[發明專利]可調節流量系數的球閥

無效

• 申請號: 00811576.1
• 申請日: 2000-08-17
• 公開（公告）號: CN1369045A
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發明（設計）人: 本特·A·卡爾森
• 申請（專利權）人: 貝利莫控股公司
• 主分類號: F16K5/10
• 分類號: F16K5/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 肖鸝,陳小雯

本發明涉及美國專利局1999年3月8日公布的專利文件#452705，以及1999年8月17日提出的專利申請#60/149,398。

??????????????????????背景技術

在采暖、通風與空調系統(HVAC)及其他工業加工應用中，球閥是調節和控制流體流量的一種十分有用的元器件。

全節流式(full?ported)球閥與其本身尺寸相比較一般都具有非常大的流量系數(CV-值)。這就是說，如果將這種閥與同一尺寸的管道相連接，當管道中流體的流速相對于該管徑而言是在規定的正常范圍內時，在閥門全開時，球閥引起的流體壓力降將是非常的小。

管道以及控制對象，如像熱交換器，盤形管等，都有很大的壓力降。而球閥在開始關閉時對液流的影響非常小，因此，必須在流速產生顯著的減小之前將閥門關閉很多，使其引起的壓力降能與控制對象及管路系統產生的壓力降幾乎一樣大。

這就意味著該種閥門在其工作范圍內有很大一部分是無效的。對流量的控制僅僅發生在非常小的工作范圍內，即接近于關閉的位置。因此，執行器很難在準確的位置上驅動閥門以提供正確的流速。即使是很小的一點變動，都會使被連接的熱傳遞裝置的輸出產生很大的變化，因而控制的穩定性很難保證。

在計算流量系數時，我們是將流量(GPM)乘以流體比重的平方根再被閥門全開時閥門兩端壓力差(Psi)的平方根除。

閥門尺寸的選擇是基于其流量系數。一個閥門必須具有足夠大的流量系數才能提供所需的最大流速。但是流量系數又不能選得太大，因為這將會引起控制問題。

一個典型球閥的非常大的流量系數可以通過安裝一個基本上呈V-形開口的特制圓盤來減小。該圓盤將與閥球的孔徑互相配合作用。這一措施也決定了閥門的流量特性。美國專利#6,039,304對這種圓盤作了說明。

通過更換有較小或較大開口的新圓盤，就能改變流量系數，而無需更換閥門。

這種圓盤雖然能工作得很好，但是它增加了閥門的制造成本。而且，一旦需要改變流量系數時，還必須定購和安裝新圓盤。特別是，這種圓盤都是在高溫高壓的環境下使用，因此其制造成本也比較昂貴。

作為一種替代方案，可以使用一種有特殊形狀開口的球。當流量系數需要改變時可以安裝帶有不同形狀開口的球。但是，這也會使成本增加。

需要改變流量系數的情況是常見的。因為據以計算流量系數的數據資料通常是很不可靠的，它們并不反映實際的運行狀況，因此需要經常調整。

即使在首次安裝時認為確定的流量系數是正確的，但是將來隨著運行工況的改變，也可能需要改變流量系數。

????????????????????????????發明內容

在標準的球閥中，貫穿球的通孔的縱向軸線是與球體的回轉軸線相垂直的。

本發明是一種普通的可轉動四分之一周的球閥。其閥桿可轉動0～90度。與任何一種標準的球閥一樣，用閥桿驅動球，最大開度時轉動90度，完全關閉時為0度。其特點在于，球通孔的縱向軸線與閥桿的軸線不垂直。

這就是說，球在一個傾斜的方向上轉動，其球孔縱軸線永遠不會與閥體軸線相重合，即使將閥桿轉到90度的位置上也是如此。可以通過傾斜球體來減小流量系數，球體的傾斜度越大流量系數就減小得越多。

球可以僅僅按照單路閥的方式來處理，但要傾斜(偏離)一定的角度，從而使得該球閥比標準閥門有較小的流量系數。例如，其流量系數可以減小到與一個有相同尺寸的標準球閥的典型數值。

另一方面，對球也可以這樣的安排，即將球安裝成有若干不同的傾斜位置。通過將球安裝為不同的傾斜位置，使得同一閥門可以提供不同的流量系數以供選擇，從而使得選擇適合于某項應用的最佳流量系數成為可能。如果需要改變流量系數也很容易辦到。

有多種不同型式的球閥。兩件式球閥有一個閥體，它包括兩個部分。最普通的也是最便宜的兩件式球閥是將一個部分擰入到另一個部分之中，并用環氧樹脂固定。這種閥門是很難拆開的，它最適合于在只有一個球體傾斜角度安裝位置的球閥中。

三件式球閥有一個中間閥體，其中包含了一個球體和兩個連接元件(端蓋)。三個部分用螺栓緊固在一起。這種閥即使是安裝在一個管路系統中，也很容易將其中間閥體拆下來。這種結構使得調節球體的不同傾斜位置變得十分簡便。因此，三件式球閥是特別適合于安裝多種球體傾斜位置的球閥。當然，任何型式的球閥都可以用于本發明。

????????????????????附圖說明