一种流量可调式多级节流装置及其应用

1.本发明属于流量调节领域，更具体地，涉及一种流量可调式多级节流装置及其应用。


背景技术：

2.节流孔板装置因具有优良的降压、空化抑制、降噪性能被广泛应用于电站管路系统中。但常规的节流孔板装置在设计完成之后，其节流面积基本固定，仅适用于单一工况下的流量需求，难以针对不同工况进行主动的流量调节。
3.现有的单级流量调节元件，仅仅能满足流量调节的目标，却无法在高工作压力条件下，实现低噪声、低振动的流量调控性能。其主要原因在于，该类调节元件在实际的流量调节过程中，主要是通过改变单级孔板的有效截面积，从而实现流量调节；但该类调控方式存在严重的不足，即对于单级调控装置而言，仅能适用于低压工作段。但对于高压力工况，仅使用单级流量调节元件，无论采用何种调控方式，均无法实现低噪声、低振动调控性能，原因在于单级孔板在大压差下工作时，射流现象、空化现象、阻塞流现象严重，会严重的影响流量、振动和噪声性能。
4.现有的多级节流孔板装置仅能调控第一级孔板的有效截面积。在高压差工况下，为了满足流量调控的需求，第一级孔板将会作为主要的承压部分，承担较大的压降，进而会在第一级孔板处产生较高的流速，进而出现严重的湍流、空化现象，从而导致出现高振动和高空气噪声的现象，无法真正有效实现低噪流量调控性能。
5.由此可见，现有流量调节装置存在难以针对不同工况进行主动的低噪声流量调节的技术问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种流量可调式多级节流装置及其应用，由此解决现有流量调节装置存在难以针对不同工况进行主动的低噪声流量调节的技术问题。
7.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种流量可调式多级节流装置，包括：前法兰管道、流量调节部件和后法兰管道，所述前法兰管道和后法兰管道紧固连接；
8.所述流量调节部件包括：多个可调式孔板组件，多个可调式孔板组件布置于前法兰管道和后法兰管道形成的法兰管道的内腔中；
9.每个可调式孔板组件包括：密封盖板、底板、调节杆、旋转盘和驱动器；调节杆布置于底板的安装孔中，旋转盘安装在底板上，驱动器安装在密封盖板上，密封盖板的节流孔和底板的节流孔联通形成节流窗口，旋转盘通过旋转转轮与调节杆连接；
10.所述驱动器，用于在旋转时带动旋转盘转动；
11.所述旋转盘，用于通过旋转转轮带动调节杆进入或者退出节流窗口，从而改变节流窗口的有效节流面积。
12.进一步地，沿流体入口至流体出口的方向，所述多个可调式孔板组件中的节流窗口总面积逐渐增大。
13.进一步地，所述节流窗口总面积逐渐增大的方式为：
14.沿流体入口至流体出口的方向，每个可调式孔板组件中单个节流窗口的面积相等，多个可调式孔板组件中的节流窗口的数量逐渐增加，使得多个可调式孔板组件中的节流窗口的总面积逐渐增大；
15.或者，每个可调式孔板组件中节流窗口的数量相等，沿流体入口至流体出口的方向，多个可调式孔板组件节流窗口的面积逐渐增加，使得多个可调式孔板组件中的节流窗口的总面积逐渐增大；
16.或者，每个可调式孔板组件中节流窗口的数量和面积均变化，最终沿流体入口至流体出口的方向，多个可调式孔板组件节流窗口面积与数量的乘积逐渐增大。
17.进一步地，所述每个可调式孔板组件中节流窗口的数量与调节杆的数量相等。
18.进一步地，所述可调式孔板组件还包括：限位块，限位块安装在底板与调节杆之间。
19.进一步地，所述流量调节部件还包括：支撑套筒、轴向调整环和定位销钉，
20.各个可调式孔板组件通过定位销钉固定于前法兰管道和后法兰管道中的定位销孔中，支撑套筒位于相邻的可调式孔板组件之间，轴向调整环位于支撑套筒与可调式孔板组件之间。
21.进一步地，所述定位销钉的数量为多个，部分定位销钉用于可调式孔板组件的固定，部分定位销钉固定于密封盖板和支撑套筒相配合的定位销孔中。
22.进一步地，所述可调式孔板组件还包括：第一密封圈和第二密封圈，
23.所述第一密封圈布置在调节杆外壁凹槽，第二密封圈布置在密封盖板与底板的配合表面。
24.按照本发明的另一方面，提供了一种流量可调式多级节流装置的应用，所述装置应用于调节管道内流体的流量，管道中流体沿着可调式孔板组件的节流窗口流动；
25.当输出流量低于目标流量时，驱动器正向旋转，带动旋转盘顺时针转动，使与旋转盘线接触的旋转转轮带动调节杆向靠近底板的轴心方向运动，从而增加可调式孔板组件的有效节流窗口面积，增大输出流量；
26.当输出流量满足目标需求时，停止驱动器的运行；
27.当输出流量高于目标流量时，驱动器反向旋转，带动旋转盘逆时针转动，使与旋转盘线接触的旋转转轮带动调节杆向远离底板的轴心反向运动，从而减小可调式孔板组件的有效节流窗口面积，降低输出流量。
28.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
29.(1)本发明流量调节部件设计了多个可调式孔板组件，每个可调式孔板组件中均开设节流窗口，将通过驱动器带动旋转盘转动，使得调节杆进入或者退出节流窗口，实现每个可调式孔板组件的节流窗口有效节流面积同步调整。满足高精度低噪声流量调节的需求，同时操作简便。由于本发明的多个可调式孔板组件形成了多级节流，因此在高压力工况下，也可以实现低噪声、低振动调控，有效避免射流现象和空化现象的出现。由于每个可调
式孔板组件均能调节节流窗口面积，因此不会让第一个可调式孔板组件承担较大的压降，避免出现严重的湍流、空化现象。本发明可以对不同工况进行主动的低噪声流量调节。
30.(2)本发明沿流体入口至流体出口的方向，设计多个可调式孔板组件中的节流窗口总面积逐渐增大，通过逐级渐扩式降压进一步降低节流过程中的流噪声以及空化。多级节流时面积逐渐扩大，可以降低最后一级节流组件的空气噪声。如果多级节流时每一级面积相等或减小会增加最后一级节流组件的空气噪声，引起射流现象和空化现象。且本发明提供了多种节流窗口总面积逐渐增大的实现方式，可以单独调整节流窗口的面积或数量，也可以同时调整节流窗口的面积和数量。
31.(3)本发明限位块安装在底板与调节杆之间，当流量调节装置达到其最大调节能力后，为避免调节装置产生损坏，限位块可以限制调节杆的最大位移。本发明轴向调整环位于支撑套筒与可调式孔板组件之间，用以调整轴向安装误差，防止可调式孔板组件在工作时出现轴向窜动。本发明定位销钉固定于密封盖板和支撑套筒相配合的定位销孔中，避免密封盖板在使用时出现旋转运动。多个密封圈可以多重保证装置的密封性。
32.(4)本发明装置应用于调节管道内流体的流量，在输出流量低于目标流量时，通过增加可调式孔板组件的有效节流窗口面积，增大输出流量，当输出流量满足目标需求时，不调节可调式孔板组件的有效节流窗口面积，保证输出流量不变，当输出流量高于目标流量时，减小可调式孔板组件的有效节流窗口面积，降低输出流量。充分说明本发明可以针对不同工况进行主动的低噪声流量调节。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种流量可调式多级节流装置的结构示意图；
34.图2是本发明实施例提供的可调式孔板组件的结构示意图；
35.图3中(a)是本发明实施例提供的可调式孔板组件处于最大节流面积状态的示意图；
36.图3中(b)是本发明实施例提供的可调式孔板组件处于最小节流面积状态的示意图；
37.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
38.1为前法兰管道，2为流量调节部件，3为后法兰管道，2-1为可调式孔板组件，2-2为支撑套筒，2-3为轴向调整环，2-4为定位销钉，201为密封盖板，202为底板，203调节杆，204为限位块，205为旋转盘，206为第一密封圈，207为第二密封圈，208为驱动器，209为紧定螺钉。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
40.如图1所示，一种低噪声流量可调式多级节流装置，包括：前法兰管道1、流量调节部件2、后法兰管道3；前法兰管道1和后法兰管道3，通过连接螺栓进行紧固连接；流量调节
部件2包括多块可调式孔板组件2-1、支撑套筒2-2、轴向调整环2-3和定位销钉2-4，可调式孔板组件2-1均匀布置在所述法兰管道的内腔中。
41.如图2所示，可调式孔板组件2-1包括：密封盖板201、底板202、调节杆203、限位块204、旋转盘205、第一密封圈206、第二密封圈207、驱动器208、紧定螺钉209；其中，多个调节杆203同心布置于底板202径向的安装孔中，旋转盘205安装在底板202上；驱动器安装在密封盖板201上；第一密封圈206布置在调节杆203外壁凹槽；第二密封圈207布置在密封盖板201与底板202的配合表面，密封盖板201、底板202布置有节流窗口。
42.流量调节部件2通过前法兰管道1和后法兰管道3中的定位销孔，利用定位销钉2-4固定于管道中。
43.前法兰管道1和后法兰管道3，通过连接螺栓进行紧固连接，同时为了防松对轴向调整环2-2进行预紧。
44.可调式孔板组件2-1上均布节流窗口，节流面积相同，且其数量为4个，此外多片可调式孔板组件节流窗口面积从左到右逐渐增大。
45.调节杆203与旋转盘205利用调节杆上的旋转滚轮进行线接触。
46.限位块204安装在底板202与调节杆203之间，当流量调节装置达到其最大调节能力后，为避免调节装置产生损坏，限位块204限制调节杆203的最大位移。
47.密封盖板201利用定位销钉2-4与支撑套筒2-2进行配合，避免在使用时出现旋转运动。
48.所述多个可调式孔板组件除了节流窗口的面积，其他结构相同，每个可调式孔板组件中节流窗口的数量为n个，调节杆的数量为n个，n≥1，多个可调式孔板组件沿流体入口至流体出口的方向，各可调式孔板组件中的节流窗口总面积逐渐增大。
49.或者，所述多个可调式孔板组件除了节流窗口和调节杆的数量，其他结构相同，每个可调式孔板组件中节流窗口的数量与调节杆的数量相等，多个可调式孔板组件沿流体入口至流体出口的方向，各可调式孔板组件中的节流窗口的数量逐渐增加，使得各可调式孔板组件中的节流窗口的总面积逐渐增大。
50.或者，每个可调式孔板组件中节流窗口的数量和面积均变化，最终沿流体入口至流体出口的方向，多个可调式孔板组件节流窗口面积与数量的乘积逐渐增大。
51.实施例1
52.一种低噪声流量可调式多级节流装置，包括：前法兰管道1、流量调节部件2、后法兰管道3；流量调节部件2包括多块可调式孔板组件2-1、支撑套筒2-2、轴向调整环2-3和定位销钉2-4。可调式孔板组件2-1包括：密封盖板201、底板202、调节杆203、限位块204、旋转盘205、第一密封圈206、第二密封圈207、驱动器208、紧定螺钉209。驱动器可以是无框电机。
53.流量调节部件2通过前法兰管道1和后法兰管道3中的定位销孔，利用定位销钉2-4固定于管道中。前法兰管道1和后法兰管道3，通过连接螺栓进行紧固连接，同时为了防松对轴向调整环2-2进行预紧，连接螺栓的拧紧力矩设置为40n.m。可调式孔板组件2-1上均布节流窗口，每个节流窗口的节流面积相同，且其数量为4个，此外多片可调式孔板组件节流窗口面积从左到右逐渐增大。调节杆203与旋转盘205利用调节杆上的旋转滚轮进行线接触。限位块204安装在底板202与调节杆203之间，当流量调节装置达到其最大调节能力后，为避免调节装置产生损坏，限位块204限制调节杆203的最大位移。前法兰管道1、后法兰管道的
数量各为1块，所述可调式孔板组件2-1的数量为3块或3块以上。轴向调整环2-2采用聚四氟乙烯材料制成，该材料具有可压缩性，用以调整轴向安装误差并预紧，防止可调式孔板组件2-1在工作时出现轴向窜动。密封盖板201利用定位销钉204与支撑套筒2-2进行配合，避免在使用时出现旋转运动。
54.实施例2
55.将所述流量可调式多级节流装置安装于系统管路中，使管道中工作介质沿着可调式孔板组件的节流窗口进行流动。使用时，根据工作流量的不同需求，通过控制可调式孔板组件中驱动器的旋转方向和角度，调整调节杆在节流窗口中的位置，进而改变流量调节部件的有效节流面积，实现不同工况下流量精准调节的目的。
56.多级节流孔板装置在降压节流工作中，当输出流量低于目标流量时，需要增加有效节流面积，流量调节信号发出，驱动器正向旋转，带动旋转盘顺时针转动，使与旋转盘线接触的旋转转轮带动调节杆向靠近底板的轴心方向运动，从而均匀增加可调式孔板组件的各节流窗口有效节流面积，增大输出流量，图3中(a)为可调式孔板组件处于最大节流面积状态，即可调式孔板组件中调节杆没有进入节流窗口。当输出流量高于目标流量时，需要降低有效节流面积，流量调节信号发出，驱动器反向旋转，带动旋转盘逆时针转动，使与旋转盘线接触的旋转转轮带动调节杆向远离底板的轴心反向运动，从而均匀减小可调式孔板组件的各节流窗口有效节流面积，降低输出流量，图3中(b)为可调式孔板组件处于最小节流面积状态，即可调式孔板组件中调节杆穿过节流窗口。
57.进一步的，为了减小多级节流孔板装置在节流时由于不均匀流动现象所造成的压力脉动，可调式孔板组件上均布4个节流面积相同的节流窗口，在流量调节时节流窗口的面积均匀增加或者减小；同时，多片可调式孔板组件节流窗口面积从左到右逐渐增大，通过逐级渐扩式降压进一步降低节流过程中的流噪声以及空化现象。
58.本发明流量可调式多级节流装置侧重于实现全工况低噪声流量调节。无论对于何种工况，均采用同样级数的孔板，通过对每级孔板上节流窗口面积的均匀调整，实现多级平稳降压，进而获得低噪声流量调控的需求。
59.首先是采用了多级降压结构；其次，通过有效的结构设计，在实现流量调控的同时，可以取得较低的振动和空气噪声性能。采用了三级结构作为例子，在每级孔板上均开设多个节流窗口，通过驱动器旋转，带动旋转盘转动，实现可调式孔板的节流窗口有效节流面积同步均匀调整，这种多级统一流量调控的实现手段较为新颖，调控时噪声水平较低。
60.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，包括：前法兰管道(1)、流量调节部件(2)和后法兰管道(3)，所述前法兰管道(1)和后法兰管道(3)紧固连接；所述流量调节部件(2)包括：多个可调式孔板组件(2-1)，多个可调式孔板组件(2-1)布置于前法兰管道(1)和后法兰管道(3)形成的法兰管道的内腔中；每个可调式孔板组件(2-1)包括：密封盖板(201)、底板(202)、调节杆(203)、旋转盘(205)和驱动器(208)；调节杆(203)布置于底板(202)的安装孔中，旋转盘(205)安装在底板(202)上，驱动器(208)安装在密封盖板(201)上，密封盖板(201)的节流孔和底板(202)的节流孔联通形成节流窗口，旋转盘(205)通过旋转转轮与调节杆(203)连接；所述驱动器(208)，用于在旋转时带动旋转盘(205)转动；所述旋转盘(205)，用于通过旋转转轮带动调节杆(203)进入或者退出节流窗口，从而改变节流窗口的有效节流面积。2.如权利要求1所述的一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，沿流体入口至流体出口的方向，所述多个可调式孔板组件(2-1)中的节流窗口总面积逐渐增大。3.如权利要求2所述的一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，所述节流窗口总面积逐渐增大的方式为：沿流体入口至流体出口的方向，每个可调式孔板组件(2-1)中单个节流窗口的面积相等，多个可调式孔板组件(2-1)中的节流窗口的数量逐渐增加，使得多个可调式孔板组件(2-1)中的节流窗口的总面积逐渐增大；或者，每个可调式孔板组件(2-1)中节流窗口的数量相等，沿流体入口至流体出口的方向，多个可调式孔板组件(2-1)节流窗口的面积逐渐增加，使得多个可调式孔板组件(2-1)中的节流窗口的总面积逐渐增大；或者，每个可调式孔板组件(2-1)中节流窗口的数量和面积均变化，最终沿流体入口至流体出口的方向，多个可调式孔板组件(2-1)节流窗口面积与数量的乘积逐渐增大。4.如权利要求1-3任一所述的一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，所述可调式孔板组件(2-1)还包括：限位块(204)，限位块(204)安装在底板(202)与调节杆(203)之间。5.如权利要求1-3任一所述的一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，所述流量调节部件(2)还包括：支撑套筒(2-2)、轴向调整环(2-3)和定位销钉(2-4)，各个可调式孔板组件(2-1)通过定位销钉(2-4)固定于前法兰管道(1)和后法兰管道(3)中的定位销孔中，支撑套筒(2-2)位于相邻的可调式孔板组件(2-1)之间，轴向调整环(2-3)位于支撑套筒(2-2)与可调式孔板组件(2-1)之间。6.如权利要求5所述的一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，所述定位销钉(2-4)的数量为多个，部分定位销钉(2-4)用于可调式孔板组件(2-1)的固定，部分定位销钉(2-4)固定于密封盖板(201)和支撑套筒(2-2)相配合的定位销孔中。7.如权利要求1-3任一所述的一种流量可调式多级节流装置，其特征在于，所述可调式孔板组件(2-1)还包括：第一密封圈(206)和第二密封圈(207)，所述第一密封圈(206)布置在调节杆(203)外壁凹槽，第二密封圈(207)布置在密封盖板(201)与底板(202)的配合表面。8.如权利要求1-7任一所述的一种流量可调式多级节流装置的应用，其特征在于，所述装置应用于调节管道内流体的流量，管道中流体沿着可调式孔板组件(201)的节流窗口流
动；当输出流量低于目标流量时，驱动器(208)正向旋转，带动旋转盘(205)顺时针转动，使与旋转盘(205)线接触的旋转转轮带动调节杆(203)向靠近底板(202)的轴心方向运动，从而增加可调式孔板组件(201)的有效节流窗口面积，增大输出流量；当输出流量满足目标需求时，停止驱动器(208)的运行；当输出流量高于目标流量时，驱动器(208)反向旋转，带动旋转盘(205)逆时针转动，使与旋转盘(205)线接触的旋转转轮带动调节杆(203)向远离底板(202)的轴心反向运动，从而减小可调式孔板组件(201)的有效节流窗口面积，降低输出流量。

技术总结
本发明公开了一种流量可调式多级节流装置及其应用，其中，装置包括：前法兰管道、流量调节部件和后法兰管道，前法兰管道和后法兰管道紧固连接；流量调节部件包括：多个可调式孔板组件，多个可调式孔板组件布置于前法兰管道和后法兰管道形成的法兰管道的内腔中；每个可调式孔板组件包括：密封盖板、底板、调节杆、旋转盘和驱动器；调节杆布置于底板的安装孔中，旋转盘安装在底板上，驱动器安装在密封盖板上，密封盖板的节流孔和底板的节流孔联通形成节流窗口；驱动器用于在旋转时带动旋转盘转动；旋转盘用于通过旋转转轮带动调节杆进入或者退出节流窗口，从而改变节流窗口的有效节流面积。本发明可以针对不同工况进行主动的低噪声流量调节。声流量调节。声流量调节。


技术研发人员：李宝仁 甘润林 杨钢 袁畅 傅晓云 杜经民 高隆隆 储景瑞
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/5