一种流量特性可变的阀芯组件、调节阀及其调整方法技术

本发明专利技术公开了一种流量特性可变的阀芯组件、调节阀及其流量特性调整方法。该阀芯组件中包括外套筒、内套筒和阀芯，包括外套筒、内套筒和阀芯和外壁上开设有沿圆周方向周期性排列的节流孔阵列，内套筒和外套筒可绕轴线相对旋转，使得在每组对应的周期中，均有一列节流孔A

The utility model relates to a spool assembly with variable flow characteristics, a regulating valve and an adjusting method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种流量特性可变的阀芯组件、调节阀及其调整方法
本专利技术涉及调节阀，尤其涉及一种流量特性可变的阀芯组件、调节阀及其调整方法。
技术介绍
调节阀又名控制阀，是一种带有执行机构的阀门。依据控制单元输出的信号，调节阀通过执行机构改变阀门开度，可实现对系统中压力、流量等工艺参数的控制以满足用户的需要。随着现代工业自动化程度的不断提高，调节阀日益广泛地应用于冶金、能源、化工、石油、军事、水利等工业部门，发挥着不可替代的作用。调节阀的流量特性是指一定进出口压差下，调节阀相对流量(流量与额定流量的比值)与调节阀相对行程(即阀门行程与阀门额定行程的比值)之间的关系。典型的阀门流量特性有线性流量特性、快开流量特性与等百分比流量特性。在当前的工程应用中，一种调节阀在线使用时只具有一种流量特性。通常情况下，想要改变调节阀的流量特性时，需要将调节阀拆解，并更换其节流部件。这对维护人员带来了额外的工作负担，并使调节阀所在系统无法连续运转，降低了工作效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种流量特性可变的阀芯组件、调节阀，在不对调节阀进行拆解的前提下，通过外部调节结构，改变其流量特性。更进一步地，本专利技术还提供了一种基于所提出的流量特性可变的调节阀的流量特性调整方法。本专利技术采用的技术方案是：一种流量特性可变的阀芯组件，其包括外套筒、内套筒和阀芯；所述的外套筒为中空柱状零件，其外壁上开设有沿圆周方向周期性排列的第一节流孔阵列，周期数为M，M≥1；所述的内套筒为中空柱状零件，其内套筒安装于外套筒内部且内套筒的外壁面与外套筒的内壁面贴合，内套筒的外壁上开设有流体出入口和沿圆周方向周期性排列的第二节流孔阵列，周期数为M，M≥1；所述第一节流孔阵列中的M个周期和第二节流孔阵列中的M个周期一一对应，其中一个阵列的每个周期中仅有一列节流孔A0，另一个阵列的每个周期中具有N列节流孔Ai，N≥2；内套筒和外套筒在第一致动件驱动下绕轴线相对旋转，使得在每个周期中，均有一列节流孔A0能够与所述N列节流孔Ai中的其中一列重合，以形成一列重合节流孔列；内套筒和外套筒相对旋转过程中，共能形成N种节流孔组合，每种节流孔组合由M列重合节流孔列组成，且N种节流孔组合中至少有两种节流孔组合的流量特性不同；所述阀芯为柱状零件，安装于内套筒内部且阀芯的外壁面与内套筒的内壁面贴合，阀芯在第二致动件驱动下沿内套筒轴向相对滑动，以改变所述节流孔组合的开度；外部流体从所述节流孔组合和所述流体出入口中择一种流入，从另一流出。作为优选，所述第一节流孔阵列的每个周期中仅有一列节流孔A0，所述第二节流孔阵列的每个周期中具有N列节流孔Ai；优选的，2≤N≤4。作为优选，所述第一节流孔阵列中，每一列节流孔A0的孔数相同，每个节流孔A0的孔径也相同；所述第二节流孔阵列的每个周期中，N列节流孔Ai中每个节流孔Ai的孔径与节流孔A0的相同，但至少有两列节流孔Ai的孔数不同，使得这两列节流孔Ai与一列节流孔A0的重合孔数不同；优选的，所述第一节流孔阵列和第二节流孔阵列中，每一列节流孔中任意竖向相邻的两个节流孔的孔距均相等。进一步的，每种所述的节流孔组合中，M列重合节流孔列的重合孔数全部相同、部分相同或完全不同。进一步的，前述各方案中，所述第二节流孔阵列中N＝2，以一列奇数列的节流孔A1和相邻的一列偶数列的节流孔A2为一个周期；所述外套筒和内套筒上，相邻两列节流孔A1的孔距以及相邻两列节流孔A2的孔距均与相邻两列节流孔A0的孔距相等，相邻的一列节流孔A1和一列节流孔A2的孔距为相邻两列节流孔A0的孔距的一半。进一步的，每列节流孔A0与每列节流孔A1中的节流孔数量、孔距均相等，两者形成的节流孔组合具有直线流量特性；每列节流孔A0与每列节流孔A2的节流孔孔距相等，但数量不等，两者形成的节流孔组合具有非直线流量特性。本专利技术的另一目的在于提供一种流量特性可变的调节阀，其包括阀盖、阀体和前述任一方案所述的阀芯组件；所述阀盖安装于阀体上，在阀体内部形成从阀门进口通向阀门出口的内部流道；所述的阀芯组件设置于内部流道中，从阀门进口流入的流体，流经内套筒和外套筒中重合的节流孔组合后，从阀门出口排出。作为优选，所述的第一致动件和第二致动件为阀杆，阀杆底部与阀芯固定连接，阀杆的中部和下部分别攻有中螺纹和下螺纹，内套筒顶部设有内套筒中心螺纹孔，阀杆依次穿出内套筒中心螺纹孔和阀盖的中心通孔；阀杆能通过中螺纹与阀盖中心通孔内螺纹相互啮合，构成驱动阀杆和阀芯轴向移动的螺旋副；当通过旋转阀杆使阀芯向上移动到极限位置时，阀芯与内套筒顶端相接触，同时阀杆上的下螺纹与内套筒中心螺纹孔相啮合，阀杆上的中螺纹与阀盖中心通孔螺纹不再啮合，继续沿原方向旋转阀杆，带动内套筒绕阀杆轴线相对于外套筒旋转。作为优选，所述外套筒与内套筒间隙配合；所述的阀盖与阀杆间通过密封填料和填料压盖进行密封；所述阀杆顶部设有驱动手轮。本专利技术的另一目的在于提供一种利用前述任一方案所述的调节阀的流量特性调整方法，所述调节阀安装于待调节管路中使用，其步骤如下：S1：根据目标工况，确定阀门所需满足的流量特性，然后旋转阀杆，使阀芯向上移动到极限位置，阀杆上的下螺纹与内套筒中心螺纹孔相啮合，继续同方向旋转阀杆，使内套筒和外套筒相对转动，直至形成满足该流量特性的节流孔组合，使阀门进口和阀门出口的内部流道通过该节流孔组合连通；S2：反向旋转阀杆，使阀杆上的下螺纹与内套筒中心螺纹孔不再啮合，阀杆上的中螺纹与阀盖中心通孔内螺纹重新啮合，驱动阀芯上下运动，通过所述节流孔组合的流体流量与阀门开度间的关系即为阀门当前的流量特性；S3：当目标工况发生变化时，重复S1～S2，调整阀门的流量特性满足新的目标工况需求。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的流量特性可变的阀芯组件和调节阀，将套筒旋转驱动结构集成于阀杆之上，在不对调节阀进行拆解的前提下，通过外部调节结构旋转套筒，改变其理想流量特性，实现两种流量特性间的自由、快速切换，快速适应多种工况，提升了调节阀的使用便利性；执行结构简洁紧凑，操作简单；执行行程短，旋转较小位移，就可实现流量特性的切换。附图说明图1是流量特性可变的阀芯组件结构示意图。图2是外套筒侧壁展开小孔分布示意图。图3是内套筒侧壁展开小孔分布示意图。图4是流量特性可变的调节阀结构示意图。图5是阀芯到达极限位置时的调节阀结构示意图。图中：1、阀门进口；2、阀体；3、内套筒；4、阀杆；5、阀芯；6、阀门出口；7、阀盖；8、内套筒中心螺纹孔；9、填料；10、填料压盖；11、驱动手轮；12、阀杆上螺纹；13、中螺纹；14、下螺纹；15、外套筒。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，在本专利技术的一个基本实施例中，提供了一种流量特性可变的阀芯组件，其主要部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量特性可变的阀芯组件，其特征在于，包括外套筒(15)、内套筒(3)和阀芯(5)；/n所述的外套筒(15)为中空柱状零件，其外壁上开设有沿圆周方向周期性排列的第一节流孔阵列，周期数为M，M≥1；/n所述的内套筒(3)为中空柱状零件，其内套筒(3)安装于外套筒(15)内部且内套筒(3)的外壁面与外套筒(15)的内壁面贴合，内套筒(3)的外壁上开设有流体出入口和沿圆周方向周期性排列的第二节流孔阵列，周期数为M，M≥1；/n所述第一节流孔阵列中的M个周期和第二节流孔阵列中的M个周期一一对应，其中一个阵列的每个周期中仅有一列节流孔A

【技术特征摘要】
1.一种流量特性可变的阀芯组件，其特征在于，包括外套筒(15)、内套筒(3)和阀芯(5)；
所述的外套筒(15)为中空柱状零件，其外壁上开设有沿圆周方向周期性排列的第一节流孔阵列，周期数为M，M≥1；
所述的内套筒(3)为中空柱状零件，其内套筒(3)安装于外套筒(15)内部且内套筒(3)的外壁面与外套筒(15)的内壁面贴合，内套筒(3)的外壁上开设有流体出入口和沿圆周方向周期性排列的第二节流孔阵列，周期数为M，M≥1；
所述第一节流孔阵列中的M个周期和第二节流孔阵列中的M个周期一一对应，其中一个阵列的每个周期中仅有一列节流孔A0，另一个阵列的每个周期中具有N列节流孔Ai，N≥2；内套筒(3)和外套筒(15)在第一致动件驱动下绕轴线相对旋转，使得在每个周期中，均有一列节流孔A0能够与所述N列节流孔Ai中的其中一列重合，以形成一列重合节流孔列；内套筒(3)和外套筒(15)相对旋转过程中，共能形成N种节流孔组合，每种节流孔组合由M列重合节流孔列组成，且N种节流孔组合中至少有两种节流孔组合的流量特性不同；
所述阀芯(5)为柱状零件，安装于内套筒(3)内部且阀芯(5)的外壁面与内套筒(3)的内壁面贴合，阀芯(5)在第二致动件驱动下沿内套筒(3)轴向相对滑动，以改变所述节流孔组合的开度；
外部流体从所述节流孔组合和所述流体出入口中择一种流入，从另一流出。


2.如权利要求1所述的流量特性可变的阀芯组件，其特征在于，所述第一节流孔阵列的每个周期中仅有一列节流孔A0，所述第二节流孔阵列的每个周期中具有N列节流孔Ai；优选的，2≤N≤4。


3.如权利要求1所述的流量特性可变的阀芯组件，其特征在于，所述第一节流孔阵列中，每一列节流孔A0的孔数相同，每个节流孔A0的孔径也相同；所述第二节流孔阵列的每个周期中，N列节流孔Ai中每个节流孔Ai的孔径与节流孔A0的相同，但至少有两列节流孔Ai的孔数不同，使得这两列节流孔Ai与一列节流孔A0的重合孔数不同；优选的，所述第一节流孔阵列和第二节流孔阵列中，每一列节流孔中任意竖向相邻的两个节流孔的孔距均相等。


4.如权利要求3所述的流量特性可变的阀芯组件，其特征在于，每种所述的节流孔组合中，M列重合节流孔列的重合孔数全部相同、部分相同或完全不同。


5.如权利要求1～4任一所述的流量特性可变的阀芯组件，其特征在于，所述第二节流孔阵列中N＝2，以一列奇数列的节流孔A1和相邻的一列偶数列的节流孔A2为一个周期；所述外套筒(15)和内套筒(3)上，相邻两列节流孔A1的孔距以及相邻两列节流孔A2的孔距均与相邻两列节流孔A0的孔距相等，相邻的一列节流孔A1和一列节流孔A2的孔距为相邻两列节流孔A0的孔距的一半。

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锦远，仇畅，吴嘉懿，金志江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33