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能量回收用流量控制

阅读:1016发布:2020-08-01

专利汇可以提供能量回收用流量控制专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于 流体 流量的控制 阀 ,包括:限定用于流体的入口(103、403、603、803、1003)和出口(104、404、604、804、1004)的 阀体 (102、402、602、802、1002)、插入阀体(102、402、602、802、1002)中的阻塞器(105、405、605、805、1005)、构造成在第一 位置 和第二位置之间可逆地平移阻塞器(105、405、605、805、1005)的 致动器 系统(106、406、606、806、1006),在第一位置中阻塞器(105、405、605、805、1005)允许流体通过入口(103、403、603、803、1003)和出口(104、404、604、804、1004)之间,在第二位置中阻塞器(105、405、605、805、1005)阻止流体通过入口(103、403、603、803、1003)和出口(104、404、604、804、1004)之间; 控制阀 还包括容纳在阀体(102、402、602、802、1002)中的 涡轮 转子 (109、409、609、809、1009),转子(109、409、609、809、1009)包括多个 叶片 并构造成在入口(103、403、603、803、1003)和出口(104、404、604、804、1004)之间流动的流体的作用下持续旋转,转子(109、409、609、809、1009)围绕与阻塞器(105、405、605、805、1005)的平移方向基本对齐的旋 转轴 线旋转。,下面是能量回收用流量控制专利的具体信息内容。

1.一种用于流体流量的控制,包括:限定用于所述流体的入口(103、403、603、803、
1003)和出口(104、404、604、804、1004)的阀体(102、402、602、802、1002)、插入所述阀体(102、402、602、802、1002)中的阻塞器(105、405、605、805、1005)、以及构造成在第一位置和第二位置之间可逆地平移所述阻塞器(105、405、605、805、1005)的致动器系统(106、406、
606、806、1006),在第一位置中所述阻塞器(105、405、605、805、1005)允许所述流体通过所述入口(103、403、603、803、1003)和所述出口(104、404、604、804、1004)之间,在所述第二位置中所述阻塞器(105、405、605、805、1005)阻止所述流体通过所述入口(103、403、603、803、
1003)和所述出口(104、404、604、804、1004)之间,所述控制阀还包括容纳在所述阀体(102、
402、602、802、1002)内的涡轮转子(109、409、609、809、1009),其中所述转子(109、409、609、
809、1009)包括多个叶片并且构造成在所述入口(103、403、603、803、1003)和所述出口(104、404、604、804、1004)之间流动的所述流体的作用下持续地旋转,所述转子(109、409、
609、809、1009)围绕与所述阻塞器(105、405、605、805、1005)的平移方向基本对齐的旋转轴线旋转,其特征在于,
所述阀体(102、402、602)在内部包括壁,所述壁限定了具有基本圆形的座(108、408、
608)的流体入口腔(107、407、607),并且其中,所述阻塞器(105、405、605)基本呈盘形,并且其中,所述阻塞器(105、405、605)构造成在所述第一位置中至少部分地不限制所述座(108、
408、608)处的通道截面,并且其中,所述阻塞器(105、405、605)还构造成平移至所述第二位置中以抵接在所述座(108、408、608)上,从而阻塞所述通道截面,
所述转子(409、609)被定尺寸,以便与所述座(408、608)处的整个所述通道截面基本接合,并且其中,所述转子(409、609)构造成用于所述流体轴向流入所述转子中,而且构造成用于所述流体从所述转子周向流出,以及
所述转子(609)构造成允许至少将所述阻塞器(605)部分地容纳在所述转子中,以允许所述阻塞器(605)平移至所述第一位置中。
2.根据权利要求1所述的控制阀,其中,所述转子(409)还构造成随着所述阻塞器(405)一起平移,经过所述座(408)。
3.根据权利要求1所述的控制阀,其中,所述阀体(102)在所述入口(103)近侧包括偏流器(320),所述偏流器构造成用于将所述流体流动不对称地引导至所述转子(109)的外周上,以触发所述转子(109)旋转。
4.根据权利要求1所述的控制阀,其中,所述阀体(802、1002)在内部包括卵形元件(820、1020),所述卵形元件相对于所述阀体(802、1002)的侧壁被固定,其中,所述卵形元件(820、1020)在内部容纳所述阻塞器(805、1005),其中,所述阻塞器(805、1005)被成形为大致像活塞,并且其中,所述阻塞器(805、1005)构造成在所述第一位置中至少部分地不限制所述卵形元件(820、1020)下游的所述流体的通道截面(804、1004),并且其中,所述阻塞器(805、1005)还构造成平移至所述第二位置中,以便借助于所述活塞的侧壁而阻塞所述通道截面(804、1004)。
5.根据权利要求4所述的控制阀,其中,所述活塞优选包括多个缝隙(821、1021),并且其中,所述阻塞器(805、1005)还构造成平移至所述第二位置中,以便借助于所述侧壁的不具有所述缝隙(821、1021)的部分而阻塞所述通道截面(804、1004)。
6.根据权利要求4所述的控制阀,其中,所述转子(809)相对于所述入口(803)和所述出口(804)之间的所述流体的方向位于所述卵形元件(820)的下游,并且其中,从所述转子(809)的所述流出会聚以进入所述出口(804)中。
7.根据权利要求6所述的控制阀,其中,所述转子(809)包括中心孔,所述中心孔构造成在所述第一位置和所述第二位置二者中均允许所述阻塞器(805)容纳在所述中心孔中。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的控制阀,其中,所述涡轮包括所述转子(109、
409、609、809、1009),其中,所述转子(109、409、609、809、1009)由允许所述转子围绕所述旋转轴线旋转的滚动元件(111、411、611、811、1011)支撑,并且其中,所述涡轮还包括传动装置,所述传动装置能够使从所述阀体(102、402、602、802、1002)突出的轴(110、410、610、
810、1010)旋转,并且构造成连接至外部机械应用器或电应用器。
9.根据权利要求8所述的控制阀,其中,所述传动装置是机械传动装置。
10.根据权利要求9所述的控制阀,其中,所述机械传动装置包括具有预定传动比齿轮传动装置。
11.根据权利要求8所述的控制阀,其中,所述传动装置是磁驱动传动装置。

说明书全文

能量回收用流量控制

技术领域

[0001] 本发明涉及一种流体流量控制阀,特别是允许回收流动通过阀自身的流体的能量的一部分的控制阀。

背景技术

[0002] 已知一些装置可以控制通过管道的流体的流量,所述装置被称为“阀”。阀通常用作用于流体(特别是压下流体)的管道中的开/关和调节装置。阀允许与之相连的管道选择性地关闭,以阻止流体(例如气体、液体、蒸汽或两相流体)在其中流动。
[0003] 在现有技术中已知的各种阀中,具有称为“球形”阀的控制阀和称为“针形”阀的控制阀。
[0004] “球形”控制阀包括阀体和插入阀体中的阻塞器,所述阻塞器可以在阀体中平移以抵达阻挡流体从入口腔通过的位置处。球形阀的阻塞器可以具有盘形形状或其它类似的形状。
[0005] “针形”阀包括阀体以及内部的针状或卵形元件。存在不同类型的“针形”阀。在一些类型中,针形元件用作在阀体内平移以便关闭喷嘴的阻塞器。
[0006] 其它类型包括在阀体内平移的特定阻塞器;所述阻塞器适于以各种结构与针形或卵形元件匹配,并且还适于阻塞阀的流出截面以关停流体流动。
[0007] “球形”阀和“针形”阀主要用于调节管道(阀沿着所述管道插入)内的流体流率。这种流率调节通过使阻塞器平移至不完全阻塞的位置中而实现,因而致使在减小了流体流量但没有完全阻止流体的阻塞器处存在负载损失。
[0008] 当然,本领域中已知的“球形”阀和“针形”阀还允许管道完全闭合、处于其中阻塞器将完全阻止任何流体流动通过阀的位置中。
[0009] 然而,这种已知阀遭受的缺点在于当阻塞器部分地闭合以调节流体流量时所述已知阀引发了显著的局部能量损耗;这种损耗导致流体的平均速度减小并且因而导致流率减小,或者导致流率相同而阀的上游侧和下游侧之间的压差改变,但是它们通常不向包括阀的系统提供任何能量优点。
[0010] 而且,特别地当阻塞器处于局部闭合位置中以用于调节流体流量时,这种已知阀致使沿着流体所沿随的路径截面突然变化,导致局部速度增大并且因而导致压力突然下降,这会引起可能阻止阀正确操作的不期望且有害的空化问题。
[0011] 存在少数能量回收方案,然而这些能量回收方案应用于与本发明目的不同的阀类型。
[0012] 现在将提及本领域中已知的能量回收阀的一些解释性示例,所述能量回收阀允许回收由流体消散的能量的一部分。
[0013] 发明名称为“能量回收用流量控制阀(Energy recovering flowcontrol valve)”的专利申请WO2013121375涉及一种“球”阀,该阀包括插入球形阻塞器中的转子
[0014] 发明名称为“带能量回收的控制阀(Control valve with energyrecovery)”的专利申请WO2014132187涉及一种控制阀,所述控制阀包括阻塞器和位于阻塞器的下游的转子。这种控制阀的类型为其中流体沿随基本轴向的路径并且阻塞器像一样操作。
[0015] 与本发明相比,这些已知的能量回收阀呈现了不同的方案,因为它们涉及不同的阀类型,其中涉及阀结构的技术特征也不同。

发明内容

[0016] 本发明的一个目的是提供一种针对流体流量的控制阀,所述控制阀是现有技术的替代方案。
[0017] 特别地,本发明的一个目的是提供一种控制阀,其中能够在调节通过阀的流体流量的同时至少部分地回收由流体消散的能量。
[0018] 本发明的另一目的是提供一种控制阀,所述控制阀允许更精确地控制通过阀的流体流量,特别是还在阻塞器处于部分阻塞的位置中时更精确地控制通过阀的流体流量。
[0019] 本发明的另一目的是提供一种控制阀,所述控制阀允许以有效的方式控制流体流量,而不引入可能引发空化问题的流体速度和压力的任何突变。
[0020] 本发明的另一目的是提供一种控制阀,与现有技术阀相比,所述控制阀具有简单的结构和紧凑的尺寸。
[0021] 本发明的这些和其它目的通过控制阀而实现,权利要求旨在成为本说明书的整体部分。
[0022] 基于本发明的基本构思是提供一种流体流量控制阀,包括:限定用于流体的入口和出口的阀体、插入阀体中的阻塞器、以及构造成使阻塞器在第一位置和第二位置之间可逆地平移的致动器系统,在第一位置中阻塞器允许流体通过入口和出口之间,在第二位置中阻塞器阻止流体通过入口和出口之间;控制阀还包括容纳在阀体内的涡轮转子,其中涡轮转子包括多个叶片、并且构造成在入口和出口之间流动的流体的作用下围绕基本与阻塞器的平移方向对齐的旋转轴线持续旋转。
[0023] 因而,根据本发明的控制阀允许回收由流动通过阀的流体消散的能量的至少一部分;同时,阀证明在控制通过阀自身的流体流量方面更有效,因为阀允许借助于转子而使流体的平均速度减小所需量。回收的能量将取决于阻塞器的打开程度(即流体流率)以及转子的效率。
[0024] 根据本发明的控制阀还允许针对阻塞器的任何位置有效地利用转子,在所述位置中允许流体流动通过阀自身,即转子的最佳操作不仅确保处于由阻塞器在平移时所采取的结构的子集内。
[0025] 特别地,在阀内存在转子允许甚至通过仅仅改变可从外部施加至转子轴上的抵抗力矩而改变引入流体中的消散-因而以“精细”方式调节流率。
[0026] 而且,由于转子的旋转轴线基本与阻塞器的平移方向对齐,因此转子和调节的有效性得以改进:事实上,阀体内的流体路径由阀自身的内部几何形状确定,阻塞器对其起主要作用;由于转子如上所述地旋转,因此转子定位在阀体的其中流体流量的流体动力学特性最优的区域中。
[0027] 而且,在本发明的实施例中,将转子引入阀体内仅需要对阀的结构和操作原理进行有限的或者甚至可忽略的修改;因而,可以获得紧凑的控制阀,所述控制阀也易于制造。
[0028] 此外,在阀体内存在转子允许减小局部速度峰值,因而减小控制阀中空化的险。
[0029] 优选地,本发明涉及称为“球形”阀类型的第一控制阀替代方案。在这种控制阀中,阀体在内部包括壁,所述壁限定具有基本圆形座的流体入口腔,阻塞器呈基本盘形形状且构造成在处于第一打开位置中时至少部分地不限制圆形座处的通道截面,并且还构造成平移进入第二闭合位置中以抵接在座上,从而阻塞通道截面。
[0030] 优选地,本发明涉及称为“针形”阀类型的具有圆柱形阻塞器的第二控制阀替代方案。在这种控制阀中,阀体内部包括相对于侧壁固定并且内部容纳阻塞器的卵形元件;阻塞器被成形为大致像优选包括多个缝隙的活塞,并且构造成在第一打开位置中至少部分地不限制卵形元件下游的流体的通道截面,并且构造成平移进入第二闭合位置中,以便借助于活塞的侧壁、特别是借助于侧壁的不具有任何缝隙的部分来阻塞通道截面。
[0031] 根据限定了本发明的一些优选且有利的实施例的以下详细说明书,本发明的其它目的和优点将变得更为显而易见。附图说明
[0032] 现在将参考附图通过非限制性示例而描述本发明的实施例的一些优选且有利的示例,其中相同的附图标记用于指代相似的部件、材料或功能,并且其中:
[0033] -图1示出了根据本发明的控制阀的第一实施例在打开结构中的剖视侧视图。
[0034] -图2示出了图1的控制阀在闭合结构中的相同剖视侧视图。
[0035] -图3示出了图1的控制阀及其转子的剖视顶视图。
[0036] -图4示出了根据本发明的控制阀的第二实施例在打开结构中的剖视侧视图。
[0037] -图5示出了图4的控制阀在闭合结构中的相同剖视侧视图。
[0038] -图6示出了根据本发明的控制阀的第三实施例在打开结构中的剖视侧视图。
[0039] -图7示出了图6的控制阀在闭合结构中的相同剖视侧视图。
[0040] -图8示出了根据本发明的控制阀的第四实施例在打开结构中的剖视侧视图。
[0041] -图9示出了图8的控制阀在闭合结构中的相同剖视侧视图。
[0042] -图10示出了根据本发明的控制阀的第五实施例在打开结构中的剖视侧视图。
[0043] -图11示出了图10的控制阀在闭合结构中的相同剖视侧视图。

具体实施方式

[0044] 图1示出了控制阀101的一个实施例的示意图,所述控制阀为“球形”类型。
[0045] 阀101包括具有入口103和出口104的阀体102,所述入口和出口允许流体沿着粗箭头所指示的方向流动通过阀101。
[0046] 在操作条件下,阀101可以安装至加压系统的管上。阀101还包括插入阀体102中的阻塞器105、以及构造成在阀体内可逆地平移阻塞器105的致动杆106。
[0047] 在所示的实施例中,致动杆106可以被手动地操作,例如借助于螺杆型机构和旋钮(未示出)而被手动地操作;然而,对于致动器系统而言,其它方案也是可行的,例如机械方案或气动方案或液压方案或电动方案或机电方案。
[0048] 阻塞器105构造成在第一位置(参见图1)和第二位置之间平移,在第一位置中允许流体在入口103和出口104之间流动,在第二位置中所述阻塞器阻止流体通过(如下文参考图2更详细地描述的)。
[0049] 特别地,阀体102包括入口腔107,所述入口腔的壁限定了基本圆形的座108,阻塞器105与所述座协作,如下文将描述的。
[0050] 根据本发明,涡轮转子109容纳在阀体102内。所述转子109包括多个叶片,从而转子可以在流动通过阀102的流体的作用下持续地旋转。
[0051] 通常,在附图中,转子由比用于描绘阀体的线更粗的线描绘。
[0052] 通常,根据本发明的控制阀可以包括根据不同制备方案制备并且具有不同形状的转子,所述制备方案和形状基本取决于阀自身的应用类型。转子的实施例将主要取决于阀将优化所针对的流体的类型,不论是气体、液体、蒸汽还是任何其它多相流体。这种多样化还取决于所涉及的液体的特定类型,例如液体的粘性或密度。例如,为了针对油而非进行操作,阀将需要不同的特性,例如更高的流动系数,以获得更高的流率;同样,转子叶片将需要自清洁能力。
[0053] 除了转子109之外,涡轮包括转子109被限制于其上的传动轴110;传动轴110由转子产生的转矩驱动。所述传动轴110由滚动元件(例如轴承或其它已知系统)111支撑,滚动元件允许转子109在流体的作用下旋转。
[0054] 通常,需要特别注意贯穿阀体的孔(传动轴将插入所述孔中)的形成,因为一方面需要完美的密封以防止从滚动元件泄漏任何流体,同时密封系统不应引入过多摩擦而过分地妨碍轴旋转。因而,转子109具有基本与轴110的方向对齐的旋转轴线。
[0055] 在该实施例中,传动轴110从阀体102突出,以便连接至外部应用器(未示出)。优选地,传动轴110的突出端机械地连接至应用器,所述应用器将使用因转子旋转而由传动轴提供的机械功率;因而,应用器可以是发电机或机械应用器(例如风扇)。
[0056] 在其它实施例中,机械传动还可以包括已知类型的离合器齿轮减速器(为简便起见未示出),所述离合器或齿轮减速器将允许根据可从流体回收的功率以及待被供应的相关联应用器的阻力特性而获得预定的有利传动比
[0057] 如附图中清楚地示出的,转子109的旋转轴线基本与阻塞器106的平移方向对齐。
[0058] 特别地,转子109的旋转轴线基本与致动杆106可以沿着滑动的轴线(所述轴线与阻塞器106的平移方向相同)对齐。
[0059] 这样,插入控制阀101内的涡轮转子109将使其旋转轴线与致动器106和阻塞器105的运动方向对齐,并且阀体102的内部形状将允许减小阀的尺寸并增大涡轮的效率。
[0060] 在阀101的实施例中,涡轮与致动器在机械上脱离;然而,其中涡轮机械地连接至致动器和/或阻塞器的其它方案也是可行的,如下文中将变得显而易见的。
[0061] 转子109的尺寸使得基本上占据座108处的整个通道截面,优选地是因为转子的凸出形状匹配腔107的几何形状。
[0062] 在这种情况下,转子109构造成用于流体的周向流入以及流体的轴向流出,于是流体将跨越座108。事实上,转子109位于入口腔107中。
[0063] 特别地,在控制阀101的方案中,优点在于阀闭合机构无需深度修改,因为转子在阻塞器的上游,所在区域不包括在阻塞器的平移范围内。而且,传动轴110与阻塞器105的平移方向共轴或至少基本共轴,从而阻塞器105可以平移以闭合阀,而不损害转子109的操作。
[0064] 图2示出了处于闭合结构的控制阀101,即其中阻塞器105接触座108。
[0065] 在致动器系统106的作用下,阻塞器105被带入阻止流体流动通过阀101的第二位置中。
[0066] 特别地,阻塞器105呈基本盘状形状,并且构造成朝向圆形座108平移且抵接在圆形座108上,以便阻塞流体通道截面。
[0067] 座108和阻塞器105之间的联接使得当阻塞器处于第二(闭合)位置时确保流体密封性;无论是液体、气体、蒸汽还是其它多相流体,可以对于具体流体确保密封性;为了确保这种密封性,可以使用已知元件和技术。
[0068] 如果阻塞器2由图1中所示的致动器系统106再次从图2的位置提升,则通道截面在座108处将再次变得部分打开,因而允许流体流动通过阀101。
[0069] 在图2所示的第二位置中,流体不能绕转子109流动;因而,转子109将维持静止并且传动轴110将不再产生机械功率。
[0070] 在这种结构中,虽然将不会回收能量,但是阀101将允许闭合管道,因而非常像现有技术控制阀那样有效地执行这一任务。
[0071] 在这一点上,转子111的存在至少不影响阀101的外部尺寸或功能。
[0072] 通常,应当指出的是,根据本发明的阀可以通过改装已知阀、通过在适当机加工之后向已知阀增加诸如转子和轴的部件而获得。
[0073] 特别地,阀101的实施例特别有利于改装传统球形阀,因为转子109可以自由地插入腔107内。
[0074] 图3示出了控制阀101及其转子109的剖视顶视图。
[0075] 在入口103附近,阀101包括相对于流体流动方向位于转子109上游的转向元件或偏流器320。
[0076] 通过朝向转子109的叶片引导和会聚流体流,转子将因而经受更强的推力,偏流器320提高了转子109的效率。偏流器320可以是锚固和焊接至支撑件上的简单板,或者偏流器可以具有在气体流体动力学上更有效的形状(如图3中所示),以避免脉管破裂。
[0077] 优选地,偏流器320不对称地设置在阀101的入口部分103中。
[0078] 当阀101部分地打开时,通过朝向转子的一些叶片不对称地引导流体,由此帮助转子启动,偏流器320也允许更容易地将转子109开动起来。
[0079] 图4示出了控制阀401的一个实施例的示意图,所述控制阀为“球形”类型。
[0080] 阀401包括阀体402,所述阀体限定了与阀101的入口和出口类似的入口403和出口404。阀401包括与阀101的阻塞器类似的基本球形的阻塞器405。
[0081] 特别地,阻塞器105构造成在第一位置(参见图4)和第二位置之间平移,在第一位置中允许流体在入口403和出口404之间流动,在第二位置中所述阻塞器阻止流体通过(如下文将参考图5更详细地描述的)。
[0082] 阀体402包括入口腔407,所述入口腔的壁限定基本圆形的座408,阻塞器405与所述座协作。
[0083] 在这个实施例中,致动杆406的内部是中空的,以允许轴410通过,所述轴连接至容纳在阀体402内的转子409上。
[0084] 所述转子409包括多个叶片,从而所述转子可以在流动通过阀401的流体的作用下持续地旋转。
[0085] 除了转子409和传动轴410之外,涡轮还包括允许转子409在流体的作用下旋转的滚动元件411。
[0086] 因而,转子409也具有与轴410的方向精确地对齐的旋转轴线。而且,转子409的旋转轴线基本与阻塞器406的平移方向对齐。
[0087] 在这个实施例中,传动轴410从阀体102突出,以便连接至外部应用器(未示出),所述应用器利用传动轴的机械功率。
[0088] 涡轮409被插入成使得涡轮可以与阻塞器405一体地平移,如下文将变得更显而易见的。事实上,转子409构造成平移经过座408、与阻塞器408一同平移。因而,阀401的所有可动部件彼此连接,使得制造和维护更简单。事实上,清楚的是,通过在单一步骤中拆卸阀401,可以移除阻塞器408和转子409。
[0089] 转子409的尺寸使得转子基本占据座408处的整个通道截面,因而提供了流体从腔407轴向流入和座408下游的流体周向流出。
[0090] 图5示出了处于闭合结构的控制阀401,即其中阻塞器405接触座408。
[0091] 在致动器系统406的作用下,阻塞器405被带入第二位置中,从而以与如前参考阀101所述的方式很相同的方式阻止流体流动通过阀401。
[0092] 同样在这种情况下,应当强调的是,转子409的存在至少不影响阀401的外部尺寸或功能。
[0093] 特别地,阀401的实施例在效率上尤为有利,因为转子409精确地位于发生流体通过的截面处。
[0094] 图6示出了控制阀601的一个实施例的示意图,所述控制阀为“球形”类型。
[0095] 阀601包括阀体602,所述阀体具有与阀101的入口和出口类似的入口603和出口604。
[0096] 阀601还包括插入阀体602中的阻塞器605、以及构造成在阀体602中可逆地平移阻塞器606的致动杆605。这些元件基本上类似于阀101的元件。
[0097] 阻塞器605构造成在第一位置(参见图6)和第二位置之间平移,在第一位置中允许流体在入口603和出口104之间流动,而在第二位置中所述阻塞器阻止流体通过(如下文将参考图7更详细地描述的)。
[0098] 阀体602包括入口腔607,所述入口腔限定座608,阻塞器605与所述座协作。
[0099] 阀体602容纳转子609,所述转子包括多个叶片,从而转子可以在流动通过阀601的流体的作用下持续地旋转。
[0100] 转子609连接至机械齿轮传动装置,进而连接至输出轴610,这允许限定预定且有利的传动比。转子609安装在滚动元件611上,所述滚动元件支撑转子并且允许转子在流体的作用下旋转。
[0101] 输出轴610从阀体602突出,以便连接至外部应用器,所述应用器利用输出轴的机械功率。
[0102] 如在图中可领会的,转子609的旋转轴线基本上与阻塞器606的平移方向对齐,所述阻塞器的平移由致动器系统606给定。
[0103] 特别地,转子609的旋转轴线基本与致动杆606可以沿着滑动的轴线(所述轴线的方向与阻塞器606的平移方向相同)对齐。
[0104] 为了允许阀601打开处于图6所示的第一位置中,转子609构造成允许阻塞器605至少部分地容纳于所述转子中。以这样的方式,将允许阻塞器605平移以便打开阀。
[0105] 在阀601的方案中,涡轮与阻塞器分开地插入,当阀打开时,阻塞器必须容纳在涡轮内;因而可以获得尤为紧凑的阀。
[0106] 转子609的尺寸使得其基本上占据座608处的整个通道截面,因而提供了流体从腔607的轴向流入和座608下游的流体周向流出。
[0107] 在阀601的方案中,涡轮可以是完全独立的,或者出于改进涡轮自身的稳定性的唯一目的,涡轮可以被连接。这种选择可以根据阀601的尺寸以及操作条件(操作条件可以是程度不同地严格的)而做出。
[0108] 图7示出了处于闭合结构的控制阀601,即其中阻塞器接触座。
[0109] 在致动器系统606的作用下,阻塞器605被带入第二位置中,以阻止流体流动通过阀601,如前所述。
[0110] 同样在这种情况下,应当强调的是,转子的存在至少不影响阀601的外部尺寸或功能。
[0111] 特别地,阀601的实施例在效率上尤为有利,因为转子609精确地位于发生流体通过的截面处。
[0112] 图8示出了控制阀801的一个实施例的示意图,所述控制阀为“针形”类型。
[0113] 阀801包括具有入口803和出口804的主体802,所述入口和出口允许流体沿着粗箭头所指示的方向流动通过阀801。
[0114] 在操作条件下,阀801可以安装至加压系统的管上。阀801包括卵形元件820,所述卵形元件插入阀体802中并且相对于阀体的壁固定。所述卵形元件820向阀802提供上述“针形”结构。
[0115] 在阀801中,卵形元件820在内部容纳阻塞器805。阻塞器805的位置通过构造成在阀体802内可逆地平移阻塞器805的致动器系统806而控制。
[0116] 在所示的实施例中,致动器系统806可以被手动地操作,例如借助于螺杆型机构和旋钮(未示出)而被手动地操作;然而,对于致动器系统而言,其它方案也是可行的,例如机械方案或液压方案或气动方案或电动方案或机电方案。
[0117] 至于所关心的其它结构细节(在此处未描述),可以根据现有技术方案而制备阻塞器805和致动器系统806。
[0118] 阻塞器805被成形为大致像活塞,并且优选包括多个缝隙821,在图8所示的位置中流体可以流动通过所述缝隙。
[0119] 事实上,流体进入围绕卵形元件820的入口腔807并且特别地通过流动通过缝隙821而流动通过阀806,而不受处于打开位置中的阻塞器805的妨碍。
[0120] 事实上,在图8所示的第一位置中,阻塞器805清空了卵形元件的下游的通道截面。
[0121] 阻塞器805构造成平移至阻止流体流动的第二位置(如将参考图9更详细地描述的)。
[0122] 转子809包括多个叶片、构造成在流动通过阀801的流体的作用下持续地旋转。
[0123] 转子809被成形,以便构造成联接至卵形元件820。转子809的尺寸使得转子基本占据卵形元件820周围的整个自由截面。
[0124] 转子809构造成用于流体的轴向流入(特别是在卵形元件820的下游),并且构造成用于通过转子809的右手侧的缝隙821的流体的轴向流出(考虑到转子809的整体尺寸)。
[0125] 特别地,转子809构造成用于会聚出流流体,以进入出口804中。
[0126] 为此目的,转子809包括中心孔,所述中心孔构造成在图8的第一位置和下文将参考图9更详细地描述的第二位置中均允许阻塞器805容纳于其中。
[0127] 除了转子809之外,涡轮包括传动轴810,转子809通过齿轮系统而连接至所述传动轴上;传动轴由转子产生的转矩而驱动。转子811由滚动元件811(诸如轴承或其它已知系统)支撑,所述滚动元件允许转子109在流体的作用下旋转。
[0128] 在这个实施例中,传动轴810从阀体802突出,以便连接至外部应用器。
[0129] 通常,涡轮借助于轴承或根据涡轮的尺寸可能更适当的其它机械方案而被限制,并且涡轮通过合适的齿轮系统和磁驱动接合部而将旋转运动传递至外侧。
[0130] 优选地,轴810的突出端机械地连接至应用器,所述应用器将使用因转子旋转而由轴提供的机械功率。
[0131] 如附图中清楚地示出的,转子809的旋转轴线基本与阻塞器805的平移方向对齐。
[0132] 特别地,转子809的旋转轴线基本与卵形元件820内的圆柱形元件的滑动轴线对齐。
[0133] 这样,插入控制阀内的涡轮转子将使得其旋转轴线与阻塞器805的运动方向对齐,并且阀体102的内部形状将允许减小阀尺寸并增大涡轮的效率。
[0134] 在替代性的实施例中,适当的偏流器(未示出)可以定位在阻塞器805和转子809的上游,以便触发涡轮的旋转运动并且增加涡轮的效率。通过在阻塞器驱动系统的侧部开槽(如在常规针形阀中那样),流动在遇到阻塞器之前遇到涡轮。同样,阻塞器805的缝隙821可以具有合适的倾(angle of incidence),以便帮助流体从转子809的叶片流出。
[0135] 图9示出了处于闭合结构的控制阀801,即其中阻塞器805平移至第二位置。在该第二位置中,阻塞器805构造成借助于活塞805的不具有缝隙821的侧壁而阻塞通道截面。在这种结构中,阻塞器阻止流体流动通过阀801。
[0136] 当致动器系统806操作时,阻塞器805将向左侧移动以清空阀,因而致使缝隙821的通道截面与自由截面匹配。
[0137] 图10示出了控制阀1001的一个实施例的示意图,所述控制阀为“针形”类型。
[0138] 阀1001包括主体1002,所述主体具有与已经描述的入口和出口类似的入口1003和出口1004。
[0139] 阀1001还包括与已经参考阀801描述的卵形元件类似的卵形元件1020。
[0140] 同样在阀1001中,卵形元件1020在内部容纳阻塞器1005,阻塞器的位置借助于与系统806类似的致动器系统1006而控制。
[0141] 阻塞器1005被成形为大致像活塞,并且优选包括多个缝隙1021,在图10中所示的位置中,流体可以流动通过所述缝隙,与阀801类似。
[0142] 转子1009包括多个叶片,构造成在流动通过阀1001的流体的作用下持续地旋转。
[0143] 特别地,相对于腔1007中流体流的方向,转子1009位于卵形元件1020的上游。
[0144] 转子1009被成形,以便构造成联接至卵形元件1020。转子1009的尺寸使得转子基本占据卵形元件1020周围的整个自由截面。
[0145] 转子1009构造成用于流体的轴向流入(特别是在卵形元件1020的上游),并且构造成用于流体的轴向流出(特别是考虑到转子1009的整体尺寸),用于将轴向流出分散在腔1007内的卵形元件1020周围。
[0146] 特别地,转子1009构造成用于将轴向流出分散在卵形元件1020周围。
[0147] 除转子1009之外,涡轮包括传动轴1010,转子1009借助于齿轮系统而连接至所述传动轴上,传动轴1010基本类似于传动轴810,但是处于不同的位置中。
[0148] 如附图中清楚地示出的,转子1009的旋转轴线基本与阻塞器1005的平移方向对齐。
[0149] 特别地,转子1009的旋转轴线基本与卵形元件1020内的圆柱形元件的滑动轴线对齐。
[0150] 这样,插入控制阀内的涡轮转子将使得其旋转轴线与阻塞器1005的运动方向对齐,并且阀体1002的内部形状将允许减小阀的尺寸并增大涡轮的效率。
[0151] 特别地,在控制阀1001的方案中,优点在于阀闭合机构无需深度修改,因为转子插入卵形元件1020的上游,所在区域不包括在阻塞器1005的平移范围内。
[0152] 图11示出了处于闭合结构的控制阀1001,即其中阻塞器1005平移至第二位置中。在该第二位置,阻塞器1005构造成借助于活塞1005的不具有缝隙1021的侧壁而阻塞通道截面。在这个结构中,阻塞器阻止流体流动通过阀1001。
[0153] 当致动器系统1006操作时,阻塞器1005将向左侧移动以清空阀,因而使得缝隙1021的通道截面与自由截面匹配。
[0154] 通常,代替用于连接至外部应用器的前述机械传动装置,可以使用磁驱动系统来将转子的运动传递至阀体的外侧。因而,将能够利用转子的旋转,同时限制由于机械耦联引起的能量消散并且确保阀的液力密封性;考虑到需要控制的流体的属性(易燃性液体或气体、或者用于饮用水或不应被污染的流体的控制装置),该替代方案还可以有利地应用于尤为严肃的条件。
[0156] 本方案允许使用提供大量优点的控制阀。
[0157] 该控制阀允许回收在控制加压流体的处理期间消散的能量的一部分。
[0158] 通过使用根据本发明的阀,将能够形成用于离网应用(即其中未通过电网供电而是由控制处理自身回收的能量供电的应用)的独立阀。
[0159] 清楚的是,根据本说明书,本领域技术人员将能够构想许多仍然落入随附权利要求中所述的保护范围内的变型方案。例如,可以构想彼此在叶片的数量和形状上互相实质区分开的转子变型方案,转子的特征将根据已知工程技术而确定。事实上,根据是否将主要是完全打开还是部分打开阀,是可压缩流体还是不可压缩流体,对于根据本发明的阀可以构想各种转子变型方案。
[0160] 根据阀自身的主要操作状况,还可以例如优化阀的各个元件的形状和结构。
[0161] 至于制备材料,通过使用常规控制阀通常采用的已知金属合金,并且考虑到所涉及的操作压力和温度、工作环境的侵蚀性以及流体的腐蚀性,应当采用具有良好工程实践的标准。
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