流體流動控制裝置和系統(tǒng)以及使流體從其中流過的方法
【專利說明】流體流動控制裝置和系統(tǒng)以及使流體從其中流過的方法
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
本申請要求2013年3月15日提交的用針對“Fluid Flow Control Devices andSystems, and Methods of Flowing Fluids”的美國臨時專利申請序號 13/840，906 的提交日的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開一般地涉及流體流動控制裝置。更特別地，本公開的實(shí)施例涉及被構(gòu)造成減少從其中通過的流體的壓力和能量的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在許多工業(yè)領(lǐng)域中，常常必須減少管線或閥內(nèi)的流體(液體和氣體兩者)的壓力和能量?？沙鲇诖四康亩捎靡粋€或多個控制裝置。在本領(lǐng)域中提出了用于控制裝置的各種設(shè)計(jì)。例如，可采用一種裝置來將通過裝置的流劃分成多個單獨(dú)流，其被構(gòu)造為在裝置內(nèi)的多個彎曲的流體流動路徑。隨著流體通過彎曲的流體流動路徑，流體多次改變方向。此外，隨著流體穿過完全的流體流動路徑，流體流動路徑的總截面面積可增加而提供流動路徑內(nèi)的流體速度的減小。流體的流體壓力和能量由于由路徑的壁之間的摩擦所引起的損耗、流動方向的快速改變和膨脹或收縮室而沿著此類路徑被部分地耗散。這些裝置包括一般地稱為“彎曲路徑修整裝置”的東西。
[0004]常常在具有主體的諸如控制閥之類的閥的主體內(nèi)提供流體流動控制裝置，所述主體常規(guī)地被構(gòu)造成將流體從進(jìn)口朝著空心的柱形流體流動控制裝置引導(dǎo)。還可將該閥構(gòu)造成將通過流體流動控制裝置朝著流體出口引導(dǎo)到其外面。該閥可包括活塞、滾珠、圓盤或被構(gòu)造成插入閥的中心區(qū)域中以中斷通過閥的流體流動并使閥閉合的其它裝置。
[0005]加壓流體包含儲存的機(jī)械勢能。流體流動控制裝置通過降低流體的壓力和速度來耗散此能量。隨著流體流過流體通路，流體流動可能是瑞急的。瑞急流體具有作用于在流體在其中流通的管道和流體控制裝置的結(jié)構(gòu)元件上的關(guān)聯(lián)壓力和速度波動。這些壓力和速度波動一般地伴隨著諸如腐蝕、噪聲、振動以及空化(cavitat1n)之類的其它問題。在許多應(yīng)用中，這些伴隨問題是流體流動控制裝置的不期望或不可接收的特性。常規(guī)流體流動控制裝置并未充分地限制與跟流體相關(guān)聯(lián)的壓力和速度波動相關(guān)聯(lián)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的各種實(shí)施例包括一種克服了常規(guī)流體流動控制裝置的許多問題的流體流動控制裝置。本公開描述了包括被構(gòu)造成更好地控制與流體流動控制相關(guān)聯(lián)的空化、振動及其它問題的流體路徑的流體流動控制裝置的實(shí)施例。
[0007]在一個或多個實(shí)施例中，流體流動控制裝置可包括沿著縱軸延伸且具有側(cè)壁的大體上柱形主體。該柱形主體可包括沿著側(cè)壁縱向地延伸的至少一個第一通道和沿著側(cè)壁縱向地延伸的至少一個第二通道。所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道的中的一個的至少一部分相對于縱軸以一定斜角縱向地延伸而形成用于改善通過通道的流體的流動特性的通道型式(pattern)。
[0008]在另一實(shí)施例中，所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道至少大體上縱向地從柱形主體的第一末端延伸到柱形主體的第二末端。在另一實(shí)施例中，所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道交叉。在另一實(shí)施例中，柱形主體是第一柱形主體，并且流體流動控制裝置還可包括同心地位于第一柱形主體的內(nèi)部柱形腔體中的第二柱形主體。在其它實(shí)施例中，一個或多個附加柱形主體每個可同心地位于另一柱形主體的內(nèi)柱形腔體中。在一個實(shí)施例中，第一柱形主體和第二柱形主體每個具有彎曲側(cè)壁，使得第一柱形主體和第二柱形主體形成大體上球形的球閥。
[0009]在流體流動控制裝置的其它實(shí)施例中，所述至少一個第一通道與多個其它通道交叉。在一個實(shí)施例中，可以以空化型式來構(gòu)造所述至少一個第一通道和至少一個第二通道以控制通過第一通道和第二通道的物質(zhì)的空化。例如，所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道可在側(cè)壁上形成偏移磚形型式，或者所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道在側(cè)壁上形成菱形型式。在另一實(shí)施例中，所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道中的至少一個以之字形型式沿著側(cè)壁縱向地延伸。在另一實(shí)施例中，所述至少一個第一通道和所述至少一個第二通道不交叉。
[0010]在各種實(shí)施例中，可以各種形狀和尺寸來構(gòu)造通道。在一個實(shí)施例中，第一通道和第二通道中的至少一個具有圓形內(nèi)表面。在另一實(shí)施例中，所述第一通道和所述第二通道中的至少一個具有正方形內(nèi)表面，其具有與底面大體上正交的兩個壁表面。在另一實(shí)施例中，所述第一通道和所述第二通道中的至少一個具有有角度內(nèi)表面，其包括以一定角度交叉的兩個壁表面。在另一實(shí)施例中，第一通道和第二通道中的至少一個相對于側(cè)壁的表面具有變化深度。在另一實(shí)施例中，第一通道和第二通道中的至少一個沿著縱軸具有變化寬度。在另一實(shí)施例中，柱形主體被構(gòu)造為塞子，并且所述流體流動控制裝置還包括圍繞該塞子定位的座環(huán)。
[0011]附加實(shí)施例包括用于形成流體流動控制裝置的方法。在此類方法的一個或多個實(shí)施例中，該方法包括
在至少一個大體上柱形主體的表面中形成至少一個第一凹槽，所述至少一個第一凹槽沿著所述至少一個大體上柱形主體縱向地延伸；以及
在所述至少一個大體上柱形主體的表面中形成至少一個第二凹槽；
其中，所述至少一個第一凹槽和所述至少一個第二凹槽中的一個的至少一部分相對于縱軸以斜角縱向地延伸。在某些實(shí)施例中，該方法還可包括將多個大體上柱形主體組合成同心組件。
【附圖說明】
[0012]圖1圖示出根據(jù)至少一個實(shí)施例的流體流動控制裝置的透視圖。
[0013]圖2圖示出根據(jù)一個或多個實(shí)施例的被構(gòu)造為塞子和座環(huán)的圖1的流體流動控制裝置的透視剖視圖。
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個柱形主體的具有菱形型式的通道的同心組件的透視剖視圖。
[0015]圖4是根據(jù)各種實(shí)施例的多個通道類型的透視截面圖。
[0016]圖5是根據(jù)至少一個實(shí)施例的流體流動控制裝置的透視圖。
[0017]圖6是根據(jù)至少一個實(shí)施例的具有偏移磚形型式的通道的同心組件的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]遍及本說明書對“ 一個實(shí)施例”、“實(shí)施例”或類似語言的參考意指在本發(fā)明的至少一個實(shí)施例中包括結(jié)合實(shí)施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。因此，短語“在一個實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”和類似語言遍及本說明書的出現(xiàn)可以但不一定全部參考同一實(shí)施例。
[0019]在本文中呈現(xiàn)的圖示在某些情況下并不是任何特定流體流動控制裝置、座環(huán)或控制閥的實(shí)際視圖，而僅僅是被用來描述本公開的理想化表示。在以下詳細(xì)描述中，對構(gòu)成其一部分的附圖進(jìn)行參考，并且在附圖中以圖示的方式示出了其中可實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可利用其它實(shí)施例，并且可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯以及電學(xué)改變。在本文中呈現(xiàn)的圖示并不意圖是任何特定裝置或系統(tǒng)的實(shí)際視圖，而僅僅是被用來描述本公開的實(shí)施例的理想化表示。在本文中呈現(xiàn)的附圖不一定按比例描繪。另外，各圖之間共同的元件可保持先溝通或者具有類似的數(shù)字標(biāo)號。
[0020]本公開的各種實(shí)施例包括流體流動控制裝置。圖1圖示出流體流動控制裝置100的一個實(shí)施例的透視圖，其構(gòu)造有沿著縱軸103延伸且具有側(cè)壁112的大體上柱形主體102。在所描繪的實(shí)施例中，側(cè)壁112是柱形主體102的外表面，一定型式114的通道104、106、108以及110位于其上面。在替換實(shí)施例中，可在柱形主體102的內(nèi)表面上形成通道。根據(jù)本公開，可在側(cè)壁112上形成各種型式的通道路徑以防止流體的空化或者另外改善流體通過通道104、106、108以及110的流動。
[0021]一般地，可圍繞著柱形主體102映射一定型式114的通道104、106、108以及110以充當(dāng)用于控制閥的減壓元件以及提供關(guān)聯(lián)下游元件。通道104、106、108以及110的幾何結(jié)構(gòu)可用于控制流體(諸如液體和/或氣體)中的空化以減少噪聲?？墒褂瞄L度很