[发明专利]防气穴阀座

说明书

技术领域

本发明通常涉及在高压流体传递系统(例如供水系统)中的控制阀。更特别是，本发明涉及一种用于控制阀中的防气穴阀座，以便提供防气穴和低噪音的特性。

背景技术

主阀(例如图1中所示的阀)经常用于高压流体传递系统(例如供水系统)中。这样的主阀(总体以参考标号10表示)也称为基础阀、流量控制阀和减压阀等。这些阀包括本体12，该本体12确定了流体进口14和流体出口16，它们通常在本体12的相对端。进口14和出口16与管路等操作连接，以便以控制方式传送流体。座18布置在流体进口14和出口16之间，并与阀杆组件共同控制流过阀10的水流量。为了打开和关闭该阀10和控制通过的水流量，盖20固定在本体12上，并与隔膜22一起确定了压力腔室24。流体进入和离开该压力腔室24，从而使得隔膜22朝着座18向外弯曲和向内弯曲至压力腔室24中。

阀杆组件包括：阀杆26，该阀杆26穿过隔膜垫片28延伸，该隔膜垫片28在隔膜22的一侧；以及盘保持器30，该盘保持器30有盘32，该盘32与座18的上部唇缘接合，以便关闭阀10。当压力腔室24中的压力成比例地小于在阀进口14处的压力时，该压力克服弹簧38的力，它将隔膜垫片28、隔膜22、盘保持器30和盘32向上偏压至压力腔室24内，从而打开该阀10。不过，当压力腔室24中的流体压力等于或大于阀进口14的压力和阀出口16的压力时，如图1中所示，该流体压力帮助弹簧34的力，并使得隔膜22以及(因此)相连的隔膜垫片28、盘保持器30和盘32朝着座18运动，直到盘32与座18的上部唇缘接合，如图所示，以便关闭该阀10。因此，隔膜22、阀杆26、隔膜垫片28、盘保持器30和盘32可相互相对于座18滑动，以便打开和关闭该阀。在阀10内的流体、弹簧34的强度和施加于压力腔室24的压力之间的相互作用规定了阀10打开或关闭的程度，因此规定了能够向下游通过该阀10的流体量。

当受到高压力差或高流速时，阀通常有过大噪音和振动。这通常由于气穴现象，该气穴现象能够在从相对无害的水平(称为起始气穴)至明显更剧烈的水平，该明显更剧烈的水平实际上将损坏阀和相关管路。这可能声音很大，当长时间暴露于其中时足以引起设备工作人员的听力损失。

当阀座区域内的流体的速度变得过大时产生气穴，从而产生压力的突然急剧下降，这使得液体转变成蒸汽状态，从而导致形成差不多数千个的微小气泡。随后的速度降低和压力升高(这在阀座区域之后当重新开始压力升高状态时产生)使得这些蒸汽泡以每秒很多倍的速率收缩。当这在紧邻任何金属表面处产生时，可能发生损坏。经过一段时间，这可能由于振动和/或腐蚀而导致阀失效。最小化或消除这些情况(这些情况对阀的操作和使用寿命产生不利影响)继续是水分配系统(例如市政水系统)的日常工作中遇到的最严重挑战之一。

为了克服阀的成孔(orifice)作用的不利影响，通常将阀设计成使得流过阀的流体流破碎成大量的小流体流，这些小流体流再引导通过回旋通路，从而在流体中产生能量损失。这种设计称为弯曲流体流重新定向。阀组件为已知，例如由Ross Valve Manufacturing Company Inc.制造的阀组件，它们使用对齐板，该对齐板用于抑制振动、压力波动、气穴和噪音。例如，上游波纹板可以选择地滑动到适当的位置以控制流量。具有多个孔的下游板产生大量射流，这降低了通过该组板的压力流量。不过，在板中的孔的数目和尺寸、板的数目以及它们的间距由流体流量来确定，且变化的流量可能使得这样的孔板无效。

还已知其它的阀组件，其中，具有孔的交接罐形成曲折流体通路。例如，Singer Valve Inc.提供了一种防气穴调整件，它有相互连接的罐，该罐有多个小圆孔，这克服了“堆垛”板设计的很多现有问题。在如Singer组件的这种两罐设计中，一个罐用作座，而另一罐代替阀杆组件的多个部件，并通过阀杆而相对于底部罐向上和向下运动，以便打开和关闭主阀，并形成在两个罐的孔之间的曲折流体通路。Singer阀能够有效地基本消除噪音和气穴。不过，这种阀组件由于使用在罐中的小圆孔而易于变脏或阻塞。实际上，流体通常必须在经过Singer阀组件之前进行过滤。而且，离开Singer阀组件的罐的流体对准壳体壁，从而引起腐蚀。

尽管有效降低噪音和气穴，但是这些装置并不是最佳。这些设计的主要缺点是明显降低了阀容量，从而使得这些阀不能在某些情况中使用。这些阀设计还需要相对复杂和昂贵的制造和装配。