低流阻零泄漏控制阀的制作方法

本实用新型属于调节阀技术领域，具体涉及一种低流阻零泄漏控制阀。

背景技术：

调节阀作为工业流体控制元件应用广泛，产品种类多，要求对流体精确控制和严密的切断，现代化工厂对能源的消耗要求越来越严格，对终端控制元件所消耗的压力损失也要求越来越高，所以就要求阀门阻力系数越小越好，另外对阀门能起到严密的切断，避免不必要的能源浪费提出了更高的要求，现有的调节阀阀体采用s型流道设计，流体经过阀体内腔时要多次改变流体的流动方向，消耗了部分能量，并产生了压力损失，通常是通过阻力系数这个参数来衡量的，阻力系数数值越大，阀门产生的压力损失也就越大，另外一方面目前的调节阀密封采用线接触密封，密封的可靠性差，密封面容易被流体冲蚀密封性能会越来越差，如何减小调节阀的压力损失和提高阀门的泄漏等级也是阀门厂家所共同面对的难题之一。

技术实现要素：

本实用新型为了解决目前调节阀本身产生的压损大，密封可靠性差等出现的难题，提供一种低流阻零泄漏控制阀。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种低流阻零泄漏控制阀，包括：

阀体，所述阀体的内部同轴设有水平方向的进口流道和出口流道，所述出口流道内设有阀座，所述阀座朝向进口流道一侧的端面为斜平面；

用于连通或截断所述进口流道和出口流道的流量控制机构，所述流量控制机构包括设置在阀体内的套筒，所述套筒朝向阀座的一侧开设有阀座入口，套筒上错开所述阀座入口开设有调节窗口；所述阀座设有斜平面的一端经由阀座入口插入套筒内，位于阀座入口内的套筒的外壁与阀座入口的内壁相配合；还包括阀杆和与阀杆的底部连接的阀芯，所述阀芯位于套筒内，且所述阀芯的侧壁设有用于斜平面密封配合的阀芯斜平面；所述阀杆沿轴向相对阀体上下运动时，可带动阀芯同步运动，进而连通或截断所述进口流道和出口流道。具体的阀杆带动阀芯向下运动时阀芯斜平面与阀座的斜平面密封配合，进而截断出口流道，使阀门处于关闭状态；阀杆带动阀芯向上运动时阀芯斜平面离开阀座的斜平面，进而进口流道与出口流道连通，使阀门处于开启状态。

进一步的，所述阀芯上开设有贯通其上下端面的第一平衡孔。阀门全关过程中，阀芯通过第一平衡孔平衡阀芯上方腔体与阀芯下方腔体的压力，全关过程中，阀芯受到的推力始终为阀前压力乘以阀杆直径，比常规的阀门在全关状态下的阀芯受到的推力为阀座直径乘以阀前压力，阀门口径越大，相差也就越大，大约相差十倍以上。

进一步的，所述阀芯顶部端面开设有盲孔，所述盲孔内设有内螺纹，所述阀杆侧壁底部设有与该内螺纹相配合的外螺纹，所述阀杆底部插入盲孔中且与阀芯螺纹连接。

进一步的，所述阀体内还设有位于进口流道和出口流道之间的阀杆腔，所述套筒设于所述阀杆腔内，所述阀杆腔的顶部设有阀盖，所述阀杆的上端向上延伸并穿出阀盖。

进一步的，所述阀座周向设有环形凸缘，所述环形凸缘的前端端面与其配合的套筒的外壁相配合，所述环形凸缘的侧壁与出口流道的内壁相配合。

更进一步的，所述阀体在出口流道的内壁前端设有环形缺口，所述环形缺口与所述环形凸缘的外壁及套筒的外壁共同围成环形腔，所述环形腔内设有第一密封圈。更进一步的，阀座在环形凸缘后端的外壁与出口流道内壁形成环形密封腔，其内设有第二环形密封圈。

更进一步的，所述出口流道内还设有环形压板，所述环形压板外壁设有外螺纹，所述出口流道后部内壁设有与该外螺纹相配合的内螺纹，所述环形压板前端与阀座后端抵接。

更进一步的，所述套筒正下方的阀体内壁设有限位凹部(即阀杆腔的底部设有限位凹部)，所述套筒坐落在所述限位凹部内，套筒外壁与限位凹部内壁相配合，套筒位于调节窗口上方的部位与阀杆腔的侧壁配合。

进一步的，所述套筒的调节窗口可以为线性特性窗口，抛物线特性窗口，低噪音特性窗口等，可以组合使用也可以单独使用，来实现不同工况，介质，压力，场合，工艺要求下的精确。

当阀芯在套筒内孔向下移动的过程中，阀芯的斜平面与阀座的斜平面接触，并达到了密封的效果，因为阀芯设计有一斜平面导致外圆面缺失一部分，所以阀芯在套筒内移动的过程中导向性能就会下降，所以为了提高阀芯在套筒内孔内的导向稳定性，更进一步的，所述阀芯在阀芯斜平面上方设有导向部，所述导向部的外壁与所述套筒的内壁滑动导向配合。再更进一步的，所述导向部与阀芯一体成型。再更进一步的，所述阀芯顶部外侧设有环形缺口，所述导向部坐落在所述环形缺口内，所述导向部的内壁与环形缺口侧壁相配合，所述导向部上开设有贯通其上下端面的第二平衡孔，所述第二平衡孔与所述第一平衡孔一一对应。

进一步的，所述套筒位于调节窗口下方的侧壁开设有用于将套筒的内部与进口流道连通的通孔。该通孔用于当阀芯全部关闭状态下套筒外部的压力引入套筒内部，在经过阀芯的平衡块到套筒的上腔，使得套筒上腔压力和下腔压力平衡，此时阀芯上下端面压力平衡并相互抵消。

相比于现有技术，本实用新型所取得的技术效果为：本实用新型提供的低流阻零泄漏控制阀，其进口流道和出口流道同轴设置，即直通式，完全避免了间接流动和流向不必要的改变，最大限度地提高了单位直径的流通能力，大大的降低了噪音和紊流的形成。流体流动方向不改变，所以流阻系数低控制阀本身所产生的压力损失小。本实用新型采用楔面大平面密封(密封配合的阀芯斜平面和阀座的斜平面)，通过受力分析，执行机构只需要提供一小部分的密封力后(即对阀杆施加的向下的力)，流体的压力提供了绝大多数的密封力，密封面采用了平面密封，抗冲刷能力提高大大提高。采用压力平衡式结构，即阀芯始终处于流体的上游区域，全关状态下只是受到了流体的压力，压力越大，密封性越好，阀门打开时，根据受力分析，只需要较小的力，就可以使阀芯移动，在调节状态下阀芯不受介质的冲击力。抗气蚀性能好，即两次节流，第一次通过套筒窗口的流体相互对冲，消耗一部分能量，第二次通过阀芯与阀座之间的节流窗口再一次节流，所以两次节流降压，降低了发生汽蚀的风险。低成本，即采用直通式结构，阀门整体重量比同口径的重量减小了1/4，执行机构的推力比常规的小了一个等级，所以综合成本比常规的阀门成本减小1/4左右。

本实用新型结构调节阀解决了常规调节阻力系数高和密封性能不可靠的问题，做到了低的阻力系数和达到了严密的切断。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的结构示意图。

图2为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的结构示意图(图中箭头代表流体流动方向)。

图3为图2中a-a方向的剖视图。

图4为图3中阀体的结构示意图。

图5为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的套筒的结构示意图。

图6为图5中b-b方向的剖视图。

图7为图6中c-c方向的剖视图。

图8为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的阀座的结构示意图。

图9为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的阀座的右视图。

图10为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的阀座的左视图。

图11为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的阀芯与阀杆的装配图。

图12为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀开启状态下的流体流动示意图(图中箭头代表流体流动方向)。

图13为本实用新型具体实施例中的低流阻零泄漏控制阀的阀芯的结构示意图。

图中的附图标记为：1.阀体，101.进口流道，102.出口流道，103.阀杆腔，104.环形缺口，105.限位凹部，2.阀杆，3.阀芯，301.阀芯斜平面，302.第一平衡孔，303.导向部，4.阀座，401.斜平面，402.环形凸缘，5.阀盖，6.套筒，601.阀座入口，602.调节窗口，603.通孔，7.密封圈，8.密封圈，9.环形压板。

具体实施方式

本实用新型不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本实用新型的，或者凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本实用新型的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的具体实施例如图1至图13所示，一种低流阻零泄漏控制阀，包括阀体1、阀杆2和阀芯3。阀体1内同轴设有进口流道101、出口流道102和设置在进口流道101和出口流道102之间的阀杆腔103。入口流道的入口处设有入口法兰，出口流道的出口端设有出口法兰，阀杆腔的顶部设有阀体法兰，用于与阀盖连接。出口流道102内设有阀座4，阀座4朝向进口流道一侧的端面为斜平面401，斜平面401的下部向阀芯3的一侧倾斜，上部向背离阀芯3的一侧倾斜。阀杆腔103的顶部设有阀盖5，阀杆2的其中一端位于阀杆腔103内且与阀芯3连接，阀杆2的另一端经由阀盖5伸出，具体的阀盖5上开设有贯通其上下端面的导向孔，阀杆上部经由导向孔伸出，且与导向孔滑动导向配合。阀芯3的侧壁设有用于与阀座的斜平面401密封配合的阀芯斜平面301，且阀芯斜平面301与阀座的斜平面401密封配合时，调节阀处于关闭状态，阀杆2沿轴向相对阀体1上下运动时，可带动阀芯3同步运动，进而使调节阀在开启和关闭之间切换。调节阀在全关状态下阀芯3与阀座4的斜平面接触的力有如下几个方面组成，执行机构输出的推力通过阀杆作用到斜面上，此力量是固定不变的，另外一部分的力是流体压力作用在阀芯的外圆柱面上，最终的有效输出力为介质的压力乘以阀芯阀座接触面外圆为直径的面积，所以当介质的压力越大阀芯所受到密封力也就越大，所以密封性能也就越好，最终也就做到了金属密封零泄漏。当阀门需要打开时因为是斜面接触，阀芯和阀座可以迅速分理，没有摩擦力的产生，所以使用寿命高，密封性能可靠。

常规结构的套筒需要传递上阀盖螺栓施加给阀座的一个密封力，所以套筒是长时间受力，加上介质温度的交替变化，所以套筒容易变形最终影响阀门的使用性能，本实用新型的套筒在阀门内部只是受到上阀盖的一个轻微的压紧和固定，不参与阀芯阀座的密封，也传递阀门的内部密封力，所以该实用新型的结构使用性能和可靠性比常规的产品要高很多。

具体的，见图1和图3，阀体1整体设计为橄榄球型结构，阀体法兰中心轴线与入口法兰面和出口法兰面对称中心线有一偏移量e并且偏向出口侧位置(即出口法兰面与进口法兰面之间的距离的一半-阀体法兰中心轴线与出口法兰面之间的距离＝e，且e＞0)。阀芯3的主体结构为圆柱型结构，外表面设计有一斜面结构(即阀芯斜平面301)，阀芯斜平面301的倾斜角度与阀座端面的斜平面角度一致为2-3.5°。

阀芯3上开设有贯通其上下端面的第一平衡孔302，阀芯3的顶部端面的中部错开第一平衡孔302开设有盲孔，盲孔内设有内螺纹，阀杆2的侧壁底部设有与该内螺纹相配合的外螺纹，阀杆2的底部插入盲孔中且与阀芯3螺纹连接。

阀杆腔103内设有套筒6，套筒6的上部由阀杆腔内壁上部径向限位。阀芯3和阀杆2均位于套筒6内，所述套筒6的底部向下延伸至阀体1的底部内壁，所述套筒6朝向出口流道102一侧的侧壁上开设有阀座入口601，套筒6的侧壁错开所述阀座入口601开设有调节窗口602。阀座4的前部经由阀座入口插入套筒6内，阀座入口内的阀座外壁与阀座入口的内壁相配合，所述套筒位于调节窗口602下方的侧壁开设有用于将套筒6的内部与进口流道101连通的通孔603。具体的，出口流道内有一段螺纹结构，并与环形压板外螺纹配合使用，阀体法兰内孔设计为一直孔，上下孔直径一致，并与套筒6的外圆相配合使用，套筒6的正下方的阀体内壁设有限位凹部105，套筒6坐落在所述限位凹部105内，套筒6的外壁与限位凹部105的内壁相配合，限位凹部105的底部为平面结构，套筒底部坐落在底部平面上。

围绕所述阀座4的外壁设有环形凸缘402，环形凸缘402的前端端面与与其配合的套筒的外壁相配合，环形凸缘402的侧壁与出口流道102的内壁相配合。

阀体1在出口流道的内壁前端设有环形缺口104，环形缺口104与环形凸缘402的外壁及套筒6的外壁共同围成环形腔，环形腔内设有第一密封圈7。阀座4在环形凸缘后端的外壁与出口流道的内壁形成环形腔，环形腔内设有第二密封圈8。

出口流道102的后部设有环形压板9，环形压板9的外壁设有外螺纹，出口流道102的后部内壁设有与该外螺纹相配合的内螺纹，环形压板9的前端与阀座4的后端抵接。

阀芯在阀芯斜平面上方设有导向部303，所述导向部303的外壁与所述套筒6的内壁滑动配合。导向部303与阀芯3一体成型。阀芯3的顶部外侧设有环形缺口，所述环形缺口内坐落有导向环，所述导向环的内壁与环形缺口侧壁相配合，所述导向环上开设有贯通其上下端面的第二平衡孔，所述第二平衡孔与所述第一平衡孔一一对应，使用时，所述导向环用作所述导向部303。

更具体的，阀杆腔中轴线与出口流道的轴线垂直，且阀杆腔靠近出口流道设置。套筒、阀杆、导向部及阀芯均同轴设置。

本实施例的低流阻零泄漏控制阀在使用的过程中介质的流向见图12，通过流动示意图可以看出流体流动的过程中基本上没有改变方向，几乎沿着管道的轴线移动，也就完全避免了紊流的形成，进而大大的降低了流体噪音的产生，相比同类产品也最大限度地提高了阀门单位直径的流通能力，由于流体流动方向不改变，所以流阻系数低，阀门所本身产生的压力损失小。通过调节窗口602的精确调节，最终实现了控制阀的高精度调节，大流通能力，低流阻，零泄漏，低噪音等关键性能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。