专利名称：对数特性小流量调节阀的制作方法
对数特性小流量调节阀
絲舰
本发明涉及阀门，尤其涉及一种对数特性小流量调节阀，特别适合于流量较小并且需 要对数调节的场合和需要对流量进行精确且均匀调节的调节阀。它解决了小流量阀无法提 供对数特性的技术难题。
龍絲
传统的对数特性调节阀， 一般在球冠阀芯上设计v形开口作为介质流道，我们通常称
之为"V"形球阀，如图3、图4所示；"V"形球阀的阀芯5转动时，球芯5与阀座6相割， 介质流道4的开口面积变化，流量得以调节，能提供近似对数流量特性的调节特性。
由于"V"形球阀的阀芯5与阀座6呈偏心配合，这样有利于阀门的开启和闭合。但 是，在阀门闭合后重新打开的过程中，阀芯5与阀座6之间的摩擦很小，在较小角度就很快 脱开，从而使阀门打开。也就是说，在超小流量的情况下(dg〈10mm),阀门没有对流量 起到控制和调节作用。在传统的小流量单座阀结构上也无法实现对数特性调节。所以，球 阀、小流量单座阀阀难以保证超小流量工况下的调节，尤其在对数特性调节和调节精度高 的场合下，该类阀门的工作效果很难得到保证。
发明内容
本发明的目的，是提供一种适合小流量控制的对数特性调节阀。
本发明的技术解决方案是
一种对数特性小流量调节阀，具有相互配合的阀芯和阀座，所述阀芯是球冠状阀芯， 阀芯上开有介质流道，该介质流道是一道截面形状为矩形的导流槽，布置在阀芯的球面 上，自球冠顶点延伸至球冠周边，方向对应阀芯转动方向；槽底型线是一条以球冠中心为
原点，由球冠顶点向球冠周边延伸的渐开线。所述阔芯与阀座安装时的相对位置具有初始偏转角，即阀芯转动中心和球冠顶点的连 线与阀座的中心线相交，阀芯转动中心和球冠顶点的连线向阀芯上开有导流槽的一侧偏转 一个角度，形成初始偏转角。
本发明的有益技术效果是
本发明的系统流量完全由球芯转动与阀座相割产生的介质流道的开口面积来调节。即 使在介质流道的开口刚打开，流量超小的情况下，本系统也能起到对数调节的效果。又因 为，介质流道的开口槽呈渐形线曲线变化，流量随阀芯开关度的变化而使系统流量呈对数 曲线增加和减小，所以，可以实现均匀稳定且准确的流量调节作用，使得调节阀具有对数 特性。该对数特性超小流量调节阀可精确实现对超小流量的控制和对数特性的调节，解决 了小流量无法提供对数特性的技术难题。
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图l是本发明的结构示意图2是本发明的阀芯结构；
图3是"V"形球阀的结构示意图4是图3中件5的A向图5是导流槽底渐开线的几何解析图。
图中代号含义l一导流槽；2—阀芯;3—阓座；4一 "V"形开口介质流道；5~ "V"形球阀的阀芯；6~"V"形球阀的阀座；C^"初始偏转角；U—球芯基圆；V—渐开 线；L一发生线。
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参照图l、图2:本发明是一种对数特性小流量调节阀，特别适合于流量较小、需要对 数调节且需要对流量进行精确且均匀调节的场合。本小流量调节阀具有相互配合的阀芯2
和阀座3，阀芯2是球冠状阀芯，阀芯2上开有渐开线介质流道。该渐开线介质流道是一道 截面形状为矩形的导流槽l,布置在阀芯2的球面上，自球冠顶点延伸至球冠周边。本发明 的导流槽1方向对应阀芯2转动 向。导流槽l的槽底型线是一条以球冠中心为原点，由球冠顶点向球冠周边延伸的渐开线。也就是说，导流槽l自球冠表面中心沿一条渐开线逐渐 加深，根据流量的不同要求，可以选择不同的槽宽和不同渐开度的槽底型线，以实现不同 的流量调节要求。
参照图l:阀芯2与阀座3装配时的相对位置具有初始偏转角d，即阀芯2转动中心和球
冠顶点的连线与阀座3的中心线相交，阀芯2转动中心和球冠顶点的连线向阀芯2上开有导
流槽l的一侧偏转一个角度，形成初始偏转角a。使用这种装配方法，使得阀座3的流道不
与阀芯2上的导流槽1接通，使得阀门关断。
参照图l:表示的是阀门关闭时本发明的状态，即阀座3的流道没有与阀芯2上的导流
槽1接通。此时，阀座3的流道完全被阀芯2的球面表面挡住，没有介质流入阀座3的流道，
即没有介质从阀门中流出。
当阀芯2转动时，阀座3的流道与阀芯2上的导流槽1接通，形成介质通路，使得介质流
入阀座3。同时，由于导流槽l是一槽底呈渐开线逐渐加深的矩形槽。因此，通过导流槽l
进入阀座3的流道的介质流量呈对数特性逐渐增大。并且在渐开线介质M50。/n开度前，保
持阀芯2与阀座3的基本的接触，使介质的流量完全处于阀芯2上的导流槽1的开口面积的控
制范围内。所以，该调节阀适用于流量较小、需要对数调节且需要对流量进行精确且均匀
调节的场合。
参照图5:在球芯基圆U上以与基圆相切的发生线L,向基圆U作渐开线V。其开槽深度
的渐开线求得过程的数学计算为
设ZXOB,eta， OB=r， AB弧长-S。分别过B、 M点作OX的垂线BC、 ME，分别交 于C、 E点。过M点作BC的垂线，^BC于D点。由渐开线之定义可得以下等式
S=BM-S=2r*pi/360*theta
因为BC平行于OY，所以ZYO^ZOBC， DM=CE; 又因为MB垂直于OB，所以ZMBO—ZOBC-ZYOX-ZYOB; 所以，ZMBC=ZXOB=theta; 所以
OE=OC+CE=OC+DM-OB*cos(theta)+BM*sin(theta)=r*cos(theta)+S*sin(theta) EM=CD=CB-BD=OB*sin(theta>BM*cos(theta)=r*sin(theta)-S*cos(theta)
即渐开线的方程式为
x=r*cos(theta)+S* sin(theta) y=r*sin(theta)-S*cos(theta)
z =0
权利要求
1.一种对数特性小流量调节阀，具有相互配合的阀芯和阀座，所述阀芯是球冠状阀芯，阀芯上开有介质流道，其特征在于该介质流道是一道截面形状为矩形的导流槽，布置在阀芯的球面上，自球冠顶点延伸至球冠周边，方向对应阀芯转动方向；槽底型线是一条以球冠中心为原点，由球冠顶点向球冠周边延伸的渐开线。
2. 根据权利要求l所述的对数特性小流量调节阀，其特征在于所述阀芯与阀座安装 时的相对位置具有初始偏转角，即阀芯转动中心和球冠顶点的连线与阀座的中心线相交， 阀芯转动中心和球冠顶点的连线向阀芯上开有导流槽的一侧偏转一个角度，形成初始偏转 角。
全文摘要
一种对数特性小流量调节阀，具有相互配合的阀芯和阀座，所述阀芯是球冠状阀芯，阀芯上开有介质流道。该介质流道是一道截面形状为矩形的导流槽，布置在阀芯的球面上，自球冠顶点延伸至球冠周边，方向对应阀芯转动方向；槽底型线是一条以球冠中心为原点，由球冠顶点向球冠周边延伸的渐开线。阀芯与阀座按配合安装时的相对位置具有初始偏转角，使得阀芯与阀座在50％开度前，保持其基本的接触。该超小流量调节阀的流量完全由阀芯介质流道的开口宽度和深度所控制，起到了全程调节的效果，特别适用于超小流量调节。该阀门可以实现对流量均匀稳定且准确的调节作用，且具有全程对数特性，弥补了超小流量对数特性调节阀的技术空白。
文档编号F16K5/00GK101644342SQ20091016436
公开日2010年2月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者明赐东 申请人:四川华林自控科技有限公司