可调节动态平衡阀的制作方法

本发明涉及一种平衡阀，特别涉及一种流量可以调节的动态平衡阀。

背景技术：

水力工况平衡是指流理的合理分配。在供热和空调管网中，水是热载体介质，水流量的合理分配是热力工况平衡的基础。以供热系统为例，设计者在进行水力工况计算时在各分支流量为设计值的假想情况下进行的。由于管材及最高流速成的限制，设计上实现水力平衡几乎是不可能的。这样势必造成近端阻力系数不能达到设计理想状态，形成近端流量过大，远端流量不足的失调现象。

平衡阀是一种特殊功能的阀门，有定量的测量功能和调节功能，可以调节系统内各个分配点的(如每一个楼座)的预定流量，使供暖系统的总流量得到合理分配，很好的解决这种流量调节问题。

尽管平衡阀具有很多优点，但它在空调水系统的应用还存在不少问题。现有的平衡阀结构复杂，操作困难，非管理人员不能随便操作，平衡阀的特点并不能充分显现出来，且自动平衡效果受到一定限制。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可调节动态平衡阀，结构简单，操作方便，且反应灵敏，达到输出流量稳定的效果。

本发明的技术方案是：

一种可调节动态平衡阀，包括阀体和阀杆，所述阀体设有阀腔以及连通所述阀腔的阀门进水口和阀门出水口，所述阀体的阀芯安装口上固定安装能够封闭阀芯安装口的上盖，所述阀腔内设有弹性或柔性的密封元件，所述密封元件将所述阀腔分隔为互不直接连通的上腔和下腔，其周边边缘连接在所述阀腔的腔壁上，所述阀杆穿过所述上盖的阀杆孔和所述密封元件的阀杆孔，与所述上盖旋转连接，与所述密封元件固定连接或滑动连接，所述下腔内设有阀芯，所述阀芯设有构成阀门进水口和阀门出水口之间介质流通道的阀芯腔且所述阀芯的顶部敞口，所述阀芯腔通过阀芯腔进水通道，连通所述阀门进水口，通过阀芯腔出水孔连通所述阀门出水口，所述阀芯腔出水孔设有在所述阀芯的侧壁上，其内侧开口中的至少部分面积位于所述密封元件下方的可变遮挡区域，所述阀杆的下部位于所述阀芯腔内且螺纹连接有用于流量设定的调节滑块，所述阀杆内设有轴向的阀杆孔以及阀杆孔进水口和阀杆孔出水口，所述阀杆孔进水口连通所述阀芯腔进水通道，所述阀杆孔出水口连通所述上腔。

本发明的有益效果为：

由于本发明完全采用纯机械结构，不包含电磁控制，结构简单，成本低廉；由于将进口处流量引入两个腔体，在出现压力波动时依靠进出口侧的压力差变化自动调整阀芯腔出水孔大小，抵消压力差带来的流量波动，且反应灵敏，可靠性好，不易出现故障；可以通过旋转阀杆进行流量设定和调节，操作方便；还可以设置流量指示，能够方便地了解到当前的阀门开度和设定流量大小，方便使用。这种动态平衡阀操作方便，自动平衡特性好，任何使用者都可以进行相应的操作，无需专门的管理人员。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是与图1对应的另一个示意图，以方便标注。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，本发明提供的一种可调节动态平衡阀包括阀体10和阀杆9，所述阀体设有阀腔以及连通所述阀腔的阀门进水口24和阀门出水口20，所述阀体的阀芯安装口18上固定安装能够封闭阀芯安装口的上盖7，所述阀腔内设有弹性或柔性的密封元件12，所述密封元件将所述阀腔分隔为互不直接连通的上腔26和下腔21，其周边边缘连接在所述阀腔的腔壁上，所述阀杆穿过所述上盖的阀杆孔和所述密封元件的阀杆孔，与所述上盖旋转连接，与所述密封元件固定连接或滑动连接（允许连接处的所述密封元件相对阀杆轴向滑动的活动连接方式），所述下腔内设有阀芯13，所述阀芯通常可以为独立于阀体的件，以便于加工制造，也可以与所述阀体是一体的或一体成型，所述阀芯设有构成阀门进水口和阀门出水口之间介质流通道的阀芯腔且所述阀芯的顶部敞口，所述阀芯腔通过阀芯腔进水通道（流量设定副的进水侧腔室和/或通道）连通所述阀门进水口，通过阀芯腔出水孔19连通所述阀门出水口，所述阀芯腔出水孔设有在所述阀芯的侧壁上，其内侧开口中的至少部分面积位于所述密封元件下方的可变遮挡区域（能够被密封元件遮挡，且其被遮挡程度依据密封元件的变化发生变化的区域，所述遮挡包括影响阻力和流量的各种遮挡和/或覆盖的情形，例如，靠近而使阻力增大进而影响流量），所述阀杆的下部位于所述阀芯腔内且螺纹连接有用于流量设定的调节滑块15，由于调节滑块能够在阀杆旋转时上下移动，可以采用任意适宜的现有技术，以调节滑块作为用于流量设定值设定和调节的动件组成流量设定副（由动件和固定件构成的用于流量设定的运动副），通过调节滑块的上下移动实现对流量设定值的设定或调节，所述阀杆内设有轴向的阀杆孔以及阀杆孔进水口和阀杆孔出水口，所述阀杆孔进水口连通所述阀芯腔进水通道（例如，直接位于所述阀芯进水通道内或者通过相关连接通道连通阀芯进水通道），所述阀杆孔出水口连通所述上腔（例如，直接位于上腔内或者通过相关连接通道连通上腔），由此，阀芯腔进水通道内的水能够经阀杆孔直接进入上腔，不受流量设定副和密封元件的阻碍，在因阀门进水侧管道压力升高和/或阀门出水侧管道压力下降等导致阀门进水侧与出水侧之间的压力差升高时，所述密封元件上下两侧的压力差（即上下腔之间的压力差）变大，将密封元件向下压，依靠密封元件自身的形变和/或密封元件相对于阀杆向下滑动所带来的位移，密封元件的主体部位向下延伸和/或移动，开始遮挡阀芯腔出水孔或增加对阀芯腔出水孔的遮挡程度，以抵消因压力差增大导致的流量增加，反之，在因阀门进水侧管道压力下降和/或阀门出水侧管道压力升高等导致阀门进水侧与出水侧之间的压力差减小时，所述密封元件上下两侧的压力差变小，依靠密封元件自身弹力恢复作用和/或与密封元件在阀杆上的滑动连接相配套的复位弹簧作用下，密封元件的主体部位向上收缩和/或移动，减小对阀芯腔出水孔的遮挡程度甚至不再遮挡阀芯腔出水孔，以抵消因压力差变小导致的流量减小，由此实现在压力波动下的自动流量稳定和平衡，可以依据现有技术，通过理论计算和/或实验验证、获得或优化相关构造和参数，以获得更好的流量稳定和平衡效果。

所述阀门进水口和阀门出水口均可以呈管状，管口构成介质流入或流入通道，为简便起见，也可以直接将这些介质流通道称为所述阀门进水口和阀门出水口。

所述阀门进水口和阀门出水口的端部外形可以呈适于扳手操作的正六棱柱形或正四棱柱性，管孔内可以设有内螺纹，以便于进行管道连接。

所述密封元件可以采用任意适宜的形状，只要保证在其上下两侧的压力作用下向阀芯腔出水口膨胀和/或移动即可。例如，可以为向下凸的球冠状，将阀芯腔出水口的进口设置在该球冠形凸起方向上并使该球冠在一定压力差变化范围内，因受压膨胀和/或移动而接近和/或遮挡阀芯腔出水口的内侧开口，又如，可以采用平面状，将阀芯腔出水口的进口设置成与该平面呈一定角度的平面并贴近该平面，当密封单元在压力差作用下凸起时，依据压力差的大小基本上正比例地遮挡阀芯腔出水口的进口。

优选的，所述密封元件为呈旋转曲面状的弹性片材，其纵截面大致呈（基本轮廓为）角部圆滑的w形，其中心部位设有能够穿过阀杆的阀杆孔，其阀杆孔与周边边缘之间为环形下凸状的环形凸部，其周边边缘固定于所述阀芯的顶端端口处，通常可以采用相关件（例如上盖）将密封元件的周边边缘夹紧在其下端端口端面和阀芯上端端口端面之间（参见图1），以实现密封元件周边部位的连接和固定，所述密封元件的环形凸部位于所述阀芯内，所述环形凸部的径向外侧面与所述阀芯的内壁相邻，两者之间的间距越往下越大，越往上越小，所述阀芯腔出水口位于所述环形凸部的径向外侧，当所述密封元件上下两侧的压力差变大时，所述密封元件的环形凸部向下（轴向向下）和向外（径向向外）膨胀，与阀芯内壁之间的间距减小甚至部分区域直接贴所述阀芯的内壁上，对阀芯腔出水口的遮挡程度增大，由此增加了对介质流的阻力，当所述密封元件与所述阀杆的连接方式为滑动连接时，密封元件还会自中心部位向下移动，进而带动环形凸部在一定程度上向下和向外移动，进一步增大了对阀芯腔出水口的遮挡程度，适度选择或优化密封元件材料特性、具体形状、阀芯腔出水口形状、大小和设置位置等，可以调整密封元件在阀门进出水侧管道压力变化时对介质流阻力的影响程度和影响变化规律，使之恰好能够抵消掉压力差变化带来的影响。

所述阀杆的的上部可以设有光杆段，下部可以设有外螺纹段，所述阀杆通过滑动元件11实现与所述密封元件之间的滑动连接，所述滑动元件设有竖向中央通孔并通过该中央通孔套接所述阀杆上部的光杆段上并与所述光杆段间隙配合，所述滑动元件上部的外侧面上设有环形凹槽，所述密封元件的阀杆孔边缘部位嵌装在所述滑动元件的环形凹槽内，所述滑动元件的下部外侧面优选呈下大上小的锥台形，且下端高度不高于所述密封元件的环形凸部的下端高度，由此将密封元件的环形凸部挤压或限制在其外侧面与阀芯内侧面之间的环形间隙内，以保证密封元件的环形凸部能够可靠地贴近阀芯内壁和/或贴合在阀芯内壁上，且在环形凸部受压膨胀时更有效和可靠地贴近和挤压阀芯内壁，实现对阀芯腔出水孔的有效遮挡，提高自动平衡的灵敏性和可靠性，所述调节滑块的中央通孔的下部设有与所述阀杆下部的外螺纹段螺纹连接的内螺纹，由此实现所述阀杆与所述调节滑块的螺纹连接。

所述滑动元件的下部设有内凹形的上弹簧安装座，所述上弹簧安装座优选呈开口朝下的杯状，所述调节滑块的上部设有内凹形的下弹簧安装座，所述下弹簧安装座优选呈开口朝向的杯状，所述滑动元件和所述调节滑块之间安装有用作复位弹簧的螺旋弹簧30，所述螺旋弹簧套在所述阀杆上，其上端安装在所述上弹簧安装座上，下端安装在下弹簧安装座上，当密封元件受上下两侧压力差作用向下移动时，带动滑动元件向下移动，压缩复位弹簧，并在压力平衡点平衡，当密封元件上下两侧的压力差减小时，滑动元件在复位弹簧的推动下向上移动，在新的压力平衡点平衡。

优选地，所述调节滑块位于所述阀芯腔进水通道的顶部出口的上方，与所述阀芯腔进水通道的顶部出口相配合共同构成能够人为设定和调节流量的流量设定副，可以在调节滑块的底部和阀芯腔进水通道的顶部出口处设置或者不设置能够相互配合的阀门密封面，以允许通过流量设定副关断介质流或者不设置关断功能可以采用任意适宜的现有技术设置与所述调节滑块配合进行流量设定的阀芯腔进水通道。流量的具体设定和调节方式为通过旋转阀杆改变所述调节滑块的竖向位置，进而改变调节滑块与阀芯腔进水通道的顶部出口之间的间隙（或称间距），改变流量设定副的开度，从而确定设定或调节流量，所述调节滑块的上下移动范围可以依据需要设定，将调节滑块升高时，调节滑块与阀芯进水通道的出水口或喉部之间的间距增大，对介质流的阻力减小，即可形成较大的流量设定值，反之，将调节滑块降低时，调节滑块与阀芯进水通道的出水口或喉部之间的间距变小，对介质流的阻力增大，即可形成较小的流量设定值。

当密封元件通过滑动元件与阀杆滑动连接且在滑动元件和调节滑块之间设置相应的复位弹簧时，由于调节滑块的上下移动将带动复位弹簧的下端一同移动，推动滑动元件并进而带动密封元件的中央部位同向移动以达到新的压力平衡，密封元件形成的相关阻力与调节滑块形成的相关阻力同向变化，由此放大了调节作用，使调节更为快捷。

所述阀杆可以呈管状（包括其中有一段呈管状），其管孔构成所述的阀杆孔，其上端口构成所述的阀杆孔出水口，其下端口构成所述的阀杆孔进水口，所述阀芯的底部设有向上延伸的筒状的环形凸台22，所述环形凸台的中央通孔穿透所述阀芯的底部（或者说所述阀芯底部设有与所述环形凸台的中央通孔连接为同一通孔的通孔）并通过连接通道连通所述阀门进水口（例如在阀体和/或阀芯上设置实现这种连通的连接孔和/或连接槽23），所述阀杆的下端延伸至所述环形凸台内，由此将阀门进水口的水引入环形凸台中央通孔，进而引入阀杆孔和上腔，所述调节滑块的底部直径不小于所述环状凸台的外径，并将所述环形凸台的中央通孔用作所述的阀芯腔进水通道，通过调节调节滑块相对于环形凸台的间距调节流量设定值，还可以在将插入环形凸台内的阀杆下端部设置为光杆，并在环形凸台内设有阀杆的旋转限位结构，以实现对阀杆下端部的旋转定位，提高阀杆旋转的稳定性。

所述阀腔的内壁和所述阀芯的外壁之间可以设有水平布置的阀腔密封圈14，所述阀门进水口和所述阀门出水口分别位于所述阀腔密封圈的上下两侧，由此通过阀腔密封圈切断阀门进水口和阀门出水口经由所述阀腔的内壁和所述阀芯的外壁之间间隙的介质流通道，在其他需要密封的部位，也应依据密封要求设置所需的密封圈4、8等。

所述阀杆的上端通过花键连接结构与调节杆2的下端同轴连接，所述调节杆设有外螺纹或者固定套有带外螺纹的外螺纹套管5，所述调节杆或所述外螺纹套管上螺纹连接有带内螺纹的指针套管6，所述指针套管上设有径向向外延伸出的指针，所述上盖上固定安装有筒状的刻度盖3，所述刻度盖的侧壁上开设有竖向长条状的指针通孔，所述指针通孔的旁边设有用于指示指针高度的刻度，所述指针插入所述指针通孔，其外端位于所述指针通孔外或者所述指针通孔内（包括与所述刻度盖的外侧面平齐），指针通孔的宽度可略大于位于指针通孔内的指针宽度，以允许指针上下移动并限制指针旋转，由此当调节杆旋转时，依靠相应的螺纹作用，使指针套管随着阀杆的旋转上下移动，进而使指针上下移动且指针的高度与调节滑块的高度正相关，由此指示出在调节滑块相应高度下的设定流量，以便显示和存储该高度记录。

所述外螺纹套管的顶部优选为扩径段，其内壁与所述调节杆的顶部之间形成一环形凹槽，所述外螺纹套管的顶部与所述调节杆的顶部之间的环形凹槽上扣合有堵盖1，所述调节杆的顶部位于所述堵盖内，优选为正方形或正六边形柱状，以方便使用扳手等工具辅助完成调整，所述刻度盖的顶端高度不低于所述外螺纹套管的顶端高度，由此避免外螺纹套管的顶端外露。

所述阀体上还可以设有流量设定副进水侧测量口和流量设定副出水侧测量口25，所述流量设定副进水侧测量口连通所述阀门进水口或阀芯腔进水通道，所述流量设定副出水侧测量口连通所述阀芯腔或所述阀门出水口，各所述测量口的内壁上均设有用于安装测量口盖16或测量装置的内螺纹，在需要进行相关测量时，可以安装上相应的测量装置，在不需要测量时，可以拆卸下测量装置，垫好密封垫片17后安装上测量口盖以封闭测量口。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。