[发明专利]能量回收流量控制阀

说明书

技术领域

本发明涉及流体流量控制阀，特别是允许回收流经阀自身的流体的一部分能量的控制阀。

背景技术

称为“球阀”的装置目前是已知的，其用作管道中特别是加压管道中的关闭装置。

球阀允许选择性地关闭相连的管道，以便阻止流体例如气体、液体或蒸汽在管道中流动。为此目的，在现有技术中已知的球阀包括具有大体球形形状的阻塞件，该阻塞件容纳在合适的座中并具有大体圆柱形通孔。

球阀的球形阻塞件的取向能设置为使其通孔与流动方向同轴，因而允许流体流经阀；球形阻塞件的取向也能设置成垂直于管道轴线方向，因此大体阻止流体流经阀。球阀的球形阻塞件能借助合适的致动器例如能由用户操作的手柄选择性地旋转、典型地经过0°至90°的角度。

已知的球阀最常用作打开/关闭装置，其中管道选择性地完全打开或关闭，以便允许或阻止流经阀。

但是，现有技术的球阀也允许通过使阻塞件旋转小于90°的角度以便阻塞仅管道的自由截面的一部分来调节管道(阀已经插入其中)中的流体流量。以这种方式，经过球阀的流量减小，但没被彻底阻止。

尽管如此，已知的球阀的流量调节效率是较差的。一方面，经过阀的流量的调节是不精确的，并且很难精确地确定实际流经部分关闭的球阀的液体或气体的量。

另一方面，已知的球阀在部分关闭以便调节流体的流量时引起流体自身的巨大的局部损耗。这种损耗导致流体的平均速度的降低，并因此导致流速下降，但是损耗典型地使球阀包含在其中的系统没有能量方面的益处。

发明内容

本发明的一个目的是提供在现有技术上进行改进的球式流体流量控制阀。

特别地，本发明的一个目的是提供控制阀，其中该控制阀能至少部分地回收流体损耗的能量同时调节经过阀的流体流量。

本发明的另一目的是提供控制阀，该控制阀允许更精确地调节经过阀的流体流量，特别是在球阀仅部分关闭时。

本发明的其他目的是提供球式控制阀，该控制阀相比于已知的球阀具有简单的结构和紧凑的尺寸。

借助结合了所附权利要求(其被认为是本说明书的整体部分)中列出的特征的控制阀实现了本发明的这些和其他目的。

基于本发明的总的构思是提供流体流量控制阀，其包括：壳体；和球形阻塞件，其包括通孔，其中球形阻塞件被插入壳体中并适于在壳体中围绕旋转轴线在第一位置和第二位置之间旋转，在第一位置，通孔与控制阀大体同轴以允许流体经过，在第二位置，通孔相对于控制阀呈大体横向以阻止流体经过。控制阀还包括在所述通孔内的转子，其中转子适于在流经阀的流体的作用下以连续方式旋转，从而围绕与球形阻塞件的旋转轴线大体一致的第二旋转轴线旋转。

因此根据本发明的控制阀允许回收流经阀的流体所耗损的能量的至少一部分；同时，阀被证明对经过阀自身的流体的流量的调节更有效，从而在转子的作用下使流体的平均速度减小期望的量。回收的能量取决于阀打开的程度，即，阻塞件的旋转角度，也取决于转子的效率。

根据本发明的控制阀还允许对于流体能经过阀自身的阻塞件的所有旋转角度有效地利用转子，即，转子的最佳操作不仅确保在亚型的阻塞件的配置中。

此外，使用具有相对于流体流动呈横向的旋转轴线的转子改进了转子自身和调节的有效性，从而允许甚至通过简单地改变可施加到转子的阻力矩改变在流体中引起的损耗。

另外，由于转子的旋转轴线与阻塞件的旋转轴线一致，转子的引入不需要对球阀的操作原理或结构做很大改变，但同时允许获得容易制造的紧凑的装置。

优选地，转子包括轴和多个叶片，所述多个叶片相对于流体的流动呈大体横向并紧固到轴。通过这种方式，能获得简单结构的高效转子。

优选地，叶片沿大体平行于经过阀的流体的流动方向扭转，因此进一步改进了转子的效率并有助于转子的起动。

优选地，叶片的尺寸设置成对于转子的一些旋转位置来说基本占据所述球形阻塞件的所述通孔的整个自由截面。

优选地，叶片包括在其表面上的孔，以便减小流体流经转子而发生的损耗并提高流量控制精度。

优选地，控制阀包括的偏转元件，所述偏转元件定位在所述转子上游并且适于与流体流流体动力学地相互作用，以便提高转子的效率并有助于转子的起动。

优选地，偏转元件在阀中在阀的旋转轴线限定的横截面中不对称地定位。

优选地，阀能与机械单元或发电机相连，以将转子的旋转转化为可用的能量。因此，阀能利用甚至在远距离位置或很难接近的位置的机械能或电能的源，或者不论怎样，其能在没有主电线的位置提供电能。