增材制造的控制阀流量元件制造技术

一种调节流体流动的阀，其包括限定流体入口和流体出口的壳体。流动控制元件布置在壳体内并且构造成耗散从流体入口流过流动控制元件、流到流体出口的流体中的能量。阀座定位在壳体内并且包括多个涡流发生器，在流体流过阀座时，该涡流发生器在流体中引起涡流。塞布置在壳体内并且能够相对于壳体在关闭位置和打开位置之间移动。在塞从关闭位置朝向打开位置移动时，塞远离阀座移动，使得在塞从关闭位置朝向打开位置移动时，流过流动控制元件和阀座的流体增加。的流体增加。的流体增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增材制造的控制阀流量元件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]不适用
[0003]声明：联邦资助的研究/开发
[0004]不适用

技术介绍
1.

[0005]本公开总体涉及流体控制阀，并且更具体地涉及经由增材制造而形成的流体控制阀，并且该流体控制阀具有有助于热管理的属性并且使用轻质设计来提供强度。
[0006]2.相关技术的描述
[0007]处理高压下的流动流体可能需要使用控制设备来达到能量损失或高压降。然而，流过这种控制设备的流体的极端条件可能由于气蚀(可以是指流体对控制设备部件的高速内爆)造成控制设备的腐蚀。控制设备的腐蚀可能会降低控制设备达到期望的能量损失或高压降的能力的有效性。
[0008]除腐蚀问题之外，流体的高压和高速流动还可能导致阀内的流动特性变得不可预测和不稳定。极端的流动特性还可能产生不希望的噪音，该不希望噪音在一些情况下可能导致距阀出口三英尺处的声压级达到110dB至170dB。这种程度的声级可能会对位于流体流附近的人造成危害，并且可能导致当地居民投诉。
[0009]为了解决上述问题，已经开发了这样的控制设备：该控制设备通过将流细分至具有突然转向以在流体中产生摩擦和压降的多个小通路中，从而导致能量损失。通路可以设置在盘的环形堆叠中，该盘的环形堆叠可以安装在阀壳体的流体通道中。塞可以在环形结构内移动以控制堆叠中可以流过流体的通路数量。
[0010]尽管这种控制设备可能在实现期望能量损失方面是有用的，但是可能存在与这种传统控制设备相关联的限制。传统控制设备的一个具体缺陷是该控制设备的构造可能允许在某些流体压力条件下流过控制设备中的流体相对于相邻固体边界发生流动分离。流动分离可能产生振动能量，这可能引起气蚀和噪声。传统控制设备的另一个常见缺点是部件可能较为沉重，因此可能与操作期间的大量能量需求相关联。
[0011]因此，本领域需要一种改良的控制设备，该改良的控制设备在提供了轻量化设计的同时，还解决了可能发生在传统控制设备中出现的气蚀和振动的问题。如下详述的，本公开的各个方面解决了该特定需求。

技术实现思路

[0012]根据本专利技术的一个实施例，提供了一种调节流体流动的阀。该阀包括限定流体入口和流体出口的壳体。流动控制元件布置在壳体内、位于流体入口和流体出口之间，其中流动控制元件构造成耗散从流体入口流过流动控制元件、流到流体出口的流体中的能量。阀
座定位在壳体内并且包括多个涡流发生器，在流体流过阀座时，涡流发生器在流体中引起涡流。塞布置在壳体内并且可以相对于壳体在关闭位置和打开位置之间移动。在阀塞从关闭位置朝向打开位置移动时，阀塞远离阀座移动，使得在阀塞从关闭位置朝向打开位置移动时，通过流动控制元件和阀座的流体流量增加。
[0013]可以经由增材制造来形成阀座。
[0014]多个涡流发生器可以包括至少一对反向旋转涡流发生器、同向旋转涡流发生器或直涡流发生器。阀座包括第一表面、第二表面和从第一表面延伸至第二表面的内表面，该内表面限定流体流动通过的中心开口。每个涡流发生器可以从内表面延伸以限定高度，其中，每个涡流发生器的邻近第一表面的高度与该涡流发生器的邻近第二表面的高度不同。每个涡流发生器整体还能够从内表面延伸出均匀的距离以限定均匀的高度。
[0015]阀座可以是绕中心轴线延伸的环部，其中该环部具有外表面和从外表面延伸至阀座中的多个孔。
[0016]塞可以包括第一表面以及与第一表面相反的第二表面，其中塞在第一表面和第二表面之间具有多个贯通开口。塞可以包括从第二表面朝向第一表面部分延伸穿进塞的多个部分开口。第二表面可以包括凹入区段，其中多个部分开口从凹入区段延伸。贯通开口和部分开口中的每一个可以是六边形的。
[0017]流动控制元件可以包括外表面、限定中心开口的内表面以及在内表面和外表面之间延伸的多个径向通路。流动控制元件可以包括第一端面、与第一端面相反的第二端面、第一区以及第二区。第一区可以定位于第二区和第一端面之间。多个径向通路可以包括位于第一区中的第一组径向通路和位于第二区中的第二组径向通路。第一组径向通路的尺寸可以与第二组径向通路的尺寸不同。每个径向通路可以在外表面上限定泪滴形开口。每个径向通路还可以限定诸如菱形等四边形形状。阀还可以包括从外表面延伸至流动控制元件中的多个孔。
[0018]当结合附图阅读时，通过参照以下详细描述将最好地理解本公开。
附图说明
[0019]参照以下描述和附图，将更好理解本文中公开的各种实施例的这些特征和优点和其它特征和优点，其中：
[0020]图1是根据本公开的实施例构造的包括流动控制元件、塞和阀座的控制阀的截面图；
[0021]图2是图1的流动控制元件和阀座的上部分解透视图；
[0022]图2A是流动控制元件的上部透视图，该流动控制元件包括通向延伸穿过该流动控制元件的径向通路的菱形开口；
[0023]图2B是反向旋转涡流发生器的示意图；
[0024]图2C是同向旋转涡流发生器的示意图；
[0025]图3是图1的塞的截面图；
[0026]图4是塞的顶视图；并且
[0027]图5是塞的底视图。
[0028]在所有附图和详细描述中使用共同的附图标记来指示相同的元件。
具体实施方式
[0029]现在参照附图，其中附图所示仅出于对本公开的优选实施例进行说明目的而非出于进行限制的目的，本公开描述了一种控制阀10，该控制阀10具体构造为并且适用于向流过控制阀10的流体赋予期望的流动特性，以及使用轻质部件来实现控制阀10的期望热管理特性。更具体地，控制阀10可以包括涡流发生器，该涡流发生器延伸至流体流中以在流体中施加涡流，从而使相对于固体边界的流动分离最小化，以便使系统内的振动和噪声最小化。控制阀10还可以包括热管理孔，以帮助减少控制阀10内的热量积聚。此外，控制阀10的一部分可以由蜂窝结构来形成以在不损害强度的情况下提供轻质设计。在这方面，相对于传统控制阀，控制阀10可以提供与流体流动以及热管理相关的优点。在控制阀10的一个或多个部件的制造期间，特别是当这种制造包括增材制造时，由控制阀10提供的热管理可能是有利的。
[0030]现在具体参照图1，控制阀10包括限定流体入口14和流体出口16的壳体12。流体入口14和流体出口16分别与由壳体12限定的内腔18流体连通。壳体12还可以限定沿轴向延伸以容纳阀塞22的孔口20，该阀塞22连接至用于致动阀塞22的阀杆24。如下详述的，阀塞22与流动控制元件26连接(interface，对接)以控制流体在流体入口14和流体出口16之间通过控制阀10的流动。
[0031]流动控制元件26布置在壳体12的内腔18内并且构造成耗散流过流动控制元件26的流体中的能量。在示例性实施例中，流动控制元件26是绕中心轴线27布置的环形体，并且包括第一端面28、相反的第二端面30、外表面32和内表面34，该内表面34限定了在第一端面28和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种调节流体流动的阀，所述阀包括：壳体，其限定流体入口和流体出口；流动控制元件，其布置在所述壳体内、位于所述流体入口和所述流体出口之间，所述流动控制元件构造成耗散从所述流体入口流过所述流动控制元件、流到所述流体出口的流体中的能量；阀座，其定位在所述壳体内并且具有多个涡流发生器，所述涡流发生器在所述流体流过所述阀座时在所述流体中引起涡流；以及塞，其布置在所述壳体内并且能够相对于所述壳体在关闭位置与打开位置之间移动，在所述塞从所述关闭位置朝向所述打开位置移动时，所述塞远离所述阀座移动，使得在所述塞从所述关闭位置朝向所述打开位置移动时，通过所述流动控制元件和所述阀座的流体流量增加。2.根据权利要求1所述的阀，其中，所述阀座经由增材制造形成。3.根据权利要求1所述的阀，其中，所述多个涡流发生器包括至少一对反向旋转涡流发生器。4.根据权利要求1所述的阀，其中，所述阀座包括第一表面、第二表面以及从所述第一表面延伸至所述第二表面的内表面，所述内表面限定所述流体流过的中心开口，每个涡流发生器从所述内表面延伸以限定高度，其中，每个涡流发生器的邻近所述第一表面的高度与该涡流发生器的邻近所述第二表面的高度不同。5.根据权利要求1所述的阀，其中，每个阀座是围绕中心轴线延伸的环部，所述环部具有外表面和从所述外表面延伸至所述阀座中的多个孔。6.根据权利要求1所述的阀，其中，所述塞包括第一表面以及与所述第一表面相反的第二表面，所述塞具有在所述第一表面和所述第二表面之间的多个贯通开口。7.根据权利要求6所述的阀，其中，所述塞包括从所述第二表面朝向所述第一表面部分延伸穿进所述塞的多个部分开口。8.根据权利要求7所述的阀，其中，所述第二表面包括凹入区段，所述多个部分开口从所述凹入区段延伸。9.根据权利要求7所述的阀，其中，所述贯通开口和所述部分开口中的每一个是六边形的。10.根据权利要求1所述的阀，其中，所述流动控制元件包括外表面、限定中心开口的内表面、以及在所述内表面和所述外表面之间延伸的多个径向通路。11.根据权利要求10所述的阀，其中，所述流动控制元件包括第一端面、与...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卡尔，
申请(专利权)人：控制组件公司，
类型：发明
国别省市：