專利名稱：一種具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種球閥，特別是一種具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥。
背景技術(shù)：
球閥因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、民用的各個(gè)領(lǐng)域。但是球閥在全開狀態(tài)時(shí)流通能力過大，幾乎沒有任何節(jié)流阻力。在很多場(chǎng)合因節(jié)約水資源、平衡水力管網(wǎng)系統(tǒng)等的應(yīng)用需要，必須對(duì)流過球閥的水流量必須進(jìn)行有效控制，使其自動(dòng)恒定在給定數(shù)值上。
目前公知的還沒有發(fā)現(xiàn)具有機(jī)械自力式自動(dòng)恒流量控制功能的球閥。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型提供一種利用機(jī)械自力式原理來恒定水流量的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥。
本實(shí)用新型為達(dá)到以上目的，是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的提供一種具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，包括球閥體和與球閥體相連的開關(guān)控制器，球閥體內(nèi)設(shè)有通道；在此通道內(nèi)設(shè)置自動(dòng)流量控制器。
作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)自動(dòng)流量控制器包括與通道相連通的殼體，襯套的上端與殼體相連通，襯套的下端與設(shè)有通孔的壓緊蓋相連；在殼體內(nèi)設(shè)置閥芯，閥芯的開口端與襯套的內(nèi)壁相密封地滑動(dòng)連接；閥芯的側(cè)面設(shè)有與開口端相連通的側(cè)通道，在閥芯與壓緊蓋之間設(shè)置彈性裝置。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)閥芯的上端面設(shè)有與開口端相連通的通孔。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)側(cè)通道的橫截面沿水流的方向逐漸增大。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)彈性裝置為高精度不銹鋼彈簧。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)開關(guān)控制器為機(jī)械手柄或電動(dòng)開關(guān)(電動(dòng)執(zhí)行器)。
本實(shí)用新型的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，是在現(xiàn)有球閥的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行有效改進(jìn)，將自動(dòng)流量控制器與普通球閥有機(jī)組合于一體，結(jié)構(gòu)加工簡(jiǎn)單、制造成本低。在球閥處于開通狀態(tài)時(shí)，水從通道的進(jìn)口流入殼體內(nèi)，再同時(shí)通過閥芯上端面的通孔和側(cè)面的側(cè)通道流入閥芯內(nèi)腔，再?gòu)拈y芯的開口端流出，再依次經(jīng)過襯套的內(nèi)腔、壓緊蓋上的通孔后，最后從通道的出口流出。隨著水壓的改變，閥芯在彈簧的彈力作用下能左右移動(dòng)。當(dāng)水壓很低時(shí)，閥芯上的整個(gè)側(cè)通道位于殼體內(nèi)，此時(shí)閥芯的通流面積最大；當(dāng)水壓逐漸升高時(shí)，閥芯向右移動(dòng)，此時(shí)只有部分的側(cè)通道位于殼體內(nèi)，因此閥芯的通流面積逐漸減?。粡亩鴮?shí)現(xiàn)閥門的定流量自動(dòng)控制功能。本實(shí)用新型的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥利用簡(jiǎn)單的機(jī)械自力式原理，使得流過球閥的水流量自動(dòng)恒定在設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，既不過流也不欠流，從而節(jié)約系統(tǒng)資源，降低閥門噪聲。


圖1是本實(shí)用新型的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照上述附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1給出了一種具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，包括球閥體1和與球閥體1相連的開關(guān)控制器2，此開關(guān)控制器2可選擇機(jī)械手柄或電動(dòng)開關(guān)(電動(dòng)執(zhí)行器)，用來對(duì)球閥實(shí)施開關(guān)操作。球閥體1內(nèi)設(shè)有通道9，在通道9內(nèi)設(shè)置自動(dòng)流量控制器，即在通道9的進(jìn)出口之間設(shè)置自動(dòng)流量控制器。此自動(dòng)流量控制器包括殼體3，殼體3通過螺紋連接固定在球閥體1的內(nèi)部，且與通道9相連通。襯套5的上端與殼體3相連通，襯套5的下端與設(shè)有通孔8的壓緊蓋7相連接，此襯套5由不銹鋼制成。在殼體3內(nèi)設(shè)置閥芯4，閥芯4的下端面為開口端12，此開口端12與襯套5的內(nèi)壁相對(duì)密封地滑動(dòng)連接；即閥芯4的開口端12能沿著襯套5的內(nèi)壁左右移動(dòng)。閥芯4的側(cè)面設(shè)有與開口端12相連通的側(cè)通道11，此側(cè)通道11可設(shè)置一個(gè)，也可以根據(jù)實(shí)際需要、在閥芯4的側(cè)面均勻的設(shè)置若干個(gè)側(cè)通道11；此側(cè)通道11的橫截面的尺寸沿水流的方向逐漸增大，如圖所示，從左到右逐漸增大，呈逐漸放大的弧形邊緣。閥芯4的上端面設(shè)有與開口端12相連通的通孔10。高精度不銹鋼制成的彈簧6一端緊緊頂著閥芯4的開口端12、另一端緊緊頂著壓緊蓋7。
球閥處于打開狀態(tài)時(shí)的實(shí)際工作過程如下1、當(dāng)水壓很低時(shí)，水流無法克服彈簧6的阻力向右推動(dòng)閥芯4，此時(shí)閥芯4側(cè)面的整個(gè)側(cè)通道11位于殼體3內(nèi)，此時(shí)閥芯4的通流面積最大。殼體3內(nèi)的水同時(shí)通過閥芯4上端面的通孔10和側(cè)面的側(cè)通道11流入閥芯4內(nèi)腔，再?gòu)拈y芯4的開口端12流出。
2、當(dāng)水壓逐漸升高時(shí)，水流克服彈簧6的阻力向右推動(dòng)閥芯4(此時(shí)彈簧6被壓縮)，此時(shí)閥芯4側(cè)面的側(cè)通道11的一部分位于殼體3內(nèi)、另一部分位于襯套5的內(nèi)腔；因此閥芯4的通流面積已經(jīng)逐漸減少。殼體3內(nèi)的水同時(shí)通過閥芯4上端面的通孔10和側(cè)面的部分側(cè)通道11(指的是位于殼體3內(nèi)的部分)流入閥芯4內(nèi)腔，再?gòu)拈y芯4的開口端12流出。
3、當(dāng)水壓繼續(xù)升高至設(shè)定值(或大于設(shè)定值)時(shí)，閥芯4繼續(xù)右移，此時(shí)閥芯4側(cè)面的側(cè)通道11全部位于襯套5的內(nèi)腔，此時(shí)閥芯4的通流面積最小。殼體3內(nèi)的水只能通過閥芯4上端面的通孔10涌入閥芯4內(nèi)腔，再?gòu)拈y芯4的開口端12流出。
具體工作原理如下當(dāng)球閥開啟時(shí)，水流作用在閥芯4上，使閥芯4與襯套5有相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移s。同時(shí)在閥芯4兩側(cè)形成壓降ΔP。
此時(shí)經(jīng)過閥門的流量(Q)表達(dá)式Q=Cv×ΔP]]>Cv為閥門的流量系數(shù)閥芯4在動(dòng)作時(shí)，側(cè)通道11面積在改變，使其有不同的流通能力，Cv是位移s的函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式Cv＝Cv(s)閥芯4兩端的壓降ΔP作用在閥芯4上的力與彈簧6的彈力F平衡，我們采用具有線性變形特性的高精度不銹鋼彈簧，彈力F是位移s(即彈簧壓縮量)的線性函數(shù)，ΔP也是位移s的函數(shù)。
假設(shè)閥芯4的頂端投影面積Ap(屬于常數(shù))，初始的彈力F0，K為彈簧6的彈性模量，它們有如下關(guān)系式它們有如下關(guān)系式Q=Cv(s)×ΔP(s)]]>F＝K×s+F0＝ΔP(s)×Ap
側(cè)通道11的過流面屬于圓柱面開孔(當(dāng)閥芯4為圓形時(shí))，因此側(cè)通道11的過流面面積A可以通過展開圖面積表示A＝A(s)根據(jù)流體力學(xué)連續(xù)性方程和動(dòng)量方程方程的一維模型簡(jiǎn)化，在流體流經(jīng)閥門的閥芯4時(shí)，為了保持流量恒定，可以通過聯(lián)立求解方程組得到關(guān)系式A(s)＝C1×(F0+K×s+C2)-1/2其中C1、C2、F0均為常數(shù)，K為彈簧的彈性模量，通過閥門模數(shù)化流量時(shí)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定得到，具體數(shù)據(jù)可以查找模數(shù)化樣本。這種過流面積的開孔在數(shù)控加工機(jī)上很容易實(shí)現(xiàn)。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，包括球閥體(1)和與球閥體(1)相連的開關(guān)控制器(2)，球閥體(1)內(nèi)設(shè)有通道(9)；其特征是在所述通道(9)內(nèi)設(shè)置自動(dòng)流量控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，其特征是所述自動(dòng)流量控制器包括與通道(9)相連通的殼體(3)，襯套(5)的上端與所述殼體(3)相連通，襯套(5)的下端與設(shè)有通孔(8)的壓緊蓋(7)相連；在殼體(3)內(nèi)設(shè)置閥芯(4)，閥芯(4)的開口端(12)與所述襯套(5)的內(nèi)壁相密封地滑動(dòng)連接；所述閥芯(4)的側(cè)面設(shè)有與開口端(12)相連通的側(cè)通道(11)，在所述閥芯(4)與壓緊蓋(7)之間設(shè)置彈性裝置(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，其特征是所述閥芯(4)的上端面設(shè)有與開口端(12)相連通的通孔(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，其特征是所述側(cè)通道(11)的橫截面沿水流的方向逐漸增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，其特征是所述彈性裝置(6)為高精度不銹鋼彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，其特征是所述開關(guān)控制器(2)為機(jī)械手柄或電動(dòng)開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有自動(dòng)恒流量控制功能的球閥，包括球閥體(1)和與球閥體(1)相連的開關(guān)控制器(2)，球閥體(1)內(nèi)設(shè)有通道(9)；在通道(9)內(nèi)設(shè)置自動(dòng)流量控制器。此自動(dòng)流量控制器包括與通道(9)相連通的殼體(3)，襯套(5)的上端與殼體(3)相連通，襯套(5)的下端與設(shè)有通孔(8)的壓緊蓋(7)相連；在殼體(3)內(nèi)設(shè)置閥芯(4)，閥芯(4)的開口端(12)與襯套(5)的內(nèi)壁相密封地滑動(dòng)連接；閥芯(4)的側(cè)面設(shè)有與開口端(12)相連通的側(cè)通道(11)，在閥芯(4)與壓緊蓋(7)之間設(shè)置彈性裝置(6)。本球閥利用簡(jiǎn)單的機(jī)械自力式原理，使得流過球閥的水流量自動(dòng)恒定在設(shè)計(jì)流量點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16K17/20GK2781115SQ20052010047
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者沈新榮, 陸冰, 李增珍, 李江莉, 郁輝球, 何建彬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 杭州浙大人工環(huán)境工程技術(shù)有限公司