一种调节阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种调节阀，包括阀座，所述阀座内设有阀座孔，所述阀座孔内设有阀针，所述阀针的侧壁上设有凹槽，所述凹槽能够改变流通面的大小。还包括阀体和手柄，阀体上安装有阀座，阀体内设有流通孔，阀针底部伸入所述流通孔内，手柄连接所述阀针。所述阀针为圆锥体，所述圆锥体上的凹槽的横截面积相等。所述阀针为圆柱体，所述圆柱体上的凹槽的横截面积从下到上逐渐减小。本发明调节阀的阀座孔和阀针加工不需昂贵的设备及工艺，只需要在阀针侧壁加工凹槽即可，生产成本低。通过设置凹槽，能够实现微小流量的调节，突破微小流量调节对阀座小孔和细长阀针圆锥段的限制，降低生产成本，提高制造精度，满足精密的微小流量调节需求。
【专利说明】一种调节阀
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及阀门领域，特别涉及一种调节阀。
【背景技术】
[0002]调节阀在仪表阀门领域是众所周知的，常见的调节阀是通过对小锥度阀针与圆柱 阀座孔之间形成的环状流通面的大小控制来实现对流体介质流量的调节。
[0003]在现有技术状态下，微小流量调节是通过设计更小的圆柱阀座孔和更细的圆锥体 阀针来实现的。由于操作上持续多圈的流量调节要求，已经很细的圆锥体阀针还要设计地 更长一些。市面上常见的阀针圆锥段的轴向长度与阀针最大锥段直径比值大都在10倍以 上。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]不论阀座上的小直径调节孔，还是细长的阀针圆锥段，都是精密车床加工极力避 免的难加工工序，是导致生产成本高昂的机械设计结构。对于直径I毫米以下的阀座小孔， 由于加工刀具更小，机械刚度也低，在高速加工时，材料对刀具的抗力很大，加上刀具的悬 臂长，导致加工时刀具很容易振颤，生产效率大大降低。这些因素造成孔的尺寸公差和形位 公差难以保证，生产费用高昂。再说圆锥体阀针的细长段，虽然加工刀具的刚度能够保证， 但是工件本身的悬臂较长和刚度低易弯曲，要求圆锥体阀针加工时不能有大的切削参数， 导致生产效率降低，生产成本提高。同时加工抗力的存在，也导致零件尺寸及形位公差不容 易保证。
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的是针对上述现有技术缺陷，提供一种能实现微小流量调节能 力，并且制造成本低廉的调节阀。
[0007]为了实现上述目的本发明采取的技术方案是:
[0008]一种调节阀，包括阀座，所述阀座内设有阀座孔，所述阀座孔内设有阀针，所述阀 针的侧壁上设有凹槽，所述凹槽能够改变流通面的大小。
[0009]进一步，还包括阀体和手柄，所述阀体上安装有阀座，所述阀体内设有流通孔，所 述阀针底部伸入所述流通孔内，所述手柄连接所述阀针。
[0010]所述阀针为圆锥体，所述圆锥体上的凹槽的横截面积相等。
[0011]所述阀针为圆柱体，所述圆柱体上的凹槽的横截面积从下到上逐渐减小。
[0012]所述阀针为棱柱体，所述棱柱体上的凹槽的横截面积从下到上逐渐减小。
[0013]所述凹槽在所述阀针侧壁上沿母线排列或沿轴线方向排列。
[0014]所述凹槽在所述阀针侧壁上以螺旋形排列。
[0015]所述阀针侧壁上设有两个凹槽。
[0016]所述阀针侧壁上的凹槽对称排列。
[0017]所述凹槽的横截面为矩形、扇形、三角形、椭圆形、双曲线形、抛物线形、梯形、直线与弧线组合形或弧线组合形。
[0018]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本发明调节阀的阀座孔和阀针 加工不需昂贵的设备及工艺，只需要在阀针侧壁加工凹槽即可，生产成本低。通过设置凹 槽，能够实现微小流量的调节，打破微小流量调节对阀座小孔和细长阀针圆锥段的依赖，降 低生产成本，提高制造精度，满足精密的微小流量调节需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的调节阀的结构示意图；
[0020]图2是本发明实施例提供的阀针与阀座形成流通面的结构示意图；
[0021]图3是本发明实施例提供的对应凹槽面积为零的结构不意图；
[0022]图4是本发明实施例提供的对应凹槽面积处于中间状态的结构示意图；
[0023]图5是本发明实施例提供的对应凹槽面积最大的结构不意图；
[0024]图6a是本发明实施例提供的圆柱体的阀针的结构示意图；
[0025]图6b是图6a的局部剖视图；
[0026]图7a是本发明实施例提供的圆锥体的阀针的结构示意图；
[0027]图7b是图7a的局部剖视图；
[0028]图8a是本发明实施例提供的凹槽一种凹槽的结构示意图；
[0029]图Sb是本发明实施例提供的流通面的结构示意；
[0030]图9a是本发明实施例提供的凹槽横截面为矩形的结构示意图；
[0031]图9b是本发明实施例提供的凹槽横截面为扇形的结构示意图；
[0032]图9c是本发明实施例提供的凹槽横截面为三角形的结构示意图；
[0033]图9d是本发明实施例提供的凹槽横截面为椭圆形的结构示意图；
[0034]图9e是本发明实施例提供的凹槽横截面为抛物线形的结构示意图；
[0035]图9f是本发明实施例提供的凹槽横截面为双曲线形的结构示意图；
[0036]图9g是本发明实施例提供的凹槽横截面为直线组合形的结构示意图；
[0037]图9h是本发明实施例提供的凹槽横截面为直线与弧线组合形的结构示意图；
[0038]图9i是本发明实施例提供的凹槽横截面为弧线组合形的结构示意图；
[0039]图1Oa是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为圆柱体的结构示意图；
[0040]图1Ob是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为椭圆柱体的结构示意图；
[0041]图1Oc是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为四棱柱体的结构示意图；
[0042]图1Od是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为正三棱柱体的结构示意图；
[0043]图1Oe是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为正四棱柱体的结构示意图；
[0044]图1Of是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为正六棱柱体的结构示意图；
[0045]图1Og是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为直线组合棱柱体的结构示 意图；
[0046]图1Oh是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为直线与弧线组合柱体的结 构示意图；
[0047]图1Oi是本发明实施例提供的阀座与阀针侧壁配合为弧线组合柱体的结构示意 图。；[0048]图中:
[0049]I 阀体；
[0050]2流通孔；
[0051]3阀针，30凹槽；31阀针最大锥段直径；
[0052]4阀座，41调节孔，42阀座孔；
[0053]5 手柄。
【具体实施方式】
[0054]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式 作进一步地详细描述。
[0055]参见图1和图2，一种调节阀，包括阀座4，阀座4内设有阀座孔42，阀座孔42内设 有阀针3，阀针3的侧壁上设有凹槽30，凹槽30能够改变流通面的大小。
[0056]通过在阀针侧壁加工凹槽，能够实现微小流量的调节，本发明易于加工，生产成本 低。
[0057]本发明以圆柱阀座孔配合圆柱阀针及侧壁两个轴向直线凹槽为例做一个详细说 明:
[0058]本实施例在上述实施例的基础上,还包括阀体I及手柄5,阀体3上安装有阀座4, 阀体I内设有流通孔2，阀针3底部伸入流通孔2内，阀座孔42的上端孔口为阀座4的调节 孔41。
[0059]伴随手柄5的逆时针与顺时针旋转，凹槽30随着阀针3上下移动并同步改变流通 孔2的流通面的大小，在阀针最大锥段直径31处，流通面积最小。流通面是由阀座4上的 调节孔41的实体边界与阀针3的凹槽30实体边界共同围成的间隙，流体通过间隙的面积 就是该调节状态下调节阀的流通面积。
[0060]本发明通过在阀针的侧壁设置凹槽，伴随手柄的移动，凹槽横截面积发生变化，从 而使流通面积发生变化，依靠流通面积的变化实现流量大小的调整，具体调节过程如下:
[0061]参见图1，旋转手柄5时阀针3产生旋转运动和向下或向上移动。在阀针3产生 上下移动时，会产生流量调节功能。在图2中圆柱阀针3侧壁上凹槽30的横截面为梯形， 自下而上凹槽的横截面面积由最大逐步变到最小，即流通面积由最大过度到最小，也对应 流量由最大逐步调节到最小。随着阀针3上下运动，在阀座4的调节孔41处，对应着阀针 3上不同的凹槽30位置，也就对应不同的流通面积。在图2中，阀针3处于最下位置，凹槽 横截面的面积为零，所以调节的流量也是零。随着阀针3逐步向上运动，凹槽横截面积逐步 增大，调节的流量也逐步增大。阀针3向上运动，直到阀针3最下端到达阀座4的调节孔41 处，凹槽横截面积达到最大，调节的流量到最大。
[0062]参见图3、图4和图5，分别为展示了流量调节过程的三个状态:最小流量，介于零 和最大之间的流量及最大流量。
[0063]在本发明阀针的加工过程中，阀针的直径勿需加工到很小，因此轴向刚度有保证， 加工时不易弯曲变形，降低了加工难度。只需要在阀针的侧壁上加工横截面积变化的凹槽 即可实现流量的大小调节，而且调节阀既能满足对大流量的调节，也能轻易实现极小流量 调节功能。本发明提高了阀针阀座的制造精度，满足精密的极小流量调节需求。[0064]参见图6a和图6b，本发明的阀针3优选为圆柱体，圆柱体上的螺旋凹槽30的横截 面积从下到上由最大过度到零。对于凹槽横截面从下到上逐渐减小的圆柱体，流通面是由 阀座上的调节孔的实体边界与阀针的凹槽实体边界共同围成的间隙，凹槽轴向不同横截面 面积的变化引起流通面的变化是主要调节。
[0065]参见图7a和图7b，本发明的阀针3也可以选用圆锥体，圆锥体上的凹槽既可以选 用上下相等横截面积的形状，也可以选用从下到上横截面积逐渐减小的凹槽形状，都可以 实现流量从大到小的调节。对于凹槽横截面上下相等的圆锥体，流通面是由阀座上的调节 孔的实体边界与阀针包含锥体直径及凹槽实体边界共同围成的间隙，锥体轴向直径的变化 弓I起流通面的变化是主要调节方式。
[0066]通过手柄转动导致阀针上下运动，使流通面的面积发生变化，从而实现对流体介 质流量的调节。本发明在实现极小流量调节方面有显而易见的优势，只需将凹槽横截面积 设计加工到足够小即可，一种方法是凹槽的深度足够浅，另一种方法是凹槽宽度尽可能窄一点。
[0067]参见图8a和图8b，本发明的阀针3上的凹槽形状可以是如图8a所示，以圆柱体阀 针矩形截面凹槽为例，图8b表达了截面形状和凹槽面积在纵向的变化，间接展示了流体流 通能力的变化。
[0068]凹槽30在阀针3上以螺旋形排列。在圆锥体上也可以是沿母线排列。
[0069]螺旋形排列的凹槽易于加工，同时流体在凹槽中通过时，动量的衰减更利于控制， 对于压力较高的流体流量控制更有效。
[0070]阀针3的侧壁可以设置两个螺旋形凹槽。两个凹槽对称排列。当然也可以设置多 条凹槽，存在多条凹槽时，凹槽一般在阀针侧壁均匀排列，在横截面上要均匀分布，以便维 持流体通过阀针凹槽时阀针受力均匀，减小阀针失去平衡时的机械磨损(参见图4和图5)。
[0071]凹槽的数量优选一般在两条以上，在阀针侧壁可以轴向直线排列，也可以螺旋形 排列。如果选择一条凹槽时，最好是在阀针侧壁螺旋形排列，以保证阀针在工作时收流体作 用力均匀。图2为凹槽在阀针侧壁沿轴向直线排列，均匀分布在对称位置。
[0072]优选为，圆锥体和圆柱体上的凹槽可以有螺旋形和沿母线直线排列两种形式，为 便于加工，棱柱体和椭圆柱体上的凹槽沿轴线直线排列。
[0073]参见图9a、图％、图9c、图9d、图9e、图9f、图9g、图9h和图9i，凹槽30在阀针横
截面的形状有多种选择，可以是矩形、扇形、三角形、椭圆形、双曲线形、抛物线形、梯形、直 线与弧线组合形、弧线组合形等多种形状。
[0074]参见图10a、图10b、图10c、图1OcU图10e、图1Of、图10g、图1Oh和图10i，阀座4
与阀针3侧壁(调节段)的横截面配合形状，内圈是阀针3侧壁(调节段)，外圈是阀座4调节 孔41，阀针3侧壁设有凹槽30，阀针3调节段的形状不仅仅限于圆柱体，也可以选择棱柱体 和非圆柱体。可以是椭圆柱体、四棱柱体、正三棱柱体、正四棱柱体、正六棱柱体、直线组合 棱柱体、直线与弧线组合柱体、弧线组合柱体。在这种情况下，阀针3的调节段没有旋转运 动，只有上下移动，阀针3就不再是整体化的结构而是组合式的结构。
[0075]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种调节阀，包括阀座，所述阀座内设有阀座孔，所述阀座孔内设有阀针，其特征在 于，所述阀针的侧壁上设有凹槽，所述凹槽能够改变流通面的大小。
2.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，还包括阀体和手柄，所述阀体上安装有 阀座，所述阀体内设有流通孔，所述阀针底部伸入所述流通孔内，所述手柄连接所述阀针。
3.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述阀针为圆锥体，所述圆锥体上的凹 槽的横截面积相等。
4.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述阀针为圆柱体，所述圆柱体上的凹 槽的横截面积从下到上逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于，所述阀针为棱柱体，所述棱柱体上的凹 槽的横截面积从下到上逐渐减小。
6.根据权利要求3或4所述的调节阀，其特征在于，所述凹槽在所述阀针侧壁上沿母线 排列或沿轴线方向排列。
7.根据权利要求3或4所述的调节阀，其特征在于，所述凹槽在所述阀针侧壁上以螺旋 形排列。
8.根据权利要求7所述的调节阀，其特征在于，所述阀针侧壁上设有两个凹槽。
9.根据权利要求8所述的调节阀，其特征在于，所述阀针侧壁上的凹槽对称排列。
10.根据权利要求1-5任一项所述的调节阀，其特征在于，所述凹槽的横截面为矩形、 扇形、三角形、椭圆形、双曲线形、抛物线形、梯形、直线与弧线组合形或弧线组合形。
【文档编号】F16K17/20GK103591351SQ201210398231
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2012年10月18日
【发明者】刘茯蔚, 赵曦, 赵强 申请人:北京熊川阀门制造有限公司