[发明专利]一种基于仿生结构叶脉分形的低噪声阀芯装置

说明书

一种基于仿生结构叶脉分形的低噪声阀芯装置，包括套筒本体，套筒本体呈空心圆柱体结构，套筒本体的顶面和底面均设置有环形凸出结构，套筒本体的顶面配合安装套筒上盖，套筒上盖的底面配合安装有套筒下盖；套筒本体的平面上周向分布有多个叶脉分形结构的流体通道，单个流体通道的结构为：从套筒本体的内壁面至外壁面依次设置一级流道，一级流道的出口处分支两路，形成二级流道，单个二级流道的出口处设置有三级流道，单个三级流道分支两路，形成四级流道；具有多级分流流道、流道等比扩大降速、各分支流道内置共振腔从而实现高压流体的稳步降压、控速，并通过流道旁路的短管和竖直通道形成共振腔对流体进一步进行中低频降噪。

技术领域

本发明涉及流体机械、管道及阀门的减振降噪技术领域，尤其是一种基于仿生结构叶脉分形的低噪声阀芯装置。

背景技术

控制阀是工业管路系统中常用的一种阀型，主要对管路进行压力分配、流量调节等作用。

一般而言，最常用的调节阀阀芯结构为锥形结构，通过锥形与阀体的通流段圆孔配合形成节流作用，进而改变管路系统流量计压力分布状态。但这种节流结构在小开度时伴随着比较强烈的空化及湍流压力脉动，并产生显著地空气噪声、流噪声以及阀体振动，这些振动噪声必然对人员舒适度以及设备安全性产生危害。控制阀的节流过程中，特别是遇到阀前后压力差较大的情况，这种强烈的振动噪声尤为剧烈，并会在阀芯表面形成气蚀作用，从而破坏阀芯结构，在阀芯表面形成剥蚀状的损伤。

以液流管路调控系统为应用对象，以管路系统控制阀为具体对象。目前针对控制阀节流过程中的振动噪声控制中，主要产生了以下几类：1)多级节流阀芯、2)迷宫式阀芯、3)多孔式套筒阀芯，低噪声控制阀结构。通过不同方式的组合重构进而实现液体的低噪声节流控制。多级节流的孔板式、杆式存在着空间尺寸大，降噪效果不明显的缺陷；迷宫式阀芯结构具有良好的降噪效果，但在全开时存在着阻力过大的特点，特定用于小流量高压差的调节场合；多孔式套筒阀芯结构是最为广泛应用的一种低噪声调节阀芯结构，流量调节范围宽，降噪效果好。公开号为CN104048102B等提出的一种低噪声控制阀就是多孔式套筒阀芯结构的一种，并取得了良好的控制效果。而近年来随着仿生结构设计的兴起，仿叶脉结构的流道具有较好的通流及传热效果，是一种高效的工质输送结构，因此本发明基于叶脉构型的流道特点，提出了一种仿叶脉分形结构的低噪声控制阀芯结构。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中及工程应用中控制阀调节过程中噪振动噪声大，存在安全隐患等缺点，提供一种基于仿生结构叶脉分形的低噪声阀芯装置，从而具有多级分流流道、流道等比扩大降速、各分支流道内置共振腔从而实现高压流体的稳步降压、控速，并通过流道旁路的短管和竖直通道形成共振腔对流体进一步进行中低频降噪。该设计融合了分级降压控速与共振消声的原理，能够有效降低控制阀节流过程中产生的振动噪声。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于仿生结构叶脉分形的低噪声阀芯装置，包括阀芯套筒，所述阀芯套筒的结构为：包括套筒本体，所述套筒本体呈空心圆柱体结构，所述套筒本体的顶面和底面均设置有环形凸出结构，所述套筒本体的顶面配合安装套筒上盖，所述套筒上盖的底面配合安装有套筒下盖；套筒本体的平面上周向分布有多个叶脉分形结构的流体通道，单个流体通道的结构为：从套筒本体的内壁面至外壁面依次设置一级流道，所述一级流道的出口处分支两路，形成二级流道，单个二级流道的出口处设置有三级流道，单个三级流道分支两路，形成四级流道；

相邻两个流体通道之间通过一级旁通管设置有一级共振腔，

单个流体通道内，两二级流道之间通过旁通管设置有二级共振腔，两三级流道之间通过旁通管设置有三级共振腔，三级流道的内侧通过旁通管设置有四级共振腔。

其进一步技术方案在于：

所述套筒上盖、套筒本体和套筒下盖同轴安装固定。

所述套筒上盖的底面设置有与套筒本体配合的下凹槽。