[发明专利]流体流动控制装置和系统以及使流体从其中流过的方法

说明书

优先权声明

本申请要求2013年3月15日提交的用针对“FluidFlowControlDevicesandSystems,andMethodsofFlowingFluids”的美国临时专利申请序号13/840,906的提交日的权益。

技术领域

本公开一般地涉及流体流动控制装置。更特别地，本公开的实施例涉及被构造成减少从其中通过的流体的压力和能量的装置。

背景技术

在许多工业领域中，常常必须减少管线或阀内的流体（液体和气体两者）的压力和能量。可出于此目的而采用一个或多个控制装置。在本领域中提出了用于控制装置的各种设计。例如，可采用一种装置来将通过装置的流划分成多个单独流，其被构造为在装置内的多个弯曲的流体流动路径。随着流体通过弯曲的流体流动路径，流体多次改变方向。此外，随着流体穿过完全的流体流动路径，流体流动路径的总截面面积可增加而提供流动路径内的流体速度的减小。流体的流体压力和能量由于由路径的壁之间的摩擦所引起的损耗、流动方向的快速改变和膨胀或收缩室而沿着此类路径被部分地耗散。这些装置包括一般地称为“弯曲路径修整装置”的东西。

常常在具有主体的诸如控制阀之类的阀的主体内提供流体流动控制装置，所述主体常规地被构造成将流体从进口朝着空心的柱形流体流动控制装置引导。还可将该阀构造成将通过流体流动控制装置朝着流体出口引导到其外面。该阀可包括活塞、滚珠、圆盘或被构造成插入阀的中心区域中以中断通过阀的流体流动并使阀闭合的其它装置。

加压流体包含储存的机械势能。流体流动控制装置通过降低流体的压力和速度来耗散此能量。随着流体流过流体通路，流体流动可能是湍急的。湍急流体具有作用于在流体在其中流通的管道和流体控制装置的结构元件上的关联压力和速度波动。这些压力和速度波动一般地伴随着诸如腐蚀、噪声、振动以及空化（cavitation）之类的其它问题。在许多应用中，这些伴随问题是流体流动控制装置的不期望或不可接收的特性。常规流体流动控制装置并未充分地限制与跟流体相关联的压力和速度波动相关联的问题。

发明内容

本公开的各种实施例包括一种克服了常规流体流动控制装置的许多问题的流体流动控制装置。本公开描述了包括被构造成更好地控制与流体流动控制相关联的空化、振动及其它问题的流体路径的流体流动控制装置的实施例。

在一个或多个实施例中，流体流动控制装置可包括沿着纵轴延伸且具有侧壁的大体上柱形主体。该柱形主体可包括沿着侧壁纵向地延伸的至少一个第一通道和沿着侧壁纵向地延伸的至少一个第二通道。所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道的中的一个的至少一部分相对于纵轴以一定斜角纵向地延伸而形成用于改善通过通道的流体的流动特性的通道型式（pattern）。

在另一实施例中，所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道至少大体上纵向地从柱形主体的第一末端延伸到柱形主体的第二末端。在另一实施例中，所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道交叉。在另一实施例中，柱形主体是第一柱形主体，并且流体流动控制装置还可包括同心地位于第一柱形主体的内部柱形腔体中的第二柱形主体。在其它实施例中，一个或多个附加柱形主体每个可同心地位于另一柱形主体的内柱形腔体中。在一个实施例中，第一柱形主体和第二柱形主体每个具有弯曲侧壁，使得第一柱形主体和第二柱形主体形成大体上球形的球阀。

在流体流动控制装置的其它实施例中，所述至少一个第一通道与多个其它通道交叉。在一个实施例中，可以以空化型式来构造所述至少一个第一通道和至少一个第二通道以控制通过第一通道和第二通道的物质的空化。例如，所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道可在侧壁上形成偏移砖形型式，或者所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道在侧壁上形成菱形型式。在另一实施例中，所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道中的至少一个以之字形型式沿着侧壁纵向地延伸。在另一实施例中，所述至少一个第一通道和所述至少一个第二通道不交叉。