可调节动态平衡阀的制作方法

本发明涉及一种阀门，特别是涉及可调节动态平衡阀。

背景技术：

在流体输配异程管网变流量水系统中，实际设计时往往只考虑最不利环路的阻力计算，当系统最不利结点的作用压力得以保证的同时，其它结点的作用压力可能远大于设计值，导致系统的水力失调。而水泵的选型过大或不当也会导致运行流量偏离设计值，管网水力不平衡的结果是造成能源的大量浪费、运行噪声的增加和设备使用寿命的缩短。为了减轻或消除这种管网不平衡现象，需要对系统不断进行调试，但这种调节是滞后的，其结果是实际使用时系统随时存在不平衡现象。动态平衡阀即是解决以上问题的产品。目前，动态平衡电动调节阀存在调节不精确、体积大、噪音大、结构复杂、安装不便的缺点，且存在阀体的内部结构的平衡调节能力容易失效及需要配备较大功率的执行器等问题。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种可调节动态平衡阀，有效解决上述同类产品的缺陷，成本低，效果好，可主要应用于建筑暖通空调系统及工业或民用流体管网输配系统上，以控制流经设备及用户的流体流量，达到管网动态流量平衡、实时调节、节约能源的目的。

本发明的技术方案是：

可调节动态平衡阀，包括上盖、下盖、位于上盖和下盖之间、且与上盖及下盖紧固在一起的阀体、以及位于阀体内部的阀胆；所述阀胆包括与阀体同轴心的流量调节单元和位于流量调节单元下方的流量平衡单元，其特征在于：

所述流量调节单元包括由上至下中心同心的阀轴、阀轴托片、调节筒和外套筒的上部；

所述阀轴自上而下穿过上盖及阀轴托片，阀轴的中部有向外水平突出的台阶，所述阀轴托片从上盖的下方通过螺钉与上盖固定连接，且将所述台阶卡紧在所述阀轴托片与上盖之间，将阀轴竖直方向固定在上盖上，阀轴的上部通过密封圈与上盖密封连接，使阀轴只能沿阀体的中心轴线转动，而不能进行竖直方向的移动；阀轴的下部外壁为梯形螺纹；

所述调节筒包括中空的外层调节筒和内层调节筒，内层调节筒的筒壁的底部通过圆环状底板与外层调节筒的中部的筒壁固定连接，使外层调节筒和内层调节筒连接成为一体，圆环状底板上均匀开有多个可供流体通过的通孔；阀轴的下部与内层调节筒的内壁上的梯形螺纹螺纹连接；外层调节筒的外壁的下部均匀设有多组向外突出的导向凸起；

所述外筒套自上而下分为顺序连接的上部、中部和下部；所述上部的筒壁均匀开有多个沿筒壁上下方向的开槽，以供流体通过所述开槽进入外套筒内；外层调节筒的每组导向凸起伸入一开槽内，调节筒向下移动可伸入外筒套的上部，每组导向凸起的外缘沿着其所伸入的开槽的槽壁做竖直方向的上下移动；阀轴的转动带动调节筒沿着阀体的内壁及外套筒的上部的内壁上下运动，调节筒伸入外套筒的上部使外层调节筒的筒壁遮挡开槽，改变开槽的可供流体通过的面积，从而调节通过的流体的流量；外套筒的上部的内筒壁的底部向内倾斜突出，形成延伸部；调节筒的底面为自上而下向内倾斜的斜面，调节筒的底面与外套筒的上部的所述延伸部接触时形成线密封的配合；

所述流量平衡单元包括自上而下包括平衡端盖、外套筒的中部和下部、弹簧、感压筒及阀胆底盖；

在所述上盖、调节筒、外套筒的上部和平衡端盖之间围成上阀腔；

在所述平衡端盖、外套筒的中部、外套筒的下部及阀胆底盖之间围成下阀腔；

所述阀胆底盖与所述下盖围成平衡调节腔；

所述平衡端盖在外套筒内，从下方与所述外套筒的上部的延伸部及中部的上端内壁螺纹连接；所述平衡端盖的盖顶部为板状，其中心为供流体通过的大通孔，周围均布多个供流体通过的小通孔；所述大通孔的孔壁向下延伸，形成上环状壁；

阀胆底盖在外套筒内，从下方与所述外套筒的下部的内筒壁螺纹连接，且被夹在下盖及外套筒的下部之间；阀胆底盖上均布上下贯通的圆孔，以供流体通过；

外套筒的中部的筒壁上均匀开有多个供流体通过的开口；

感压筒在所述下阀腔内，位于阀胆底盖的上方，其外壁沿外套筒的下部和中部的筒壁上下移动；

垂直于感压筒的底板设有与所述底板固定连接成为一体的向上阀腔内突出延伸的下环状壁，所述上环状壁与下环状壁对称设置，且所述上环状壁的外径与下环状壁的外径相同；

所述弹簧位于所述下阀腔内，其两端分别外套与所述上环状壁与下环状壁的外壁上，所述感压筒向上或向下移动时，压迫或拉伸所述弹簧；

入水腔的阀体上有阀体导压孔，所述阀体导压孔与下盖上的下盖导压孔连通，从而使入水腔与平衡调节腔连通。

进一步地，所述导向凸起有3组，每组一对。

进一步地，所述外套筒一体成型。

进一步地，所述外套筒的上部的开槽为长方形。

进一步地，所述外套筒的中部的开口为长方形。

进一步地，所述阀轴的上端部与多回转的电动执行器或手动执行器连接。

进一步地，所述上盖、下盖和阀体由铸铁铸造制成。

进一步地，所述阀胆由金属材料制成。

再进一步第，所述阀胆由黄铜或不锈钢制成。

本发明的可调节动态平衡阀的主要优点是：

1.本发明的可调节动态平衡阀将阀门调节功能与流量平衡功能结合，可方便调节、设定阀门流量，同时使阀门开度一定时不因系统压力的变化而改变通过阀门的流量。

2.本发明的可调节动态平衡阀的阀胆构件包括外筒、平衡端盖、弹簧、感压筒、阀胆底盖，可在阀体外组装完成。这样就简化了阀体内的安装，减少了对阀体的尺寸要求，同时有利于阀门的检修和内部部件更换。

3.本发明的阀胆式结构使得阀门内部的结构紧凑，减小了阀体的体积和重量。

4.本发明的调节筒的底端圆角和外筒的斜面配合形成线密封的配合，使得阀门可完全关断。

5.本发明的可调节动态平衡阀的流量调节单元，采用螺旋传动的结构，阀轴转动一圈，调节筒向下或向上移动较小的距离，即只发生很小的流量变化，这就增加了阀门的调节精度。

6.本发明的流量调节单元的螺旋传动的结构使得调节阀门所需的扭矩减小，方便阀门的调节操作，并减少了执行器、手柄的成本。

7.本发明的整个阀胆全部采用金属材料（黄铜或不锈钢），不易发生腐蚀和变形。

8.本发明的水流的过流孔设置均匀、对称，阻力系数很小，阀门产生的噪音小。

9.本发明的过流孔总面积较大，可得到较大的流量。

10.本发明的流量平衡单元通过感压筒两侧的压力比较，移动感压筒的位置，自动改变不同压力下的阀门开度，实现流量的平衡。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的阀腔压力示意图;

图3为本发明的阀轴的结构示意图;

图4为本发明的调节筒的结构示意图;

图5为图4的主视图;

图6为图4的俯视图;

图7为图6的a-a方向的剖视图;

图8为本发明的外套筒的结构示意图;

图9为图8的主视图;

图10为图9的a-a方向的剖视图;

图11为本发明的平衡端盖的结构示意图;

图12为图11的的俯视图;

图13为图11的主视图;

图14为图13的a-a方向的剖视图;

图15为本发明的阀胆底盖的结构示意图;

图16的为图15的的主视图;

图17为图15的的俯视图;

图18为图15的仰视图。

图号说明

1、阀轴2、阀轴密封圈3、阀轴密封圈4、上盖5、阀轴托片6、螺钉7、螺钉8、o型圈9、阀体10、o型圈11、调节筒12、o型圈13、外套筒14、o型圈15、平衡端盖16、弹簧17、感压筒18、o型圈19、o型圈20、阀胆底盖21、下盖22、螺钉23、o型圈24、上部25、中部26、下部27、台阶28、外层调节筒29、内层调节筒30、隔板31、通孔32、导向凸起33、开槽34、延伸部35、上阀腔36、下阀腔37、平衡调节腔38、大通孔39、小通孔40、上环状壁41、过流孔42、开口43、底板44、下环状壁45、入水腔46、阀体导压孔47、下盖导压孔48、出水腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-18所示的本发明的可调节动态平衡阀，可调节动态平衡阀，包括上盖4、下盖21、位于上盖4和下盖21之间、且与上盖4及下盖21紧固在一起的阀体9、以及位于阀体9内部的阀胆；阀胆包括与阀体同轴心的流量调节单元和位于流量调节单元下方的流量平衡单元。

本发明的上盖4和下盖21分别通过都是通过螺钉7和螺钉22固定密封连接到阀体9上。

本发明的流量调节单元包括由上至下中心同心的阀轴1、阀轴托片5、调节筒11和外套筒13的上部24。

阀轴1自上而下穿过上盖4及阀轴托片5，阀轴1的上部通过阀轴密封圈2、3与上盖4密封连接，阀轴的中部有向外水平突出的台阶27，阀轴托片5从上盖4的下方通过螺钉6与上盖固定连接，且将台阶27卡紧在阀轴托片5和上盖4之间，将阀轴1竖直方向固定在上盖4上，使阀轴1只能沿阀体9的中轴线转动，而不能进行竖直方向的移动；

阀轴1的下部外壁为梯形螺纹。

调节筒11包括中空的外层调节筒28和内层调节筒29，内层调节筒29的筒壁的底部通过圆环状底板30与外层调节筒28的中部的筒壁固定连接，使外层调节筒28和内层调节筒29连接成为一体，圆环状隔板30上均匀开有多个可供流体通过的通孔31；阀轴1的下部与内层调节筒29的内壁上的梯形螺纹螺纹连接；

外层调节筒28的外筒壁的下部均匀设有多组向外突出的导向凸起32；

外筒套13自上而下分为顺序连接的上部24、中部25和下部26。本例中，，外套筒一体成型。

外筒套13的上部24的筒壁均匀开有多个沿筒壁上下方向的开槽33，以供流体通过开槽进入外套筒内。

外层调节筒的每组导向凸起伸入一开槽33内。

本例中，导向凸起有3组，每组一对，故调节筒11的下部共有6个导向突起。本例中，外套筒13的上部带有6条竖直方向的开槽，调节筒11的下部的导向突起，每两个一组，在外套筒13的上部的三条开槽内只能沿着槽壁做竖直方向的上下移动，同时限制了调节筒12的轴向转动。

外套筒13的上部24的开槽有三个作用，一是限制调剂筒11的轴向转动；二是起到导向作用，使调节筒11的3组导向突起分别在外套筒13的上部24的三条开槽内沿着槽壁做竖直方向的移动，每组突起之间的夹角为120°，这样使调节筒11的移动平稳，震动小；三是通流作用，流体通过阀体9的入水腔45后，再通过这6条开槽进入阀腔的内部。

顺势针转动阀轴1，因调节筒11不能发生轴向的转动，调节筒11会沿着阀体的内壁及外套筒13的上部24的内壁向下运动，调节筒11向下移动可伸入外筒套的上部，调节筒伸入外套筒的上部使外层调节筒的筒壁遮挡开槽，改变开槽33的可供流体通过的面积，从而调节通过的流体的流量。

外套筒的上部24的内筒壁的底部向内倾斜突出，形成延伸部34。调节筒的底面为向内倾斜的斜面，调节筒的底面与外套筒的上部的所述延伸部接触时形成线密封的配合。

随着调节筒11位置的上下变化，使得外套筒13的上部6条开槽的露出面积发生变化，即实现阀门的开关及流量调节。当调节筒11移动到最上部，即调节筒11的顶端与阀轴托片5接触时，开槽露出的面积达到最大值，阀门此时的通流能力最强，即达到流量的最大值。当调节筒11移动到最下部，调节筒11底端的圆角与外套筒13内侧的延伸部34的斜面接触，形成线密封时，开槽露出的面积为0，此时实现阀门的关断。调节筒11停在中间位置时即得到相应的中间流量。

本例中，调节筒11的圆环状隔板30上均布的圆形通孔31有六个，其目的是让水流入调节筒11与上盖4之间围出的空腔，以平衡圆环状隔板30两侧的压力，防止隔板单侧受流体压力，长期处于额外压力的作用下。

本发明的流量平衡单元包括自上而下包括平衡端盖15、外套筒的中部25、外套筒的下部26、弹簧16、感压筒17及阀胆底盖20。

在上盖4、调节筒12、外套筒的上部24和平衡端盖15之间围成上阀腔35；

在平衡端盖15、外套筒的中部25、外套筒的下部26及阀胆底盖20之间围成下阀腔36；

阀胆底盖20与下盖21围成平衡调节腔37；

平衡端盖15在外套筒13内，从下方与外套筒的上部24的延伸部34及中部25的上端部的内壁的螺纹螺纹连接；平衡端盖15的盖顶部为板状，其中心为供流体通过的大通孔38，周围均布多个供流体通过的小通孔39；大通孔38的孔壁向下延伸，形成上环状壁40；

阀胆底盖20在外套筒13内，从下方与外套筒的下部26的内筒壁螺纹连接，且被夹在下盖21及外套筒的下部之间；阀胆底盖20上均布上下贯通的过流孔41，以供流体通过；

外套筒的中部25的筒壁上均匀开有多个供流体通过的开口42；

感压筒17在下阀腔36内，位于阀胆底盖的上方，其外壁沿外套筒的下部26和中部25的筒壁上下移动；感压筒17的上下移动使感压筒的筒壁遮挡外套筒的中部的开口，改变开口的可供流体通过的面积，从而调节通过的流体的流量。

感压筒17向上移动时，则减小外套筒13的开口42的可供流体通过的面积，即减小了阀门的过流能力。感压筒17向下移动时，则增大外套筒13的可供流体通过的面积，即增大阀门的过流能力。

垂直于感压筒的底板43设有与底板43固定连接成为一体的向上阀腔内突出延伸的下环状壁44，上环状壁40与下环状壁44对称设置，且上环状壁的外径与下环状壁的外径相同。

弹簧16位于下阀腔36内，其两端分别外套在上环状壁40与下环状壁44的外壁上，感压筒向上或向下移动时，压迫或拉伸弹簧16；

入水腔45的阀体上有阀体导压孔46，阀体导压孔46与下盖上的下盖导压孔47连通，从而使入水腔45与平衡调节腔37连通。

水流流过经过阀体9的入水腔45及外套筒13的上部24的开槽33后，进入上阀腔35，再流过平衡端盖15上的大通孔38和小通孔39，进入下阀腔36内，此时，上阀腔内的水流的压力p2。同时，入水腔45内的部分水流通过阀体9上的阀体导压孔46、下盖21上的下盖导压孔47进入平衡调节腔37，再通过阀胆底盖20上的过流孔41进入阀胆底盖与感压筒之间的空间，水流经阀胆底盖20上均布圆孔，在感压筒17下侧可产生均布的压力，此部分水流的压力仍约等于阀门的入水腔的压力p1。于是在感压筒17的底板43的上下方形成不同的压力，底板43的上方为下阀腔压力p2，下侧为入水压力p1。同时由于弹簧16的力的作用，维持一个力的平衡，即p1=p2+p弹簧。当系统产生压力波动时，平衡被打破，如p1增大时，作用在感压筒17下测的力增大，感压筒17向上运动，减小阀腔结构空间，p2随之增大，达到新的平衡。反之亦然。

本例中，在阀轴与上盖通过密封圈2、3密封连接。

本例中，上盖与阀体通过o型圈8密封连接。

本例中，调节筒与阀体通过o型圈12密封连接。

本例中，外套筒与阀体通过o型圈10、14密封连接。

本例中，阀体与下盖通过o型圈19、23密封连接。

本例中，感压筒与外套筒通过o型圈18密封连接。

上述密封圈及o型圈的使用，可有效防止流体向阀门外部泄漏。

本例中，外套筒的上部的开槽为长方形；

本例中，外套筒的中部的开口为长方形；

本例中，阀轴的上端部与多回转的电动执行器电动或手动执行器连接，实现电动控制或手动控制；

本例中，上盖、下盖和阀体由铸铁铸造制成。

本例中，阀胆由金属材料制成；

本发明的可调节动态平衡阀的流量调节单元，采用螺旋传动的结构，阀轴转动一圈，调节筒11向下或向上移动较小的距离，即只发生很小的流量变化，这就增加了阀门的调节精度。螺旋传动的结构使得调节阀门所需的扭矩减小，方便阀门的调节操作，并减少了执行器、手柄的成本。

本发明的可调节动态平衡阀的流量平衡单元可以平衡系统压力波动，使通过阀门的流量不受系统的影响，在阀门工作压差范围内，任一开度位置其流量都是唯一和恒定的，即保证通过阀门的流量值完全由阀门的开度决定。同时该阀门集合了调节流量的功能，可精确调节管路流通的流量。调节功能与平衡功能相结合，得到较理想的控制效果，可方便调节、设定阀门流量，同时使阀门开度一定时不因系统压力的变化而改变通过阀门的流量。

本发明的可调节动态平衡阀采用阀胆式的结构，整个阀胆构件包括外套筒13、平衡端盖15、弹簧16、感压筒17、阀胆底盖20可在阀体外组装完成。这样就大大简化了阀体内的安装，减少了对阀体的尺寸要求，同时有利于阀门的检修和内部部件更换，这种阀胆式结构使得阀门的内部的结构更加紧凑，减小了阀体的体积和重量。整个阀胆可全部采用金属材料如黄铜或不锈钢制成，不易发生腐蚀和变形。

本发明的可调节动态平衡阀的可供水流通过的过流的总面积较大，可得到较大的流量，且过流均匀、对称，阻力系数很小，阀门产生的噪音小。

综上所述，本发明的可调节动态平衡阀结构合理，成本低，效果好，可主要应用于建筑暖通空调系统及工业或民用流体管网输配系统上，以控制流经设备及用户的流体流量，达到管网动态流量平衡、实时调节、节约能源的目的。

上述仅对本发明中的具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。