[发明专利]高精度动态流量平衡阀

权利要求书

1.一种高精度动态流量平衡阀，包括安装在阀体上的阀芯组件、阀盖，阀芯组件由阀芯、阀芯壳体、弹簧、锁紧螺丝组成，其特征在于：所述阀芯上设有端面固定孔和两边对称的侧流通道，侧流通道包括两个均匀分布的固定椭圆孔、两个或四个均匀分布的可变孔，两个固定椭圆孔分别与其中两个对称分布的可变孔一一相连通。

2.如权利要求1所述的高精度动态流量平衡阀，其特征在于：所述可变孔中，相邻的两个可变孔的流通面积不同，对称面的两个可变孔的流通面积相同。

3.如权利要求1或2所述的高精度动态流量平衡阀，其特征在于：所述锁紧螺丝上安装有超压限位套，且超压限位套的侧面开设有通孔，同时锁紧螺丝与超压限位套之间呈一体式结构。

4.如权利要求1所述的高精度动态流量平衡阀，其特征在于：所述阀芯壳体的上端外壁与阀体内孔相配合设置，阀芯壳体的下端外壁与阀体阀座孔采用端面密封，阀盖安装在阀芯壳体的顶端，阀芯上端开口上设有凸缘，阀芯壳体的下端内壁上设置有配合凸缘对阀芯进行限位的台阶，锁紧螺丝与阀芯壳体的上端内壁进行螺纹连接，弹簧位于阀芯壳体内，且弹簧一端座落在锁紧螺丝内，另一端座落在阀芯的限位端面上。

5.如权利要求4所述的高精度动态流量平衡阀，其特征在于：所述阀芯壳体的下端外壁与阀体阀座孔之间安装有O形密封圈一。

6.如权利要求1所述的高精度动态流量平衡阀，其特征在于：所述阀盖与阀体通过螺纹连接。

7.如权利要求6所述的高精度动态流量平衡阀，其特征在于：所述阀盖与阀体之间安装有O形密封圈二。

8.一种如权利要求1所述高精度动态流量平衡阀的阀芯侧面开孔方法，其特征在于包括以下步骤：

假设先以开两个对称的侧流通道计算：

已知参数：设计流量Q；流体密度ρ；最小工作压差ΔP_min；最大工作压差ΔP_max；端面固定孔面积A₂；阀芯全行程S；端面通流孔流量系数C；

未知参数：阀芯单侧固定椭圆孔通流面积A₃；阀芯单侧可变孔的形状坐标（x_i,y_i）；阀芯单侧可变孔的通流面积A_i；

将孔的轴向长度（y向）分为n等分为y₀=0，…y_i=S×i/n…，y_n=S，对应径向孔投影高度为x₀,…x_i…,x_n；而每个位置所对应的侧面通流孔流量系数为C_i；

侧面通流孔流量系数C_i的方程：

C_i=-0.0074y_i²+0.1035y_i+0.5905；

由弹簧压缩长度与力的线性关系推得：弹簧在最小工作压差时压缩量为Y0=ΔPminΔPmax-ΔPmin×S]]>

确定A₃：

由流量计算公式推得：

因此时的侧面流量系数为C_n，故

Q=2(C×A2+Cn×A3)2ΔPmaxρ]]>

A3=Qρ2ΔPmax-C×A22Cn]]>

确定A_i：

Q=2[C×A2+Ci(Ai+A3)]2ΔPρ]]>

Ai=Qρ2ΔP-C×A22Ci-A3]]>

确定（x_i,y_i）：阀芯侧面可变孔的形状坐标；

阀芯位移为y_i时，弹簧压缩量为Y₀+y_i，侧面可变孔流通面积为A_i，线性弹簧力与流体压差力平衡，则可得：

ΔP=Y0+yiY0×ΔPmin]]>

所以Ai=QρY02(Y0+yi)ΔPmin-C×A22Ci-A3]]>

S_ABCD=A_i-A_i+1，并假设四边形ABCD微元体近似为梯形，x_i’为其中线，则有：

SABCD=xi′×(yi+1-yi)=xi′×Sn]]>

xi′=xi+xi+12]]>

xi=xi′+xi-1′2]]>

可推得xi′=Qn2CiSρY02ΔPmin[1Y0+yi-1Y0+yi+1]]]>

则xi=Qn4CiSρY02ΔPmin[1Y0+yi-1-1Y0+yi+1]]]>

在大流量下，在y₀～y_i（i=[n/3]取整）范围内，将开孔分为四个，均布于阀芯侧面；在y_i～y_n范围内，将开孔按原设计分为两个，对称分布于阀芯侧面，且与y₀～y_i范围内的两个孔相连；

即当y₀～y_i时，单个开孔的各点横坐标为：

xi=Qn8CiSρY02ΔPmin[1Y0+yi-1-1Y0+yi+1]]]>

当y_i～y_n时，单个开孔的各点横坐标为：

xi=Qn4CiSρY02ΔPmin[1Y0+yi-1-1Y0+yi+1]]]>

并可推得：

x₀=2x₀′-x₁

x_n=2x_n-1′-x_n-1。