帶有曲折路徑的流體減壓裝置的製作方法
2023-04-26 10:05:06 1
專利名稱：帶有曲折路徑的流體減壓裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體能量分散裝置，尤其涉及應用曲折路徑技術的此類裝置。
背景技術：
在工業生產過程中的流體控制中，例如油和氣體管道系統、化學的生產過程等等，常常需要降低流體的壓力。可應用於此項工作的裝置有可調節的流量限制裝置如流量控制閥、流體調節器以及其它固定的流體限制裝置如擴散器、消音器，以及其它的背壓裝置。在其應用中的流量控制閥和/或其它流量限制裝置的用途可以是控制流率或其它過程可調變量，但是作為它的流量控制功能的一副效應，即這種限制不可避免地會引起壓力的下降。
目前用於降低流體壓力的一種裝置是應用一種曲折的流體流動路徑技術。在這項技術中，需要流體流通過一具有多個流體流動通道的裝置，每一個流體流動通道構造成當流體自裝置的進口向裝置的出口穿過時，流體流在一曲折路徑中多次改變方向。每一個曲折的流動路徑至少可分成兩支流曲折路徑。這些裝置通常被稱為「曲折路徑調整裝置″。
在目前使用的這些運用曲折路徑技術的曲折路徑調整裝置中，人們注意到它們有一些不足之處，這些不足之處會顯著地降低這些裝置所需的工作特性。
首先，在每一個曲折流動通道中的射流在馬上要被分開和改變方向進入一附加的兩支流曲折路徑或通道之前，在一角度方向會獲得一個顯著的動量。這導致了在兩個支流路徑之間的流量不平衡，在與射流馬上要被分開之前的射流動量較處於一直線上的支流通道中所含的流量比與射流馬上要進入分開的支流通道之前的射流動量不處於一直線上的那一個相聯的支流中所含的流量要大。這種質量不平衡的射流造成了更大的噪音並降低了曲折路徑調整裝置的效率。
另外，在每一個流動路徑或支流路徑中的射流的出口段處，曲折路徑調整裝置這種固有的設計導致了出口射流相互碰撞，從而造成了額外的系統噪音。
圖2示出了一種現有技術中的曲折路徑調整裝置中的圓盤30。圓盤30包括一空心的中心部分32以及一環狀周邊34。多個曲折流動路徑設置在空心的中心32與環狀周邊34之間。在圓盤30上，在一圓盤面上形成有多個細分的和確定的流動通道36，在這些通道中來自圓盤中心的流體流從空心的中心32進入通道36，並且在遇到分開的支流段38之前，流體流需通過若干連續的直角轉彎——也就是如圖2中沿圓周的順時針方向、直徑方向、圓周的逆時針方向以及直徑方向等等。在每一個分開的支流段38中，流量被分成兩個部分，每一股流量還需要經過若干個直角的方向改變直到最後在出口段40a和40b作為一出口射流離開。
在圖2所示的現有技術中的曲折流徑圓盤30中，可以看到在出口40a處的射流會發生向直徑方向的右轉，進入出口時帶有一個向左的動量，然而在出口42b處的射流會發生向直徑方向最後的左轉，進入出口時便帶有一個向右的動量，這便導致了射流在相鄰的各出口40a、40b處碰撞並增加了系統的噪音。在出口段處射流同樣的碰撞，例如會發生在相鄰的出口段40b和44a處，以及圍繞著現有技術中的圓盤30的整個的周邊上，同樣還會發生在一堆圓盤中的各個的圓盤重疊的出口段間。
另外可以看到，當射流馬上要進入每一個通道36中的分開的支流段38之前，流量的動量是沿圖2中右圓周方向或順時針方向的，這樣動量就趨向於使得攜帶進入分開的支流段38的右向段中的流量比流體流的另一段或向左(逆時針方向)方向的流量多。
在需提供低噪音的情況下，在目前使用的曲折路徑調整裝置中的上述和其它的一些不足會顯著地降低這些裝置的效率。因此，就需要消除上述不足，提出曲折路徑調整裝置的其它改進方法，從而使這些裝置可以提高降低噪音的特性。
發明內容
根據本發明的原理，提供了一種改進後的曲折流動路徑型的流體減壓裝置。尤其，根據本發明的改進後的流體減壓裝置包括多個帶有沿縱軸對齊的周邊與空心中心的層疊圓盤。每一圓盤包括多個各自的流體流通道，它們從位於圓盤空心中心處的通道入口向位於圓盤周邊處的通道出口延伸。
圓盤中的每一個各自的流體流通道包括由至少兩個流動方向突然改變確定的一曲折流動路徑，此路徑終止在圓盤周邊。提供了一種可用於指引每一流動路徑中的各流體流的方向裝置，從而基本保持從各流動出口流出的流體流相互的獨立，由此避免不希望出現的諸出口流動的碰撞。
每一曲折流動路徑可分成兩個或更多個終止在圓盤周邊上的各自的支流出口處的支流路徑。設置了一種可使支流路徑具有相同的流體質量流量的裝置，從而平衡了通向各支流出口的每一支流路徑中的流體的質量流量。
較佳的是，圓盤周邊上的每一流動出口相互間被分隔成基本相等的距離。另外較佳的是，圓盤周邊上的每一流動出口被分隔成離圓盤堆中相鄰圓盤上的各流動出口距離基本相等。同樣，在帶有多個層疊圓盤和通過層疊圓盤延伸的曲折流動路徑的流體減壓裝置中，在層疊圓盤周邊上流動出口處設有流動路徑定向裝置，以防止流出的出口流動間的碰撞。
還設有一種用來減少從流動出口的射流至裝置閥體壁上的衝擊的裝置，例如一含有減壓裝置的流量控制閥。其它改進可以包括與曲折路徑或直(或反向錐形)出口結合的大的充氣腔室。整個籠(cage)形的減壓裝置可以做得更加緊湊，同時這也可以幫助減少從流動出口流出的射流對閥體壁的衝擊。另外，流動通道可以被轉改成結合一區域，使若干獨立的流動通道結合與延續曲折路逕到流動出口，從而大大地增加了出口處的流動擴張區域，由此降低了出口流動的速度。
本發明的新穎性將以所附的權利要求書中的特性加以闡述。根據以下描述並結合附圖可對本發明有更好的理解，在不同的附圖中相同部分用相同的標號表示，下列附圖分別是圖1是表示含有調整成若干層疊圓盤形的一閥的一流體控制閥的剖示圖，其中層疊圓盤形成根據本發明的曲折流動路徑型的流體減壓裝置；圖2是折斷的現有技術圓盤的局部平面圖，其中示出了從圓盤中心到圓盤周邊的多個曲折的流動通道；圖3(a)是示出了根據本發明圖1中若干層疊圓盤中之一個中改進後的曲折流動路徑的示意圖，它具有可防止射流碰撞一流動矯直的出口；圖3(b)是示出了本發明的改進後的曲折流動路徑圓盤的另一種實施例的示意圖，其中轉彎的次序被重新定向和隔開以促成的平行(但不是直徑的)出口射流，從而避免射流碰撞；圖4(a)、4(b)和圖4(c)是表示本發明的另一種實施例的示意圖，它具有用於在每一個支流路徑中平衡流體流量的改進了的圓盤通道的結構；以及圖5是表示本發明的曲折流動路徑圓盤的另一種實施例的示意圖。
具體實施例方式
以下將參照圖1說明根據本發明的原理的曲折路徑型的流體減壓裝置。本發明的曲折路徑調整裝置為一具有多個層疊圓盤以及安裝在一流體控制閥12內的閥籠10的形式，流體控制閥12包括具有流體進口16、流體出口18以及通過閥體的連接通道20的閥體14。
在閥體通道20內安裝有一座圈22，並與閥控制構件24配合工作從而控制流入內部以及通過閥籠10的外部的流體。可以通過一個傳統的安裝裝置例如籠保持器26以及與閥的閥帽部分配合的安裝螺栓28以一種常規的方式將閥籠10保持在閥內。
現參照圖3(a)，其中示出了根據本發明所構造出的一通道46，它設置在圖1中的若干層疊圓盤10中的一圓盤48的一表面上。通道46設有用於流體從進口50處的圓盤中心通過一分開的支流段52流向各支流出口54a、54b的一曲折路徑。如圖3(a)可見，通過通道46的流體流在進入分開的支流段52之前改變了六次方向。而後，每一支流從各自的出口54a、54b離開之前在支流段中突然地改變六次方向。在每一出口54a、54b的端部處設有一收斂的斜面或向內部限制的錐形段56，它可以使流體趨向於集中，從而通過各自的出口54a、54b的流動出口變直。通過錐形段56矯直的流量使從每一個支流路徑流出的射流相互間保持基本的獨立，此後從各自的支流出口流出，由此可基本地防止不需要的流出的流體的碰撞以及減少噪音。出口54a、54b相互間充分隔開以防射流過早的合併。
為了避免支流路徑射流的碰撞，並由此相互保持獨立以及避免增加系統的噪音，除圖3(a)的實施例以外，圖3(b)中的實施例也提供了重新定向和隔離開的出口。圖3(b)示出了一圖盤58，它具有通道60以及分別在支流出口64a、64b終止的一分開的支流段62。在每一個出口64a、64b處，出口之間設有一專門的間隔各自的一壁段66a、66b，此壁段趨向於使在支流出口處的各流體流避免碰撞，從而使它們保持基本相互獨立的運行。
如圖2所示的現有技術中的圓盤30中的流量的不平衡是由在流動通道分開處設置的通道形狀有利於一個路徑引起的。圖4(a)、4(b)以及圖4(c)示出了本發明中的三種實施例，應用這些實施例可以使通過圓盤通道的流體流量達到一個更好的平衡。
圖4(a)示意地示出了具有的通道70的一圓盤68，此通道在通向一分開的支流段72的方向上有多個突然的流動方向的改變，而支流段72在最終通向各自支流出口74a、74b的方向上含有若干更多的突然的流動方向的改變。在分開的支流段72的進口處設有一障礙物，其用意在於確定了比相應的支流通道76b更受限制的相應的支流通道76a。這個更受限制的支流通道76a位於更大的分開質量流量的流出通道70的路徑中。
例如在圖4(a)中，在通道70的流體流突然改變了六次方向——最初向下，接著向右，而後向上，再向右，再向下以及最後向右，這樣當最後的流體流離開通道70而開入支流通道72時，流體流中更多的質量是在向更受限制的支流通道76a的向下流量動量方向中的。由於上部的支流通道76b不如相對的支流通道76a那樣受限制，通過通道76b的流動區域比通過通道76a的流動區域更大，從而趨向於使位於通道76a、76b後的分開支流通道中的質量流平衡。
由於圓盤68是環形的，上述在通道70中的方向的改變也可以被描述為在徑向改變進入分開的支流段72之前，流量的方向最初地改變到一個圓周的方向上，然後徑向向外，然後沿圓周上的一個相反的方向，然後徑向向外，然後沿圓周上的第一個方向。因此，為了平衡質量流並由此降低系統的噪音，圖4(a)中的實施例改變了分開的支流通道76a和76b的流動面積。
在圖4(b)的圓盤78中，在通道80和一分開的支流段82之間設有一流動矯直段84。在流動矯直段84的端部，設有一向內的錐形段86，它可以集中流量並當流動進入分開的支流段82時可使流動變直。由於離開矯直段84並進入分開支流段82的流動趨向於直線運動，從而可進一步平衡通向支流出口88a、88b流體流的質量。
在圖4(c)的實施例中，圓盤90設有一通道80、流動矯直段84以及通向含有推力反向裝置92的一分開支流段91的一錐形的端部86。在這種實施例中，不僅可以使流體流量的質量更好的平衡，並且可以使壓力明顯下降。
在圖5的另外一種實施例中，圓盤94被設計成在若干層疊圓盤10的一半上的所有的出口射流，例如出口95取向於一個方向，而在若干層疊圓盤的另一半上的出口96取向於相對的方向，從而當射流離開流動出口時可避免射流的碰撞(除了在最後象限上最少的碰撞)。這種方法具有的額外的好處是，若干層疊圓盤10可以在閥體14中定向，這樣就不會有從流動出口例如96、98流出的射流的直接擊中在最小間隙位置閥體壁，從而減少了射流/閥體壁的衝擊。如果需要，可以在有少數幾個出口射流趨向於碰撞的最後一個象限使用上述的流動矯直技術。
應該注意還可提出其它用於改進現有的曲折路徑調整裝置的實施例。例如，圓盤通道可包括具有曲折路徑或筆直的(或反向的)錐形出口的大型充氣室。通過消除了許多由於如圖2所示的先前的籠上在點97、98之間形成的多餘的進口段而浪費的空間，由若干層疊圓盤形成的整個籠可以比先前的曲折流動路徑籠做得更緊湊。這可以幫助減少射流/閥體壁的衝擊。流動通道還可以改變為包括一個區域，它允許獨立的流動通道結合併延續曲折的路徑至出口。這種實施例將大大增加流動的擴張區域。當然可以意識到通過結合無論是一個、兩個或更多個這些實施例都可獲得比先前的曲折流動路徑裝置在噪音性能上的有顯著的改進。
上述詳細的描述僅用於清晰地理解本發明，而不起不必要的限制，對於本技術領域訓練有素的人而言顯然還可有其它的變化。
權利要求
1.一種流體減壓裝置，它包括多個帶有沿縱軸線對齊的周邊與空心中心的層疊圓盤；每一個圓盤具有多個各自的流體流動通道，這些通道從圓盤空心中心處的一個通道入口向圓盤周邊處用於出口流動的一個通道出口延伸；各個流體流動通道均包括一曲折流動路徑；所述的流體流動通道包括在所述通道出口處的流動路徑定向裝置，它使出口處的流量定向，從而基本避免從各通道出口處流出的各出口流之間發生碰撞。
2.如權利要求1所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，所述的流動路徑定向裝置包括獨立的流動路徑裝置，它使從每一個通道出口流出的各流體流相互間保持基本獨立，
3.如權利要求2所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，在圓盤周邊上的每一個通道的出口相互間隔開的距離基本相等。
4.如權利要求3所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，在圓盤周邊上的每一個通道的出口離開圓盤堆中相鄰的圓盤上各自的通道出口所隔開的距離基本相等。
5.如權利要求2所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，所述獨立流動路徑裝置包括在各個通道出口的端部處均有一向內的錐形段，錐形段用於矯直從各通道出口流出的各出口流。
6.如權利要求2所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，所述獨立流動路徑裝置包括被專門隔開的各通道出口，使得從各通道出口流出的各出口流動相互間保持基本的獨立。
7.如權利要求1所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，在所述通道出口處的所述流動路徑定向裝置以繞所述圓盤邊緣的同一個方向引導出口流動。
8.如權利要求1所述一種流體減壓裝置，其特徵在於，在所述通道出口處的所述流動路徑定向裝置繞圓盤周邊的一半以一個方向引導各出口流動(a)，而繞圓盤周邊的另一半以第二個相對的方向引導(b)。
9.如權利要求8所述的一種流體減壓裝置，其特徵在於，包括在選定的通道出口處，所述流動路徑定向裝置包括獨立的流動路徑裝置，可使從所述選定的通道出口流出的各流體流相互間保持基本獨立。
10.一種流體減壓裝置，它包括多個帶有沿縱軸線對齊的周邊與空心中心的層疊圓盤；每一個圓盤具有多個各自動流體流的通道，這些通道從圓盤空心中心處的一個通道入口向在圓盤周邊處的通道出口延伸；各個流體流動通道均包括由至少兩個流動方向的突然變化確定的一曲折流動路徑以及一分開的支流段，其中至少一個流體流分成終止在圓盤周邊處的各支流出口處的兩支流路徑；以及質量流量平衡裝置，使支流路徑具有相同的流體的質量流量，從而平衡通向各支流出口的各支流路徑中的流體的質量流量。
11.如權利要求10所述的流體減壓裝置，其特徵在於，所述的質量流量平衡裝置包括位於一個支流路徑中的限制裝置，它用於改變各支流路徑的流動面積從而平衡質量流量。
12.如權利要求10所述的流體減壓裝置，其特徵在於，所述的質量流量平衡裝置包括位於直接毗鄰並在分開的支流段之前的所述通道中的一流動矯直段。
13.如權利要求12所述的流體減壓裝置，其特徵在於，所述的流動矯直段包括一在內部的錐形端部。
14.如權利要求10所述的流體減壓裝置，其特徵在於，在直接毗鄰內部的錐形端部的分開的支流段中包括一流動推力反向裝置。
15.如權利要求10所述的流體減壓裝置，其特徵在於，包括獨立的流動路徑裝置，此裝置使得從各支流路徑流出的各流體流從各支流出口流出時相互間保持基本獨立。
16.一種流體減壓裝置，它包括多個帶有沿縱軸線對齊的周邊與空心中心的層疊圓盤；多個各自的流體流通道，這些通道確定了通過所述若干層疊圓盤的曲折的流動路徑，各路徑從層疊圓盤空心中心處的通道入口向位於層疊圓盤的周邊處的、用於出口流動的通道出口處延伸；以及所述流體流通道包括在所述的通道出口處的流動路徑定向裝置，它指引出口流量的方向以基本避免從所述層疊圓盤的周邊處的各通道出口流出的各出口流量間的碰撞。
全文摘要
一種在若干層疊圓盤中帶有曲折流動通道的流體減壓裝置。通過定向的流動通道使流體流動出口保持獨立,從而避免了流出的流體的碰撞。流動矯直段包括在流體流動出口(54a、54b)處的一向內的錐形的端部(56)。曲折流動通道(46)分成可平衡支流通道間的質量流量的至少兩分支通道。
文檔編號F15D1/02GK1350625SQ00807614
公開日2002年5月22日 申請日期2000年4月17日 優先權日1999年5月18日
發明者M·W·麥卡蒂, T·A·朗, D·P·格思曼, P·J·謝夫布赫 申請人:費希爾控制產品國際公司