一种二级套筒式控制阀及其套筒孔径的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种二级套筒式控制阀及其套筒孔径的优化方法，控制阀包括阀体、外套筒、内套筒和阀塞，阀体的筒状阀腔内从外到内依次同轴贴合套设有外套筒、内套筒和阀塞；外套筒和内套筒的中下部均在相同位置开设有相同排布的若干孔洞，分别构成外套筒调节部和内套筒调节部；外套筒调节部和内套筒调节部之间具有一定间隔，构成环形的流动腔；所述阀塞能沿内套筒的内壁上下滑动，通过改变外套筒调节部和内套筒调节部上孔洞的流通面积，能使该控制阀具有可调比50:1的等百分比流量特性。本发明专利技术的控制阀内部有内外两层多孔套筒，能到起到减振降噪的作用，而且多孔套筒上特定的小孔排布方式可以使该控制阀的流量特性为可调比50:1的等百分比流量特性。

【技术实现步骤摘要】
一种二级套筒式控制阀及其套筒孔径的优化方法
本专利技术属于多孔套筒式控制阀设计领域，具体涉及一种二级套筒式控制阀及其套筒孔径的优化方法。
技术介绍
多孔套筒式控制阀的流量特性主要取决套筒上小孔的排布方式。目前常见的多孔套筒式控制阀采用单层套筒结构，对应的等百分比流量特性曲线难以达到可调比50比1。相对于单级套筒式控制阀，二级套筒式控制阀减振降噪效果更佳，但缺乏针对可调比50比1流量特性的结构设计，且没有针对Cv值(流量系数)来调整套筒孔径的结构设计方法。目前国内市面上还不存在一款高可调比的二级套筒式控制阀及其套筒孔径的设计方法。中国专利技术专利CN106763852A公开了一种多套筒控制阀，该控制阀采用三个套筒实现对流体的阻隔和调节，从而便于根据不同流体控制进行调节；此外，流体在套筒中实现多级喷射，从而进一步降低流体噪音。该控制阀结构较为完整，但该控制阀流量特性可调比无法达到可调比50比1。中国专利技术专利CN105351531A公开了一种气动直行程套筒控制阀，包括阀体、阀体上端的阀盖、设置于阀体内的阀杆、阀杆末端设置有阀瓣，阀杆连接阀盖上方的气动执行机构，阀体内腔设置为错层导通结构，包括左层弧形通道、中心竖直阀瓣腔以及右层弧形通道。该控制阀包含执行器，结构和功能较为完整，但该控制阀流量特性可调比无法达到可调比50比1，也没有提供套筒小孔的设计方法。因此，需要提出一种二级套筒式控制阀及基于Cv值调整套筒孔径的优化方法，来满足目前套筒式控制阀工程设计和应用上的要求。
技术实现思路
本专利技术针对目前市面上缺乏可调比为50比1的二级套筒式控制阀，且没有针对套筒小孔孔径的设计方法。为满足流量特性可调比为50比1，提出了一种二级套筒式控制阀及其套筒孔径的优化方法。为实现上述目的，本专利技术具体采用如下技术方案：本专利技术的第一目的在于提供了一种二级套筒式控制阀，其包括阀体、外套筒、内套筒和阀塞，阀体的筒状阀腔内从外到内依次同轴贴合套设有外套筒、内套筒和阀塞；外套筒和内套筒的中下部均在相同位置开设有相同排布的若干孔洞，分别构成外套筒调节部和内套筒调节部；外套筒调节部和内套筒调节部之间具有一定间隔，构成环形的流动腔；所述阀塞能沿内套筒的内壁上下滑动，通过改变外套筒调节部和内套筒调节部上孔洞的流通面积，能使该控制阀具有可调比50:1的等百分比流量特性。作为优选，所述阀体的阀腔顶部设有台阶状结构，分别与外套筒和内套筒顶部外延的环状结构搭设连接；阀体的阀腔顶部沿周向设有加强筋。作为优选，所述外套筒和内套筒的顶部平齐，两者的底部也平齐。作为优选，所述阀体的阀腔口径为65mm。进一步的，所述外套筒调节部的外径为97mm，内径为91mm。进一步的，所述内套筒调节部的外径为81mm，内径为75mm。进一步的，所述阀塞为柱状结构，其横截面的直径为75mm，高度为40mm。作为上述任一的优选，所述外套筒调节部和内套筒调节部上的孔洞分布情况相同，均有21层孔组，第1层孔组位于最下方；每层孔组均以正对控制阀入口的位置作为该层孔洞的起始点，以俯视逆时针方向中最靠近起始点的孔洞作为该层的起始孔；位于相邻孔组上孔洞中心轴线之间的夹角为环向交错角；在第1～20层孔组中，每层的所有孔洞均水平的沿周向均匀分布，第21层孔组中的所有孔洞水平的沿周向非均匀分布；在第1～9层的孔组中，每层的孔洞数为3个，孔径为1mm，相邻孔组之间的垂直距离为1mm，相邻孔组中对应孔洞之间的环向交错角为60°；第1层孔组中的起始孔相对于所述起始点的偏转角度为0°；第9层和第10层孔组之间的垂直距离为1.25mm，两层孔组中起始孔之间的环向交错角为45°；在第10～13层的孔组中，每层的孔洞数为4个，孔径为1.5mm，相邻孔组之间的垂直距离为1.5mm，相邻孔组中对应孔洞之间的环向交错角为45°；第13层和第14层孔组之间的垂直距离为1.5mm，两层孔组中起始孔之间的环向交错角为15°；在第14～15层的孔组中，每层的孔洞数为6个，孔径为1.5mm，相邻孔组之间的垂直距离为1.5mm，相邻孔组中对应孔洞之间的环向交错角为15°；第15层和第16层孔组之间的垂直距离为2.25mm，两层孔组中起始孔之间的环向交错角为15°；在第16～17层的孔组中，每层的孔洞数为5个，孔径为3mm，相邻孔组之间的垂直距离为3mm，相邻孔组中对应孔洞之间的环向交错角为18°；第17层和第18层孔组之间的垂直距离为3mm，两层孔组中起始孔之间的环向交错角为22.5°；在第18层的孔组中，孔洞数为8个，孔径为3mm；第18层和第19层孔组之间的垂直距离为3mm，两层孔组中起始孔之间的环向交错角为22.5°；在第19～20层的孔组中，每层的孔洞数为14个，孔径为3mm，相邻孔组之间的垂直距离为3mm，相邻孔组中对应孔洞之间的环向交错角为22.5°；第20层和第21层孔组之间的垂直距离为3mm；在第21层的孔组中，孔洞数为24个，孔径为3mm；在该孔组中，起始孔相对于所述起始点的偏转角度为0°，每60°为一个单元，每个单元中具有4个孔洞，4个孔洞在该单元逆时针方向的前52°范围内均匀分布。进一步的，所述外套筒和内套筒上第1层孔组的中心点均与所在套筒底部的垂直距离为13mm。本专利技术的第二目的在于提供了一种基于上述任一所述二级套筒式控制阀中套筒孔径的优化方法，其具体如下：根据所述二级套筒式控制阀，计算得到阀门开度全开时的流量系数Cv0；若需将该控制阀的流量系数放大至Cv时，记放大倍数r＝Cv/Cv0；当所述放大倍数r＜110％时，内套筒上孔洞的孔径不变，根据公式(1)，将外套筒上所有孔洞的孔径等比例放大b倍，得到流量系数满足Cv的新控制阀；当所述放大倍数r≥110％时，根据公式(1)，将内套筒和外套筒上所有孔洞的孔径同时等比例放大a倍，得到流量系数满足Cv的新控制阀；其中，当r＜110％时，a＝1；当r≥110％时，b＝1。本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：(1)本专利技术的二级套筒式控制阀中，通过内外两层套筒上孔洞排布方式的设计，实现了流量特性可调比50比1。(2)本专利技术的优化方法中，可以根据不同的Cv值实现控制阀套筒上小孔孔径的快速确定和优化，提高了设计生产效率。(3)本专利技术的二级套筒式控制阀，针对性强，结构简单紧凑，制造简单，使用方便，造价便宜，可进行广泛推广应用。附图说明图1为本专利技术控制阀的正视剖面图；图2为本专利技术内套筒和外套筒的配合示意图(a)及正视剖面图(b)；图3为本专利技术内套筒和外套筒中第21层小孔的俯视剖面图；图4为本专利技术控制阀的流量特性曲线图；图中：1、阀体；2、外套筒；3、内套筒；4、阀塞。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二级套筒式控制阀，其特征在于，包括阀体(1)、外套筒(2)、内套筒(3)和阀塞(4)，阀体(1)的筒状阀腔内从外到内依次同轴贴合套设有外套筒(2)、内套筒(3)和阀塞(4)；外套筒(2)和内套筒(3)的中下部均在相同位置开设有相同排布的若干孔洞，分别构成外套筒调节部和内套筒调节部；外套筒调节部和内套筒调节部之间具有一定间隔，构成环形的流动腔；所述阀塞(4)能沿内套筒(3)的内壁上下滑动，通过改变外套筒调节部和内套筒调节部上孔洞的流通面积，能使该控制阀具有可调比50:1的等百分比流量特性。/n

【技术特征摘要】
1.一种二级套筒式控制阀，其特征在于，包括阀体(1)、外套筒(2)、内套筒(3)和阀塞(4)，阀体(1)的筒状阀腔内从外到内依次同轴贴合套设有外套筒(2)、内套筒(3)和阀塞(4)；外套筒(2)和内套筒(3)的中下部均在相同位置开设有相同排布的若干孔洞，分别构成外套筒调节部和内套筒调节部；外套筒调节部和内套筒调节部之间具有一定间隔，构成环形的流动腔；所述阀塞(4)能沿内套筒(3)的内壁上下滑动，通过改变外套筒调节部和内套筒调节部上孔洞的流通面积，能使该控制阀具有可调比50:1的等百分比流量特性。


2.根据权利要求1所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述阀体(1)的阀腔顶部设有台阶状结构，分别与外套筒(2)和内套筒(3)顶部外延的环状结构搭设连接；阀体(1)的阀腔顶部沿周向设有加强筋。


3.根据权利要求1所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述外套筒(2)和内套筒(3)的顶部平齐，两者的底部也平齐。


4.根据权利要求1所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述阀体(1)的阀腔口径为65mm。


5.根据权利要求4所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述外套筒调节部的外径为97mm，内径为91mm。


6.根据权利要求5所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述内套筒调节部的外径为81mm，内径为75mm。


7.根据权利要求6所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述阀塞(4)为柱状结构，其横截面的直径为75mm，高度为40mm。


8.根据权利要求1～7任一所述的二级套筒式控制阀，其特征在于，所述外套筒调节部和内套筒调节部上的孔洞分布情况相同，均有21层孔组，第1层孔组位于最下方；每层孔组均以正对控制阀入口的位置作为该层孔洞的起始点，以俯视逆时针方向中最靠近起始点的孔洞作为该层的起始孔；位于相邻孔组上孔洞中心轴线之间的夹角为环向交错角；
在第1～20层孔组中，每层的所有孔洞均水平的沿周向均匀分布，第21层孔组中的所有孔洞水平的沿周向非均匀分布；
在第1～9层的孔组中，每层的孔洞数为3个，孔径为1mm，相邻孔组之间的垂直距离为1mm，相邻孔组中对应孔洞之间的环向交错角为60°；第1层孔组中的起始孔相对于所述起始点的偏转角度为0°；
第9层和第10层孔组之间的垂直距离为1.25mm，两层孔组中起始孔之间的环向交错角为45°；
在第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝娇山，侯聪伟，蒋永兵，王伟波，钱锦远，金志江，
申请(专利权)人：重庆川仪调节阀有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50