背压调节阀、调节系统、以及调节方法

技术领域

本发明涉及背压调节阀、调节系统、以及调节方法。

背景技术

背压调节阀主要用于控制空气、水、蒸气、油等各种类型流体的流动，用于控制阀前管路或是定容压力设备内不稳的状态，对其进行稳压调节，随着当前自动化设备需求的不断增加，自动精细化的背压调节阀需求量急剧增多，背压调节阀在流体控制过程中频繁的对阀前的压力进行实施调节，来保持其阀前背压的稳定，背压调节阀的性能及可靠性对流体控制过程至关重要。

现有技术中，背压调节阀有采用电机驱动带动减速器来控制蝶阀或阀门的转动角度来进行阀前压力的调节，也有一些背压调节阀通过手动控制阀杆内弹簧膜片压缩量来控制流通面积来实现固定背压的调节。上述的调节阀也存在一些不足之处，蝶阀式的背压调节阀体积大，结构复杂，调节中响应慢，面对高背压的状况下其密封性不能保证，兼顾小流量与大流量工况下的精细化自适应高精度调节也不能得到保证，同时在有限的安装使用空间内无备用背压阀，在发生故障情况下只能维修或更换新的阀来替换。

发明内容

本发明的目的是提供一种背压调节阀。

本发明的另一目的是提供一种背压调节系统。

本发明的另一目的是提供一种背压调节方法。

根据本申请一方面的一种背压调节阀，包括阀体，包括进口、出口以及连通所述进口、出口的多个中孔；多个调节组件，相互独立地设置于所述阀体的多个中孔，每个所述调节组件对应每个所述中孔；其中，每个调节组件包括电磁执行器，阀芯，阀套，以及弹簧件；所述阀芯的一端与所述电磁执行器的执行部连接，另一端与所述弹簧件连接，所述阀套套设于所述阀芯的外围，并且所述阀芯与所述阀套之间限定有流动腔室，所述流动腔室在一侧与所述进口连通，另一侧与所述出口可打开地连通。

在所述背压调节阀的一个或多个实施例中，所述阀芯具有锥形侧壁，所述锥形侧壁与所述阀套构成所述流动腔室，所述阀芯的底部与所述阀套能够相对移动，以提供流体从所述流动腔室流向所述出口的通道。

在所述背压调节阀的一个或多个实施例中，所述阀芯的内部设置有安装腔室，所述安装腔室容纳有所述弹簧件，所述弹簧件的一端连接于所述安装腔室，另一端连接所述出口。

在所述背压调节阀的一个或多个实施例中，当所述背压调节阀打开时，所述电磁执行器通过执行部带动所述阀芯，克服所述弹簧件的弹性力，使得所述阀芯的底部与所述阀套相对移动而存在间隙，使得所述流动腔室与所述出口通过该间隙连通，流体经过所述背压调节阀的流动路径被配置为：从所述进口进入，之后流动至所述流动腔室，之后流动至所述出口。

在所述背压调节阀的一个或多个实施例中，所述阀套的侧壁设置有通孔，所述通孔连通所述进口与所述流动腔室。

在所述背压调节阀的一个或多个实施例中，所述阀套与阀芯之间设置有密封圈密封。

在所述背压调节阀的一个或多个实施例中，所述阀套与所述电磁执行器之间设置有密封圈密封，所述阀套与所述中孔之间设置有密封圈密封。

根据本申请第二方面的一种背压调节系统，包括：如第一方面所述的背压调节阀，以及控制器所述控制器包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行所述指令以实现以下步骤：根据所述调节的流量，开启所述多个调节组件的部分或者全部的所述调节组件进行背压调节。

根据本申请第三方面的一种背压调节方法，采用如第一方面所述的背压调节阀，根据所述调节的流量，开启所述多个调节组件的部分或者全部的所述调节组件进行背压调节。

在所述背压调节方法的一个或多个实施例中，所述背压调节阀的所述阀芯具有锥形侧壁，所述锥形侧壁与所述阀套构成所述流动腔室，所述阀芯的底部与所述阀套能够相对移动，以提供流体从所述流动腔室流向所述出口的通道；其中，调整所述锥形侧壁与所述阀套的夹角，以对应不同的流体流量调节需求。

采用以上介绍的背压调节阀、调节系统、以及调节方法的有益效果包括但不限于以下之一或组合：

1.背压调节阀内部每组的调节组件，即电磁执行器﹑阀芯﹑阀套、弹簧等相互独立互为冗余，电磁执行器的执行部的位移与进口处压力构成闭环控制系统，可精确调节阀前压力在较小范围内波动，该系统组成结构简单紧凑，易安装，根据需求可并联多组执行器；

2.背压调节阀通过电磁执行器直接推动阀芯向下运动，以实现调节气体流通面积目的，阀芯下部程锥形，与阀套间形成夹角α，根据气体流量的大小来分别设计夹角α，以此来适应不同的流体介质流量需求，同时夹角α的设计可以实现流体流量的精细化连续调节；

3.背压调节阀的阀芯结构为平衡式结构，阀芯与阀套间设置密封圈，在内部弹簧预紧力的作用下进一步提高其密封性，以此实现针对高压流动介质良好的密封。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施方式的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为一实施例的背压调节阀的结构示意图。

图2为一实施例的背压调节阀的调节组件的结构示意图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

在随后的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”或者其他方位术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一些实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一些实施例的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

发明人发现，现有技术中的蝶阀式的背压调节阀体积大，结构复杂，调节中响应慢，面对高背压的状况下其密封性不能保证，兼顾小流量与大流量工况下的精细化自适应高精度调节也不能得到保证，同时在有限的安装使用空间内无备用背压阀，在发生故障情况下只能维修或更换新的阀来替换等缺陷。

基于以上考虑，发明人经过深入研究，设计了一种背压调节阀、调节系统、以及调节方法，以克服以上提到的技术问题中的一个或多个。

虽然本申请实施例公开的背压调节阀、调节系统、以及调节方法适用可以包括船用发动机，但不以此为限，例如可以适用于其他的应用场合，例如重型车辆、铁路列车，只要是采用该背压调节阀克服以上提到的现有技术的问题即可适用本案的背压调节阀。

参考图1以及图2所示的，背压调节阀包括阀体1以及多个调节组件。可以理解到，多个调节组件的数量不以图中所示的三个为限制，可以是不同的数量。

如图2所示的，阀体1包括进口A、出口B以及连通进口A、出口B的多个中孔11。例如图2所示的，流体进口A在中孔11竖直方向中间位置处连通，中孔下方有流通小孔，流通小孔与与流体出口B连通。

多个调节组件相互独立地设置于阀体1的多个中孔11，每个调节组件对应每个中孔11，图2中以一个调节组件对应一个中孔11为例进行示意。

如图2所示的，每个调节组件包括电磁执行器2，阀芯7，阀套6，以及弹簧件9。阀芯7的一端与电磁执行器2的执行部连接，执行部在实施例中以电磁执行器顶杆4为例，但不以此为限制。阀芯7的另一端与弹簧件9连接，阀套6则套设于阀芯7的外围，并且阀芯7与阀套6之间限定有流动腔室12，流动腔室12在一侧与进口A连通，另一侧与出口B可打开地连通。电磁执行器2的具体结构可以是高精度比例式电磁执行器，附带驱动线及执行器位置信号传感器线，如图1所示的，电磁执行器2包括3个及以上数量的电磁执行器2并排连接，分别由螺钉3固定安装在阀体1的中孔11上方位置，电磁执行器2竖直朝下，伸出顶杆4，通过外部驱动控制器来精确控制顶杆4上下运动。而阀套5可以安装在阀体1上方的中孔11内，阀套6可以是为空心柱形状，阀套6中间偏下处沿轴线均匀分布四个通孔13，四个通孔与阀体流体进口A正对构成连通形式，即阀套6的侧壁有通孔13，通孔13能够连通进口A与流动腔室12。阀套6上方与电磁执行器2接触，O型密封圈5夹在中间，阀套6与阀体1接触的上下部位也分别布有密封圈，来密封气体或是液体。

阀芯7与阀套6构成配合偶件，阀芯7上端与电磁执行器2顶杆4接触，可在顶杆4推动下上下运动，阀芯7上部有均匀分布的流通小孔，与上方电磁执行器2内腔连通，使得上下压力平衡。

继续参考图2所示的，阀芯7具有锥形侧壁14，锥形侧壁14与阀套6构成流动腔室12，阀芯的底部与所述阀套能够相对移动，以提供流体从流动腔室12流向出口B的通道。具体而言，阀芯7下部程锥形，与阀套6间形成夹角α，根据流体的流量大小需求来设计夹角α的大小。

而阀芯7下部均可以安放密封垫8，密封垫8下方固定在阀芯7下方台阶面上，密封垫8上方紧贴阀套，对上方的高压流体进行密封，阀芯7底部设置有内孔安装定位垫片10，定位片下方放置弹簧件9，弹簧件9放置在阀芯7底部孔内，弹簧件9处于压缩状态，弹簧件9下端面与定位垫片阀体1接触，阀芯1运动过程弹簧始终处于压缩状态。即阀芯7的内部设置有安装腔室15，安装腔室15容纳有弹簧件9，弹簧件9的一端连接于安装腔室15(如图中所示的连接与定位垫片10)，另一端连接所述阀体的中孔11。

背压调节阀打开工作过程可以是，当背压调节阀打开时，电磁执行器2通过执行部带动阀芯7，克服弹簧件9的弹性力，使得阀芯7的底部与阀套6相对移动而存在间隙，使得流动腔室12与出口B通过该间隙连通，流体经过背压调节阀的流动路径被配置为：从进口A进入，之后流动至流动腔室12，之后流动至出口B输出。具体而言可以是，排气背压阀进口A，出口B分别接上管路后，将电磁执行器2的驱动线及位置反馈线连接到上层控制器，进口A处及前端高压流体介质经管路充满整个进口A管道，当上层控制器接收阀前压力信号后，开始对电磁执行器2进行驱动控制调节，电磁执行器2快速驱动顶杆4的伸出长度，顶杆4推动阀芯7克服弹簧9作用力向下运动，阀芯7向下运动后，密封垫8跟随着向下运动，阀芯7下方锥形侧壁14与阀套的边形成环状空隙，流体介质从该环状空隙流过，最后流经阀体下方的流通孔，汇集到出口B排出，由此完成阀前背压连续式的调节，使得阀进口A及前端的压力始终在设定的压力值下小范围稳定。而各个电磁执行器2分别独立工作，当流体介质流量比较小时，只需独立调节部分的(1个或几个)电磁执行器2即可实现背压精细调节，当需要大流量状况下调节时，可以由全部电磁执行器独立联合工作来实现背压的精细调节，以上背压调节阀结构原理简单，响应快，流量调节范围广泛，密封性能良好。

可以理解到，本申请还提供一种背压调节方法，其采用以上实施例介绍的背压调节阀，根据调节的流量，开启该多个调节组件的部分或者全部的调节组件进行背压调节。

而在设计阶段，可以根据对于背压调节阀的阀芯7具有锥形侧壁14的结构，可以调整锥形侧壁14与阀套6的夹角，以对应不同的流体流量调节需求。

继续参考图1以及图2所示的，本申请还提供一种背压调节系统，其采用如以上实施例介绍的背压调节阀，以及控制器100，控制器100包括：存储器101，用于存储可由处理器执行的指令；处理器102，用于执行所述指令以实现以下步骤：根据所述调节的流量，开启所述多个调节组件的部分或者全部的所述调节组件进行背压调节。

需要注意的是，上述的存储器101和处理器102并不局限于特定的某一个存储器或处理器。在一些情况下，存储器101和处理器102都可以具有分布式的结构，例如，可以包括分别位于发动机端和后台云端的存储器和处理器，由发动机端和后台云端共同实现上述的背压的冗余连续调节。更进一步的，在采用分布式结构的实施例中，各个步骤可以根据实际情况调整具体的执行终端，各个步骤在特定终端实现的具体方案不应限制本发明的保护范围。

综上，以上介绍的背压调节阀、调节系统、以及调节方法的有益效果包括但不限于以下之一或组合：

1.背压调节阀内部每组的调节组件，即电磁执行器﹑阀芯﹑阀套、弹簧等相互独立互为冗余，电磁执行器的执行部的位移与进口处压力构成闭环控制系统，可精确调节阀前压力在较小范围内波动，该系统组成结构简单紧凑，易安装，根据需求可并联多组执行器；

2.背压调节阀通过电磁执行器直接推动阀芯向下运动，以实现调节气体流通面积目的，阀芯下部程锥形，与阀套间形成夹角α，根据气体流量的大小来分别设计夹角α，以此来适应不同的流体介质流量需求，同时夹角α的设计可以实现流体流量的精细化连续调节；

3.背压调节阀的阀芯结构为平衡式结构，阀芯与阀套间设置密封圈，在内部弹簧预紧力的作用下进一步提高其密封性，以此实现针对高压流动介质良好的密封。

本发明虽然以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。