專利名稱：流體調(diào)速閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種流體傳輸?shù)目刂圃绕渖婕耙环N調(diào)速閥。
背景技術(shù)：
目前在國內(nèi)外流體的調(diào)速普通采用減壓閥加節(jié)流閥的原理設(shè)計，中國專利CN2031045U中公開了一種調(diào)速閥，由節(jié)流裝置、減壓裝置和控制缸體裝置組成，其中節(jié)流裝置通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手輪來推動調(diào)節(jié)桿，使節(jié)流閥閥芯軸向移動，改變節(jié)流閥閥口的開度，調(diào)節(jié)所需的流量，從而達(dá)到控制流體流速的目的。
這種調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，也很難實現(xiàn)對速度的精確控制。同時由于密合面在分開和貼合兩種狀態(tài)下變化，因而流體中的雜質(zhì)容易進(jìn)入密合面，不適用于對油氣水混合流體等不純凈流體的控制。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠應(yīng)用于高壓不純凈流體控制的結(jié)構(gòu)簡單的調(diào)速閥。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種流體調(diào)速閥，包括閥體、傳動螺母、密封芯及成對的輸入接頭，所述閥體上設(shè)有內(nèi)孔和輸入、輸出接口，該內(nèi)孔與輸入、輸出接口相通部分的兩端密封形成導(dǎo)流腔，所述輸入接口兩兩對應(yīng)位于所述閥體兩端的同一軸線位置，所述密封芯包含依次連接的與所述傳動螺母螺接的傳動部、設(shè)置于導(dǎo)流腔內(nèi)具有平行平面的密封部及與所述閥體配合使密封部只能在軸向移動的限位部，所述密封部平行表面上設(shè)有上下均為斜面的導(dǎo)流槽，所述輸入接頭分別固定于所述輸入接口中，其軸向垂直于所述平行平面且設(shè)有導(dǎo)流孔，其位于閥體內(nèi)的端面與所述平行平面間形成平面密合；轉(zhuǎn)動傳動螺母可帶動所述密封芯軸向移動，使所述導(dǎo)流孔在導(dǎo)流槽上方發(fā)生相對位移。
上述方案中，其特點是所述輸入接頭由管接頭和密封頭組成，該管接頭固定于所述輸入接口上，且通過一個密封圈將該密封頭的端面壓緊貼合于所述平行平面上。
上述方案中，其特點是所述密封頭的材料為陶瓷。
上述方案中，其特點是所述閥體還包含一個傳動腔，所述傳動螺母放置在該傳動腔內(nèi)，內(nèi)端與所述傳動段螺接，外端伸出閥體外，且其中部徑向上設(shè)有一凸環(huán)，在該凸環(huán)兩側(cè)的腔體內(nèi)分別設(shè)有軸承，傳動腔一側(cè)閥體端面上還固定有一個軸承蓋。
上述方案中，其特點是所述傳動螺母外端與一計算機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的傳動軸連接，而所述傳動螺母為高精密滾珠絲杠螺母，所述傳動部為一段高精密滾珠絲杠。由于計算機(jī)能夠精確地數(shù)字控制步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，帶動傳動螺母轉(zhuǎn)動相應(yīng)圈數(shù)，精確控制密封芯的位移距離，改變流體通道上開口面積的大小，改變流體的流量，從而達(dá)到精確控制流體流速的目的。
上述方案中，其特點是所述密封芯密封部與傳動部、限位部之間分別設(shè)置在徑向上凸出的、外壁上裝有密封圈的密封環(huán)，與所述閥體內(nèi)孔壁配合密封。
上述方案中，其特點是所述限位部為具有棱邊的柱體，該柱體插入閥體上相應(yīng)形狀的洞中。
上述方案中，所述的流體調(diào)速閥還包括一輸出管接頭，固定安裝于閥體的輸出接口上。
本實用新型在閥體上下正對位置設(shè)置兩個輸入接頭，從密封芯的上下表面同時施加壓力，從而可保證密封芯不會與某個密封頭脫離開來。在接通壓力管道后，也可以平衡密封芯所受壓力，避免發(fā)生變形；本實用新型的輸入管接頭與密封頭之間采用型密封圈來傳遞壓力，由于密封圈的緩沖作用，壓力容易控制，在零件熱脹冷縮時也能提供一定的空間并同時保持對密封頭的壓力。本實用新型的密封頭與密封芯之間的密合平面一直處于緊密貼合狀態(tài)，因而流體中的雜質(zhì)不會進(jìn)密合面而影響密合度，因而可應(yīng)用于對油氣水混合流體等不純凈流體流速的控制。同時采用密封圈的密封方式可以避免高溫環(huán)境下機(jī)體構(gòu)件之間因熱脹冷縮而發(fā)生卡死現(xiàn)象。由于結(jié)構(gòu)上的獨特設(shè)計，本實用新型可用于控制高溫高壓的各種油氣水混合流體的流速，最高工作溫度可達(dá)250度，最高工作壓力可達(dá)140Mpa。
此外本實用新型沒有分開為減壓裝置和節(jié)流裝置，結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的調(diào)速閥簡單很多，大大降低于成本和所需空間。


圖1是本實用新型實施例調(diào)速閥的立體分解圖圖2是本實用新型實施例調(diào)速閥的剖面圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型實施例的調(diào)速閥由閥體1、軸承蓋2、傳動螺母3、上軸承4、下軸承5、密封芯6、輸出接頭7、第一輸入接頭8和第二輸入接頭9組成。同時請參照圖2所示。
閥體是截面大致為矩形的柱體，內(nèi)部開有圓形截面的傳動腔11、及與該傳動腔相通的圓形截面的細(xì)長孔12。在閥體上下對應(yīng)位置分別開設(shè)有與該細(xì)長孔12相通的輸入口13、14，和一個與細(xì)長孔相通的輸出口15，在閥體一端面上還設(shè)有一個與細(xì)長孔相通的矩形限位洞16，當(dāng)然也可以設(shè)計成三角形、五邊形等形狀。
傳動螺母3采用高精密滾珠絲杠螺母，為一中空圓管，在其側(cè)壁上有一在徑向延伸的凸環(huán)31，圓管一端可插入步進(jìn)電機(jī)的傳動軸，并通過在側(cè)面的固定孔32中擰入螺釘來固定，從而使傳動螺母3可在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。圓管另一端的內(nèi)壁上有內(nèi)螺紋。
密封芯6由限位段61、密封段62及傳動段63組成，各段之間設(shè)有兩個直徑略小于細(xì)長孔直徑的第一、第二密封環(huán)64、65，每一密封環(huán)中部均有安裝有“O”型密封圈641、651的凹槽642、652。限位段61位于前端，為一矩形截面的柱體，剛好插入閥體1上的限位洞16中，從而使密封芯6無法轉(zhuǎn)動，而只能在細(xì)長孔12中移動。密封段62位于中部，也是一矩形截面的柱體，在靠近第二密封環(huán)處65的上下平行表面中央位置設(shè)有一導(dǎo)流槽621，該導(dǎo)流槽621軸向的截面可參見圖2，其靠近第二密封環(huán)65的一側(cè)上下完全貫通，而另一側(cè)向第二密封環(huán)方向逐漸變細(xì)，上下均形成相同的斜面，同時還在導(dǎo)流槽621貫通一側(cè)的側(cè)壁上開設(shè)了一個輔助流體流出的輔流孔6211。傳動段63為一段滾珠絲杠，與傳動螺母3配合后可確保密封芯在傳動螺母旋轉(zhuǎn)帶動下發(fā)生軸向的精確位移，誤差非常小，以最終實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)流體速度的目的。密封芯上的上述三段可以一體加工成型，也可以通過將多個獨立部分固定連接而成。
安裝時，將密封芯6套入閥體1，使其限位段61從閥體1另一端的限位洞16伸出，其矩形截面的密封段62位于細(xì)長孔12內(nèi)，并與細(xì)長孔12內(nèi)壁間留有流體流動的空間。兩個密封環(huán)64、65分別位于兩個輸入口13、14及輸出口15的兩側(cè)，將流體流通的通路與其它部位隔絕開來，就形成了導(dǎo)流腔121。然后將上、下軸承套4、5置于傳動螺母3的凸環(huán)31兩側(cè)，一起放入傳動腔11，上、下凸環(huán)31起到保證傳動螺母旋轉(zhuǎn)同心度以及減少其與閥體間的滑動磨擦的作用，旋轉(zhuǎn)傳動螺母3使其與密封芯6的傳動段63螺接起來，再將中部設(shè)有圓孔的軸承蓋2穿過傳動螺母3固定在閥體1上。這時由于限位段61的作用，傳動螺母3旋轉(zhuǎn)時，只能帶動密封芯6在導(dǎo)流腔121軸向移動，移動的距離與旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)成正比。這樣將步進(jìn)電機(jī)的傳動軸固定到傳動螺母3上之后，通過計算機(jī)精確控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，就可以精確控制密封芯6位移的距離。
輸出接頭7為一管接頭，螺接于輸出口15內(nèi)，并通過”O(jiān)”型密封圈實現(xiàn)閥體1與接頭7外壁間的密封。
第一、第二輸入接頭8、9由密封頭81、91和管接頭82、92兩部分組成，密封頭81、91為軸向設(shè)有導(dǎo)流孔811、911的圓柱體，采用膨脹系統(tǒng)小、表面摩擦系統(tǒng)小的材料制成，如銅，最好是陶瓷，將它與密封芯6接觸的表面及密封芯6的上下表面加工得十分光滑，以實現(xiàn)兩者之間良好的平面密封，一直保護(hù)密封頭81、91外壁的中部設(shè)有“O”型密封圈812、912，以隔絕與輸入口13、14側(cè)壁間的間隙。管接頭82、92的前端套置有一個”O(jiān)”型密封圈，與輸入口13、14間通過螺接固定。
在將密封頭81、91塞入后，逐漸旋入管接頭82、92，通過”O(jiān)”型密封圈壓緊密封頭81、91，之所以采用“O”型密封圈來傳遞壓力，是因為密封頭即要受到較大的壓力，使它與密封芯的接合面具有良好的密合性，以防止流體的滲漏，又不能因壓力太大而造成機(jī)械變形，使它與密封芯之間不能產(chǎn)生相對位移。如果采用一體式的結(jié)構(gòu)，力量很難控制，同時出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象時，密封芯和密封頭之間會因膨脹系數(shù)的差異而出現(xiàn)卡死或松脫的情形。而加入”O(jiān)”型密封圈后，由于”O(jiān)”型密封圈的緩沖作用，壓力容易控制，在零件熱脹冷縮時也能提供一定的空間并同時保持對密封頭的壓力。
而在閥體1上下正對位置設(shè)置兩個輸入接頭8、9，是通過兩個密封頭81、91從密封芯6的上下端同時施加壓力，從而可保證密封芯6不會與某個密封頭脫離開來。在接通壓力管道后，也可以平衡密封芯6所受壓力，避免發(fā)生變形，因而使本實用新型可用于壓力很高的場合。
假設(shè)調(diào)速閥一開始工作于截止?fàn)顟B(tài)，密封芯6處于最右端的位置，此時上下密封頭81、91的導(dǎo)流孔811、911被密封段62的上下表面堵死，流體無法進(jìn)入導(dǎo)流腔121。通過計算機(jī)控制步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動傳動螺母2轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使密封芯5向左方移動，導(dǎo)流孔811、911與導(dǎo)流槽621之間導(dǎo)通，由于導(dǎo)流槽621左側(cè)上下均為斜面，控制導(dǎo)流槽621從右至左的移動距離，導(dǎo)流孔811、911和導(dǎo)流槽621之間形成的流體通道的開口從小到大有規(guī)律的變化，流體從該開口進(jìn)入導(dǎo)流槽621內(nèi)部，再從導(dǎo)流槽621及其側(cè)面的輔流孔6211流入導(dǎo)流腔121，最后從輸出接頭7流出。由于計算機(jī)能夠精確地控制步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，通過高精密滾珠絲杠傳動螺母與密封芯傳動段的高精密滾珠絲杠的配合，就能夠準(zhǔn)確地控制密封芯的位置，從而精確控制開口面積的大小，改變流體的流量，達(dá)到精確控制流體流速的目的。
和普通調(diào)節(jié)閥不同的是，本實用新型不是通過改變閥芯與閥套之間的開度大小來調(diào)節(jié)流速，而是在密封芯上設(shè)置上下為斜面的導(dǎo)流槽，通過改變密封頭上導(dǎo)流孔與導(dǎo)流槽之間的軸向相對位移來改變流道的開度，密封頭與密封芯之間的密合平面一直處于緊密貼合狀態(tài)，因而流體中的雜質(zhì)不會進(jìn)密合面而影響密合度，因而本實用新型可應(yīng)用于對油氣水混合流體等不純凈流體流速的控制。
本實用新型應(yīng)用于液壓流體的場合，由于上述結(jié)構(gòu)上的獨特設(shè)計，可用于控制高溫高壓的各種油氣水混合流體的流速，最高工作溫度可達(dá)250度，最高工作壓力可達(dá)140Mpa。本實用新型插裝閥可采用碳合金材料制成。
當(dāng)流體輸入輸出直接與機(jī)體上流道相通而不是通過管接頭型式連接時，可以直接在閥體上開設(shè)輸出孔來代替輸出接頭，同時在閥體和機(jī)體之間用密封圈密封。輸出接頭的數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)置。
而輸入接頭則要保留密封頭，并保證在密封芯的上下表面同時施加一定壓力，因而管接頭可以改為其它安裝在閥體上對密封頭施壓的元件。輸入接頭的數(shù)量也受到限制，可以設(shè)置成正對的兩個或四個，當(dāng)采用四個輸入接頭時，導(dǎo)流槽應(yīng)在密封芯密封段的左右表面增設(shè)兩個開口，仍設(shè)計為錐形的縱截面。同時導(dǎo)流槽開設(shè)的位置不必限制于靠近密封環(huán)，而是要根據(jù)輸入接頭的位置來確定。
在對控制自動化程度要求不高的場合，還可用調(diào)節(jié)手輪的方式來轉(zhuǎn)動傳動螺母，即用手動方式來替代步進(jìn)電機(jī)，通過設(shè)定轉(zhuǎn)動圈數(shù)同樣可以達(dá)到精確調(diào)速的目的。
本實用新型的傳動螺母也可以設(shè)在閥體外，直接套置于露出密封芯露出閥體外的傳動段，手動或電動旋轉(zhuǎn)傳動螺母，同樣可以完成本實用新型的調(diào)速功能，這時就不需要在閥體內(nèi)設(shè)置傳動腔，同時也不需要上、下軸承及軸承蓋，而可以通過密封環(huán)與閥體上的端蓋來限制密封芯的行程。
此外，密封芯上的三段在本實用新型中是一體成形加工出來的，但也可以通過幾個零件的組裝來構(gòu)成，因此在本實用新型的基礎(chǔ)上所作的等同變化均應(yīng)包含在權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種流體調(diào)速閥，包括閥體、傳動螺母、密封芯及輸入接頭，所述閥體上設(shè)有內(nèi)孔和輸入、輸出接口，該內(nèi)孔與輸入、輸出接口相通部分的兩端密封形成導(dǎo)流腔，其特征是，所述輸入接口成對設(shè)置，且兩兩對應(yīng)位于所述閥體兩端的同一軸線位置，所述密封芯包含依次連接的與所述傳動螺母螺接的傳動部、設(shè)置于導(dǎo)流腔內(nèi)具有平行表面的密封部、及與所述閥體配合使密封部只能在軸向移動的限位部，所述密封部平行表面上開設(shè)有上下均為斜面的導(dǎo)流槽，所述輸入接頭分別固定于所述輸入接口中，其軸向垂直于所述平行平面且設(shè)有導(dǎo)流孔，其位于閥體內(nèi)的端面與所述平行平面間形成平面密合；轉(zhuǎn)動傳動螺母可帶動所述密封芯軸向移動，使所述導(dǎo)流孔在導(dǎo)流槽上方發(fā)生相對位移。
2.如權(quán)利要求1所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述輸入接頭由管接頭和密封頭組成，該管接頭固定于所述輸入接口上，且通過一個密封圈將該密封頭的端面壓緊貼合于所述平行平面上。
3.如權(quán)利要求2所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述密封頭的材料為陶瓷。
4.如權(quán)利要求1所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述閥體還包含一個傳動腔，所述傳動螺母放置在該傳動腔內(nèi)，內(nèi)端與所述傳動段螺接，外端伸出閥體外，且其中部徑向上設(shè)有一凸環(huán)，在該凸環(huán)兩側(cè)的腔體內(nèi)分別設(shè)有軸承，傳動腔一側(cè)閥體端面上還固定有一個軸承蓋。
5.如權(quán)利要求1或2所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述傳動螺母為高精密滾珠絲杠螺母，所述傳動部為一段高精密滾珠絲杠。
6.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述密封芯密封部與傳動部、限位部之間分別設(shè)置有在徑向上凸出的、外壁上裝有密封圈的密封環(huán)，與所述閥體內(nèi)孔壁配合密封。
7.如權(quán)利要求5所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述密封芯密封部與傳動部、限位部之間分別設(shè)置有在徑向上凸出的、外壁上裝有密封圈的密封環(huán)，與所述閥體內(nèi)孔壁配合密封。
8.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述限位部為具有棱邊的柱體，該柱體插入閥體上相應(yīng)形狀的洞中。
9.如權(quán)利要求1所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，還包括一輸出管接頭，固定安裝于閥體的輸出接口上。
10.如權(quán)利要求5所述的流體調(diào)速閥，其特征在于，所述傳動螺母的外端與一計算機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的傳動軸連接。
專利摘要本實用新型涉及一種流體調(diào)速閥，包括設(shè)有導(dǎo)流腔的閥體、傳動螺母、密封芯及兩兩對應(yīng)位于所述閥體兩端同一軸線位置的輸入接頭，所述密封芯包含與傳動螺母螺接的傳動部、位于導(dǎo)流腔內(nèi)具有平行表面的密封部及限位部，所述密封部平行表面開設(shè)有上下均為斜面的導(dǎo)流槽，所述輸入接頭軸向垂直于平行平面且設(shè)有可在導(dǎo)流槽上方相對位移導(dǎo)流孔，其端面與所述平行平面間形成平面密合；通過計算機(jī)精確控制步進(jìn)電動機(jī)帶動傳動螺母，可控制流道開度，達(dá)到精確控制流體流速的目的，本實用新型密封芯的上下表面同時受壓，并采用平面密合，可用于高溫高壓的各種油氣水混合流體的控制。
文檔編號F16K39/04GK2643091SQ0324501
公開日2004年9月22日 申請日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者馮永仁, 龐希順 申請人:中海油田服務(wù)股份有限公司