图3所示，导向孔216可以形成于阀体21上并与阀口213一体形成。这样的设置可以在阀体21上直接形成导向孔216，因此加工方式简单可以极大地减少加工成本。或者，导向孔216可以设置在单独的导向件上，该导向件可以安装在阀体21中。

本申请实施例对密封件27的结构和安装位置不做具体的限定。在一些实施例中密封件27可以是一种密封圈，例如O型密封圈或者Y型密封圈，或者是涂覆有特氟龙的密封圈。另外，如图2和图3所示，密封件27可以安装在导向部227和导向孔216之间，密封件27的安装槽228可以设置在导向部227上。在另一些实施例中，密封件27的安装槽228还可以设置在导向孔216中。

通过前述内容可知，阀芯22可轴向移动以穿过阀室212而使其下端部222抵接或远离阀座部211。当下端部222接触阀座部211时，下端部222可与阀座部211密封以使阀口213关闭。本申请实施例对于下端部222的结构不做具体的限定。在一些实施例中，如图4所示，下端部222包括位于下端部的外圆柱面229以及下端部的底平面224，并且底平面224与外圆柱面229之间可设有过渡圆角230，下端部222通过过渡圆角230与阀座部211接触以关闭阀口213。通过过渡圆角230与阀座部211的配合可以使流体在阀口213处的作用面积与流体在密封件27处的作用面积尽量接近，且过渡圆角230使得阀芯22与阀座部211之间为金属与金属的硬密封，以避免使用另外的密封件，从而简化了密封结构。

本申请对于过渡圆角230的结构不做具体的限定。例如，如图4所示，过渡圆角230的一端与下端部的外圆柱面229相切，过渡圆角230的另一端与下端部的底平面224相切。也就是说过渡圆角230的结构可始终保持为整圆的1/4。

另外，在一些实施例中，如图4所示，阀芯22的侧壁上可具有环绕阀芯22的轴线设置的环形槽240，其位于导向部227与下端部222之间。环形槽240的设置可以使阀芯的重量减小，从而可以减小执行部23的负载。能够理解，也可以不设置环形槽240，而使得导向部227一直延伸到下端部222。

本申请实施例对阀座部211的结构不做具体限定，只要阀座部211和阀芯22配合能够实现对阀口213的开闭即可。例如，阀座部211可以包括圆柱部分以及圆锥部分，圆柱部分形成阀口213，圆锥部分与圆柱部分连接且形成落座面。圆锥部分可以是具有单一圆锥角度的圆锥部分，这种阀座212结构简单，加工比较方便。在另一些实施例中，如图3所示，阀座212可以由圆柱形阀口213以及从圆柱形阀口213起依次相连且直径逐渐扩大的第一圆锥部217、第二圆锥部218和第三圆锥部219共同形成的圆锥部分形成，其中第一圆锥部217形成阀芯22的落座面。将圆锥部分设置为圆锥角度各不相同的三个圆锥部可以控制阀芯22在不同的开度时提供不同的流量。例如，第二圆锥部218与阀口213的轴线所成的夹角可以小于第三圆锥部219与阀口213轴线所成的夹角，以在小开度时提供更精确的流动控制。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流量控制阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体中设置有阀座部，所述阀座部形成有阀口；

阀芯，所述阀芯可轴向移动以打开或关闭所述阀口，所述阀芯内设置有连通所述阀口和背压室的均压通路；

其中，所述阀芯具有呈大致圆柱形的下端部，且所述阀芯内形成有锥孔，所述锥孔构成所述均压通路的一部分，所述锥孔的底端位于所述下端部的底平面上，所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比大于0.88。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述锥孔的圆锥角为40°～120°。

3.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比为0.89～0.97。

4.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述锥孔的底端的直径与所述下端部的直径之比为0.92～0.96。

5.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述阀体中设置有导向孔，所述阀芯上设置有受所述导向孔引导的导向部，在所述导向孔与所述导向部中的一者上设置有密封件，且所述导向部的直径与所述下端部的直径相同。

6.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述下端部还包括位于所述下端部的外圆柱面与所述下端部的底平面之间的过渡圆角，所述过渡圆角与所述阀座部相接触以关闭所述阀口。

7.根据权利要求6所述的流量控制阀，其特征在于：所述过渡圆角的一端与所述下端部的外圆柱面相切，所述过渡圆角的另一端与所述下端部的底平面相切。

8.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述阀座部包括依次相连且直径逐渐扩大的圆柱形阀口、第一圆锥部、第二圆锥部和第三圆锥部，其中所述第一圆锥部形成所述阀芯的落座面，所述第二圆锥部与所述阀口的轴线所成的夹角小于所述第三圆锥部与所述阀口的轴线所成的夹角，以随所述阀芯的开度不同而提供不同的流通面积。

9.根据权利要求1-8任一所述的流量控制阀，其特征在于：所述阀芯与所述阀座部之间为金属与金属的硬密封。

10.根据权利要求1-8任一所述的流量控制阀，其特征在于：所述均压通路与所述锥孔之间还设有连接部，所述连接部为圆柱状和/或圆锥状。

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