[發明專利]高可調比小流量線性控制調節閥

無效

• 申請號: 201410035793.0
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103791117A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 邱義芬;蔚小東;石立勇;薛利豪;任兆生;賀龍華;張建明
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;貴州風雷航空軍械有限責任公司
• 主分類號: F16K5/08
• 分類號: F16K5/08;F16K5/04;F16K5/10
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及管路液體流量控制，具體涉及一種高可調比小流量線性控制調節閥。?

背景技術

工程中，管路流體流量控制大量采用圓柱形通道的電動調節球閥，其閥芯如圖1所示，通孔1為圓柱形閥芯通道，使用伺服電機調節閥門閥芯相對于閥體的開度，控制閥芯通道的進出口大小，進而改變流量，但此種閥門并不能完全滿足使用要求。?

首先，采用現有柱形通道閥門對小流量流體的控制效果差，在小開度條件時流量隨開度增大的流量變化速度很小，而且在閥門旋開至某一開度時流量會產生突變；?

其次，現有圓柱形通道閥門在控制流量變化時，流量隨閥門開度的均勻增大呈非線性變化，不利于實現流量的精確控制。(可以參考:龔禹，桂林.球閥阻力系數的數值模擬及流場分析[J].水利電力科技，36（3）：20-24.)?

在某項目中，需要對小流量流體實現精確控制，同時要求流體流量的可調比較大，實現在0.5L/min～5L/min范圍內流體流量的精確控制。?

若采用工程中大量使用的柱形通道閥芯電動調節閥雖具有制造加工簡單等優點，但是在實際測試中，不能滿足使用要求，主要表現在：?

1較小和較大開度條件下流量變化速度慢，流量精確調節實用價值小；?

2流量變化隨閥門開度增大呈非線性變化；?

3在開度增大到20度左右時流量出現突變；?

4實用可調比較小。?

上述問題缺點導致圓柱形通道閥門達不到項目要求實現的控制效果。?

發明內容

為了克服上述現有技術問題，本發明人提出了本發明的新型閥門，該閥門達到了以下目的：?

改善了小開度時流量調節效果，提高了閥門小流量流體的控制能力；?

擴大了流量精確調節的可用開度范圍，增大了閥門的實用流量可調比；?

使閥門由全閉到全開過程中流量基本保持為線性變化。?

根據本發明的一個方面，提供了一種高可調比小流量線性控制調節閥，包括：?

閥門座；?

閥芯，其具有閥芯通道；?

伺服電機，用于調節閥芯相對于的開度，控制閥芯通道的進出口大小，?

其特征在于?

閥芯通道的前端的形狀為楔形，從而在閥門由0度開始旋開時，閥門入口面積隨開度增加而變化的速度不會出現突變，從而改善小開度條件下的閥門流量控制特性。?

附圖說明

圖1是傳統的圓柱形通道閥芯結構示意圖。?

圖2是根據本發明的一個實施例的新型閥門的閥芯示意圖。?

圖3是本發明人進行的流量實驗的系統配置示意圖。?

圖4顯示了根據本發明的閥門的流量調節模擬驗證結果。?

圖5顯示了傳統的圓柱形通道閥門的流量調節模擬效果。?

圖6A至6C是根據本發明加工得到的一個閥座與閥芯的結構示意，其中，圖6A和6B分別表示閥體的剖視圖與側視圖，圖6C表示與閥體裝配的閥芯。?

具體實施方式

本發明針對閥門閥芯通道形狀的設計，閥芯座、電動調節等部分與現有技術相同，其結構如圖2所示，其中通孔2為閥芯通道。?

閥芯通道2的前端3的形狀改為楔形，從而在閥門由0度開始旋開時，閥門入口面積隨開度增加而變化的速度不會出現突變，從而改善小開度條件下的閥門流量控制特性；?

閥芯通道2的截面的主要部分4由圓形變為高度不變的扁平矩形，使閥芯旋轉時，閥門進出口面積保持恒定的變化速度，以達到流量變化的線性調節；?

閥芯通道2的截面的末端5，為等半徑圓弧形。?

圖6A-6C表示根據本發明的一個實施例閥門，圖6A和6B分別為閥體的剖視圖與側視圖。圖6C為與之裝配的閥芯結構示意圖。?

有益效果?

本發明人通過數值模擬分析+實驗的方法，驗證了新型閥門相對于原閥門流量調節效果的改進。該數值模擬分析+實驗具體包括：?

數值模擬分析采用Gambit建模、Fluent計算的方式；?

實驗系統如圖3所示，包括泵6、調節閥7、過濾器8、水流量計9、水箱10及管路等。?

根據實驗結果與數值模擬結果分別繪制閥門的流量特性曲線，如圖4所示，其中，標號11表示利用實驗數據繪制的相對流量曲線，12表示利用數值模擬結果繪制的相對流量曲線。從圖4所示的結果可見：?

1）經過重新設計閥芯通道形狀，流量隨開度變化的曲線形狀發生了明顯變化，流量由圓柱形通道閥門的非線性增長改變為基本符合線性增長；?