流体减压装置 本发明涉及一种流体能量耗散装置，特别是涉及对气体流具有较低声学转换效率的流体减压装置以及对液体流具有抗气穴能力因而具有低噪声特性的装置。
发明背景
下面将通过分开列标记的段落来描述与本发明有关的几个因素。特别针对本发明的流体减压装置，以下将分别讨论关于(A)空气动力噪声；(B)制造；以及(C)流体动力噪声等方面的问题。
(A)空气动力噪声
在例如油和气体管道系统以及化学加工等工业生产的流体控制中，经常需要对流体减压。通常采用例如流量控制阀和流体调节器之类的可调限流装置以及例如扩散器、消声器和其它背压装置之类的其它固定流体限制装置来实现此目的。流体控制阀和/或特定场合下的其它流体限制装置的目的是控制流速或其它过程变量，但是它的一个限制之处在于，会产生一个作为其流体控制功能之副产品的减压现象。
压力流体含有被储存起来的机械势能。使压力降低就会释放这种能量。该能量本身表现为流体动能，包括流体的整体运动和随机的紊流运动。紊流是流体的不规则运动。然而，在这种随机运动中有一瞬时结构，会形成涡流(涡旋体)，但是迅速地分解成较小的涡流，这些涡流会作进一步地分解。最后，粘性将使最小涡流的运动阻息，将能量转换成热能。
紊流运动伴随发生了作用在管道系统各构件上的相关压力和速度的起伏波动，这将导致振动。振动是不希望有的，因为它可以(如果足够强大)导致压力保持构件的疲劳破坏，或导致对相连装置等产生其它类型的磨损、性能下降或失效。即使当没有物理损坏地情况下，振动还可以产生由空气传播的噪声，会妨碍甚至损害人们的听力。
对噪声控制有三个基本的方法：
1.)限制最初产生的振动幅度。由于须耗散能量的大小是根据场合来设定的，所以这种降噪水平必定来自于使流体能量相对于声能转换的效率下降。
2.)吸收声能。工业装置的一个典型例子是填充玻璃纤维的消声器。
3.)阻挡声音的传送。这样的一个例子是厚壁管。
除了对周围结构的响应或想要使该结构吸收该能量的意愿之外，被转换成振动的总能量中的一部分还取决于流动场和紊流的特性。转换成噪声的机械能的比率被称作声学转换效率。
有几种已知的方法可以使由于流体压力降低而产生的噪声和振动减至最小。在气体领域，经常采用的四种方法是：
1.)通过少量步骤或阶段，而不是在一单个的紊流发生过程中使压力降低。通常，一减压阶段是通过一流体流(flowstream)的收缩/膨胀对、或通过一方向变化来实现的。在这两种情况下，均形成一具有较高速度的流体射流，该射流被一速度较低区域所围绕。最终的紊流混合体可产生噪声。若该阶段两端的压力变化足够高，射流将“阻塞”或达到超音速，在流体流内产生振动。振动可使流体的热动力状态发生突然的变化。例如，压力可以明显地下降。当新的紊流通过一冲激波时，还可产生宽频的振动噪声。
2.)避免高速射流和紊流与固体表面接触。自由流体紊流内的所谓雷诺应力是一噪声源。然而，当紊流与一固体表面接触时，将产生偶极声源。当平均流动速度较低时，偶极源是相当有效的噪声源。
3.)将流体流细分成小股流体。这种对策实际上可以实现多个期望的结果。由于小股流体具有较小的特性尺寸，并且其最初涡流较小，因而会产生高频紊流。在涡流分解过程中，能量向前移动，从而跳过发生振动的可能性。第二，这些较小的涡流的绝大多数能量都在高频范围内，其中能被管道构件可靠吸收(随后作为噪声散发)的比较少。因此，小股流体可提高普通工业管道的效用，阻挡所产生之噪声的传播。第三，人类的耳朵对高频噪声的敏感度较低，因而将使噪声明显降低。第四，比较容易避免小射流撞击固体表面，从而使偶极噪声最小。最后，只要使射流相互之间保持隔离，来自每股射流的噪声就可以与其它噪声保持不相关状态，并使总量最小，这类似于分阶段降噪的作用。由流体携带的碎屑所引起的通道堵塞将对流体流的尺寸建立一个实际低限值。
4.)上述各种方法的组合。用于可压缩流体的分阶段方法的一个问题是，随着压力降低，流体的体积将在下一个阶段中增大。对高压比(入口压力/出口压力)场合而言，所需流动面积的增大是非常重要的。很多已有技术的流体限制装置利用了具有增大流动面积的通道。对可压缩的流体而言，通常采用所述限制器使流体沿径向向外地穿过环形壳壁。这样就可以利用总横截面积天然增大而提供增大的通道面积。
使由于流体减压而产生的噪声和振动降低所遇到的主要技术问题是，实现可控制流体最有效状态的流动通道几何形状所需的成本。
(B)制造
在低噪声元件内形成所需通道通常是非常昂贵的。原材料是否适当也会影响成本和传输。可以用环形的铸件或杆件来制造现有的很多流动限制器中的圆筒形结构，例如套筒、环件等。然而，这就需要对原材料进行各种直径、长度和厚度的组合。可以从一普通的片材中切割出很多ID/OD组合的环形圆盘，并将它们叠至所需高度。与环形铸件相比较，锻造的片材不太可能有例如多孔等缺陷。
传统上，已经通过化学腐蚀、铣削、放电加工(EDM)、铸造、切割、冲压或钻削等方法来制造用于层叠而形成一罩笼(cage)的圆盘。化学腐蚀是一种多用途的工艺，但是对于阀罩所需尺寸大小的部件而言是非常昂贵的。另外，在该工艺中，酸浴和在其中溶解金属引起了有害废物的处置问题。铣削是非常昂贵的，并且由于在铣刀尺寸方面有一个实际低限值，因而对小结构有所限制。线式EDM被限制用于穿透式切割的设计，并且速度较慢。浸渍式EDM可以用于凹陷型设计，但是较适合于图案制作，而不适合大批量生产圆盘。铸造较为便宜，但是对每种设计都需要昂贵的硬件模具。在组装成叠之前，可能还要对铸件进行平整和/或磨削作业。冲压被限制用于穿透式切割的设计，对每种冲压形状都需要一特别的模具，且圆盘可能在冲压作业之后不平整。模具的磨损可能会使所需通道形状的流动控制特性变差。另外，小结构是不可能的，特别是对厚圆盘而言。钻削使通道的形状限制为轴对称孔和锥形。另外，不能通过钻削对环形罩笼结构的内侧施加各种圆弧。
切割方法包括等离子切割、激光切割和冲蚀水射流等。显然，这些方法都被限制于穿透切割的设计。然而，在已有技术的流动限制器中，很多穿透式设计对利用切割进行的高成本生产而言并不适合。例如，在Self(美国专利申请3,513,864)所示的骨架圆盘中，随着切割作业从一个切除区进行至另一区域，须要对火焰/激光束/射流进行多次启动或关停。这种启动和关停工作对每个部件都增加相当多的加工时间，从而使部件的成本相应成比例地升高。因此，希望提供一种能通过切割工业来有效制造的圆盘设计。
另外，随着计算机数控(CNC)机床、计算机辅助设计(CAD)系统和这两者间的自动界面的广泛使用，已经使软件工艺(CNC切割)相对于实际图案制造工艺(铸造)而言的成本有了显著的变化。这种基于软件的加工对那些为特殊应用而专门设计的、需要噪声限制型控制的运行困难场合特别有利。
通常，叠置的圆盘是通过钎焊或螺栓连接而保持在一起的。有时，圆盘与圆盘的接头是单独焊接的。
除了限制器构件的成本以外，对某一给定流量的构件尺寸也会影响所需阀体的尺寸，这将大大影响阀的总成本。
传统的曲折路径式调整结构(trim)具有故意低效的流动通道，以便分散压降。因此，与例如两阶段装置相比，每单位横截面积上的流速较小。因此，基于传统的曲折路径的限制器必需足够大，以便容纳传统的通道面积和每个通道的额外的各段。这样就使限制器尺寸增大，形成一个非常大、重且昂贵的阀体，需要一个很大的致动器来操作该阀。
(C)流体动力噪声
虽然造成液体压力降低时发生液压动力噪声的物理现象各不相同，根据本发明的很多制造技术还是可以有利地用于液体通道。在工业场合，因液体压力下降而产生噪声和振动的主要来源是气穴。气穴是在流体通过一个其压力低于其蒸气压力的区域时在一流体流内产生的。蒸气泡形成之后，在向下经过一个其压力超过蒸气压力的区域时破裂。破裂过程可产生噪声、振动和对材料的冲击。
避免这些问题的一个方法是，设计一个其内的压力绝不会降至蒸气压力以下的通道。如同气体流动的情况一样，经常采用多段方式。所需段的数量取决于分配给每一段的压降大小以及每一段内的最小压力与其总压力变化的比值，即压力恢复的大小。希望压力恢复的数值较低。在层叠板流动限制器内经常看到的基于直角弯头段可显示压力恢复的特性。因此，需要更多弯头，从而提高阀组件的复杂性、尺寸和成本。
出于实用性的考虑，较有利的是，在第一段(其中的静压最高)内获得最大压降，而在相继的各段内压降逐渐变小。当应用于方向变化的各段时，有时将该方案描述成使流动面积渐增。
与可压缩流体的情况一样，通道尺寸较小是有益的。经常允许在产生少量气穴的情况下工作。与大的两相射流相比，一组小的、相互隔绝的两相射流在激发振动方面的效率较低。
作为一个原理，控制速度是对液体内的振动及噪声进行控制的间接手段。控制速度的目的是，使得可令由于总的整体运动而造成的流体局部静压力降低的伯努利效应减至最小。相对较高的静压将使导致气穴的压力范围减至最小。
因此，希望能提供一种减压装置，它具有较低声学转换效率或流体液压噪声，可以用较低的生产成本最有效地进行制造。
发明概要
按照本发明的原理，提供了一种流体减压装置，它包括：至少两个层叠的圆盘，每个圆盘均具有用于使流体从入口连通至出口的流体通道；在流体通道内为可压缩流体设置了一个高恢复段，并设置了一与第一高恢复段串连以便在低噪声的情况下获得所需流体减压效果的低恢复段。在层叠圆盘内串连的高恢复和低恢复段可以在空气动力噪声较低的情况下获得所需的减压效果。对液体而言，带有低恢复型各段的构造是比较理想的。
在流体减压装置的另一个实施例中，设置了多个层叠的环形圆盘，它们分别具有沿一纵轴线对准的周边部和中空的中心部。叠置的每个圆盘均包括：(a)从圆盘中心部朝圆盘周边部部分延伸的若干个流体入口段狭槽，(b)从圆盘周边部朝圆盘中心部部分延伸的若干个流体出口段狭槽，以及(c)在所述圆盘内延伸的至少一个槽腔(plenum)。各圆盘有选择地位于叠层内，使来自一个圆盘的流体入口段狭槽的流体流向一相邻的第二圆盘内的槽腔，并流向至少一个圆盘内的流体出口段狭槽，其中，流体流动通道先被分成两个最初的轴线方向，然后通过叠层内与所述第二圆盘相邻的各圆盘中的出口段狭槽来分配。
在根据本发明另一实施例的流体减压装置中，设置了类似的多个叠置圆盘，它们具有围绕每个圆盘交替布置的槽腔和狭槽图案。为每组入口和出口狭槽均设置了一槽腔。
在根据本发明另一实施例的流体减压装置中，设置了多个叠置的圆盘对，其中，前述的所有入口和出口狭槽都在一个圆盘上，而所有槽腔(一个或多个)都在一相配的圆盘上。该实施例不像其它所有实施例那样具有在阀塞移动时能顺畅地改变流阻的优点。另一个缺点是，必须制造两个不同的圆盘，而不是像前述的那样只需单一个圆盘。
在根据本发明另一实施例的流体减压装置中，在多个层叠圆盘的基础上，设计一种七段式构造，每个圆盘具有：(a)从圆盘中心部朝圆盘周边部部分延伸的若干个流体入口段狭槽，(b)从圆盘周边部朝圆盘中心部部分延伸的若干个流体出口段狭槽，以及(c)至少一个在圆盘内延伸的槽腔。在该实施例中，各狭槽的形状形成了一个以上(与前几个实施例相比)的流体通道，它们在每个狭槽长度上都发生收缩/膨胀。各圆盘还是可以有选择地定位，以使流体通过相邻圆盘的互补狭槽和槽腔图案从一个段流向下一个段。这样的互补图案可以以交替方式布置在单个圆盘的设计中。在这个具有多段的实施例中，存在相当大的狭槽重叠面积，允许轴向流不受阻碍地通过层叠圆盘。这对液体场合特别不利，因而可以在层叠圆盘次序内周期性地添加一薄垫片。熟悉本技术领域的人员应该清楚，从本发明的教导中可以推断出具有三至六段(或大于七段)的实施例。
在本发明的较佳实施例中，设置了多个具有周边部和中空中心部的环形圆盘，其中每个圆盘都具有分成组的相同的狭槽互补图案。因此，每个都是相同的，它们具有多个流体入口段，每个入口段均具有从圆盘中心部朝圆盘周边部部分延伸的狭槽。每个流体入口段狭槽均包括角部圆弧，借以防止在流体通过该段时发生分离，并具有斜侧边通道，从而使每个入口段成为低噪声的高恢复段。在斜侧边通道的端部设置了一个具有有限尺寸的后槽部分，用以与相邻上、下圆盘内的上和下槽腔连通，这将在下面详细描述。
每个圆盘还包括多个位于圆盘周边部并与入口段在同一周侧的流体出口段，每个出口段包括从圆盘周边部朝圆盘中心部部分延伸的狭槽。每个出口段狭槽具有渐缩侧边通道，以便使下游的低恢复段具有较低的噪声。每个出口段狭槽还包括一前槽部分，用以与相邻上、下圆盘内的上和下槽腔相连通。
每个圆盘还包括若干个槽腔区域，它们具有完全在圆盘的与入口和出口段狭槽相对的周侧上延伸的沟槽。
各圆盘被布置在由四个子叠层构成的圆盘叠层内，在所述子叠层中，第二圆盘覆盖在第一圆盘上，第二圆盘的入口和出口段覆盖在第一圆盘的槽腔部分上。子叠层内的第三圆盘的处在与第一圆盘相同的位置，只是第三圆盘是沿着水平方向反过来的。因此，第三圆盘的槽腔部分覆盖在第二圆盘的入口和出口段上。最后，该子叠层内的最上层或第四圆盘的位置与第二圆盘相同，只是它也是翻转过来的。因此，最顶层的入口和出口段也覆盖第三圆盘的槽腔部分。
还有，各入口段狭槽和出口段狭槽是非对称地布置在每个圆盘内的。因此，入口和出口狭槽的这种设置以及上述的圆盘叠置次序可以使入口和出口狭槽的流体连通部分与夹设其间的圆盘的槽腔区域对准，可以防止有不间断的轴向流动通道通过各狭槽。
因此，在该较佳实施例中，进入层叠圆盘的中空中心部的流体会遇到多个形成为高恢复段的入口。接着，流体通过高恢复段的后槽部分分开而沿上、下两个轴向流动，所述后槽部分与紧邻的上和下圆盘的相应槽腔区域对准。于是，每股分开的流体现在沿着径向流动，在相应的槽腔内沿周向分配，并且到达紧挨着包含径向流动通道的相应槽腔的上圆盘和下圆盘周边部的低恢复段。于是，在每个槽腔内，流体通过与相邻槽腔的出口槽的前槽部分相连通的前槽部分而沿着轴向向上和向下地延伸。沿着两个轴向流动的流体在一个或多个出口狭槽内合并，从而可通过多个低恢复段而获得多个沿径向向外流动的方向。
在用于气体流动的较佳实施例中，希望每个高恢复入口段都是在大于大约2的压力比的情况下工作，以便如愿地降低噪声。此外，希望每个低恢复出口段都是在小于大约2的压力比的情况下工作，以便如愿地降低噪声。这样可以提供一种具有低噪声的高性能气体减压装置。
刚才讨论的实施例是表现为使流体径向向外地通过圆盘层叠壁的装置。熟悉本技术领域的人员应该清楚，可以将该结构反过来，即从出口段至入口段，从而产生一个用于流体径向向内流动的装置。
根据本发明原理的流体减压装置包括下列结构特征和工作特性及优点：
1)通过将流动通道的几何形状构造成有利于控制流动分离、振动形成、压力恢复以及流体紊流等特性，使空气动力噪声减至最小。
2)对液体流动而言，通过将流动通道的几何形状构造成可控制流动分离和压力恢复，使产生气穴的多孔性减至最小。
3)可以用标准的原材料来实现所述期望的流动通道几何形状，从而减少库存，并缩短运输周期。
4)可在一种可以利用现代化技术(CNC控制的激光或水射流切割等)低成本制造的装置内实现所述期望的流动通道。
5)与目前采用的曲折通道原理的设计相比，可以缩小减压构件的尺寸，从而使总的阀尺寸减至最低。
6)可以提供这样一种流体控制阀，它具有可相对于阀塞位置顺畅地改变流阻的元件，以提高控制性能。
7)可以提供一种能在制造和使用过程中牢固地组装一圆盘叠层的低成本装置，它还可拆卸，以便维修和清洁。
8)可以提供一种无需高成本工具即可进行改制而用于特殊场合的流体控制元件。
还应该注意的是，某些传统的减压装置可以引导流体在三维的曲折流动通道(例如沿径向呈Z形)内流动，从而在高度不同于入口的出口处排出。相反，本发明装置所提供的三维流动通道可以使出口和入口处在同一高度上。
附图简要说明
特别是在所附权利要求书中对本发明的新颖特征进行了阐述。由结合附图的以下描述可以更好地理解本发明，各附图中相同的标号表示相同的元件。
图1是一剖视图，示出了一流体控制阀，它具有一层叠圆盘形式的阀调整件(trim)，该调整件形成了根据本发明的一个流体减压装置；
图2是形成图1之层叠圆盘组中的每一个圆盘的环形圆盘的平面图；
图3是四个如图2所示的圆盘的立体图，它们有选择地位于根据本发明的一个四圆盘的子组件内；
图4是一个局部立体图，示出了由图1所示的层叠圆盘构成的流体通道的情况；
图5是一从侧面图上看的流动示意图，示出了通过层叠圆盘的流动通道；
图6是一从平面图上看的流动示意图，示出了通过层叠圆盘的流动通道；
图7是一个具有交替的狭槽和槽腔的圆盘实施例的平面图；
图8(A)和8(B)是所有的狭槽都在一个圆盘上而所有的槽腔都在另一个圆盘上的又一个实施例的平面图；
图9是用螺栓来将各圆盘保持为层叠构造的又一个圆盘实施例的平面图；
图10是一个具有多个流体处理段的圆盘的另一个实施例的平面图；以及
图11是本发明的一个多段实施例的局部立体图，它是由四个如图4所示的圆盘有选择地位于一个四圆盘的子组件中而形成的。
详细描述
现请参见图1，其中示出了根据本发明原理的一个流体减压装置，该装置是以具有多个层叠圆盘的阀罩10的形式出现，并安装在一流体控制阀12内。流体控制阀12包括一阀体14，阀体具有一流体入口16、一流体出口18和一穿过阀体的连接通道20。
一座圈22安装在阀体通道20内，它与一阀操作元件24协作，以控制流入和流出阀罩10的流体流量。阀罩(笼)10可以借助传统的安装装置保持在阀内，所述安装装置可以是例如以众所周知的方式与阀的阀壳部分相配合的罩笼止挡件26和安装螺栓28。
阀罩10包括多个层叠的圆盘，每个圆盘都与图2所示的圆盘30相同。圆盘30包括一中空的中心部32和一环形周边部34。在圆盘30的一侧设置了多个流体入口段的狭槽36和多个流体出口段狭槽38，各狭槽36从圆盘中心部32朝圆盘周边部34部分地延伸，各狭槽38从圆盘周边部34朝圆盘中心部32部分地延伸。
在圆盘的与流体入口段和流体出口段相对的外周侧上设置了一个或多个槽腔40，它们在圆盘内完整地延伸，从靠近流体入口和出口狭槽一端的一端42延伸至靠近流体入口和出口狭槽另一相对端的槽腔端44。槽腔40还在靠近中空中心部32的内圆盘部分41和终止在圆盘周边部34的外圆盘部分43之间延伸。一个小的支承桥45将圆盘部分41和43连接起来，并将槽腔40分成两个槽腔部分。
如图2所示，在每个圆盘上设置了两个相对的孔46。穿过圆盘30的孔46可接纳一对定位销，以便使每个圆盘在层叠结构中定位。从图2可以看出，穿过每个圆盘30的安装孔46的定位销是以一种不会妨碍通过阀罩10的流体流的方式来设置的。如图1所示，阀罩外侧的一连串焊珠48将圆盘30固定保持为组装的叠层。
每个流体入口段狭槽36形成有角部圆弧50，它们可以在流体流通过第一入口段时防止其与圆盘表面分开。还有，每个狭槽36内的斜侧边通道52可以为每个流体入口段提供一个高恢复段。例如，通道52的相对侧边是以大约15°的包角径向向外地发散。在每个流体入口段狭槽36的端部设置了一个后槽部分54，尽管其尺寸有限，但仍足以将流体引入相邻上、下圆盘内的相邻槽腔40，这将在下面详细描述。
每个流体出口段狭槽38形成有一个前槽部分56，其尺寸足以与相邻的上、下圆盘内的槽腔40形成流体连通。侧边渐缩的通道58从前槽部分56向外朝着圆盘周边部34逐渐收缩，从而为每个流体出口段狭槽38提供一个低恢复段。高恢复入口段和低恢复出口段的设计是为了产生较低的噪声。
请参见Hans D.Baumann发表在1984年1月-2月的《噪声控制工程》杂志上的题为关于由节气阀产生的空气动力声音水平的系数和因数的论文。下面将引用该篇论文的内容来说明作为压力恢复函数的的声学效率的技术状态。根据该论文，可以认识到，在一定压力比范围内(对入口和出口阀而言)，声学效率(换言之，也就是噪声发生能力)是作为压力恢复程度(FL因数)的函数来变化的。流线通道具有较低的FL因数，而猝然排出区域具有一接近1的高FL因数。通过在入口处提供一个小的横截面积，并且设置一个朝入口处倾斜的流动通道，就可以提供一个较低的FL。这样一个较低的FL对于在一个段的两端具有高于2∶1的高压比的情况是较有利的，因为这样可产生一个较低的声学效率，比高FL通道要低5-10dB。然而，当压力比较低时(低于2∶1)，高FL更有利于产生低声学效率，通常可以低5-10dB。因此，可以采用一定范围的狭槽尺寸和构造，以便针对正常工作范围内的阀的给定压力条件，配合定制一个低噪声出口段。
在本发明的较佳实施例中，希望每个高恢复入口段36可以在压力比高于2的情况下工作，以便如愿地降低噪声。此外，希望多个低恢复出口段38可以在压力比低于2的情况下工作，以便如愿地较低噪声。这样就能使阀罩10可以提供低噪声的高性能流体减压效果。
现请参见图2，可以注意到，在圆盘30一侧具有一基准标记A，而在圆盘30的相对侧具有一基准标记B。基准标记A和B可用于更好地理解圆盘30在本发明层叠圆盘中的取向。从图2中可以看出，流体入口段狭槽36并不是相对于槽腔40对称地布置在圆盘上的。具体地说，在图2左边的靠近槽腔端部42的最后一个流体入口段狭槽36与槽腔端部42的距离远小于图2右边的最后一个流体入口段狭槽36靠近相对的槽腔端部44的距离。可以注意到，流体出口段狭槽38相对于槽腔端部42、44也具有同样的非对称布置。这是本发明的一个重要特征，可以确保当以图3所示的方式将圆盘30组装成层叠圆盘组件时，不会有任何直接的、不间断的轴向流体流通过狭槽。因此，基本上所有的流体流都从流体入口段狭槽36穿过槽腔40，最终流出流体出口段狭槽38。
现请参见图3，其中示出了由四个相同的圆盘30构成的子组件，它呈分解状态，以更方便地描述其相互关系以及每个圆盘的选择性定位情况。应该理解，阀罩10由层叠的圆盘组成，包括例如图3所示的由四个圆盘30一个叠一个而形成的组或子组件。
在图3中，可以看到，最下面的圆盘30a与图2所示的圆盘30处于同一位置，即，可以看到圆盘顶面上基准标记B。相邻的圆盘30b是这样定位的，即，将圆盘转过180°，使基准标记A正好在下方圆盘30a的基准标记B的上方可以看到。再上面一个相邻的圆盘30c是这样定位的，即，还是采用图2所示的圆盘30，将其翻转而使基准标记B不再看得见，且使其位于下面一个圆盘30b的可见基准标记A的上方。最后，最上面的圆盘30d是这样定位的，即，将图2所示的圆盘30翻转过来，使基准标记A不再看得见，且使其基本上与圆盘30c的不可见基准标记B、圆盘30b的可见基准标记A以及最下层圆盘30a的可见基准标记B对准。
如前所述，流入入口段狭槽36和流体出口段狭槽38相对于定位销孔46，特别是相对于槽腔端部42、44非对称地布置在圆盘上。借助狭槽36、38的非对称布置以及如图3所示的圆盘30a-30d的有选择定位，可以避免在层叠的圆盘组件内出现不间断的轴向流动通道。另外，该特征可以防止通过不受阻碍的轴向腔室而发生的声柱共振现象。
现请参见图4、5和6，其中示出了流体流通道以三维流动方式流过阀罩的情况。为方便起见，在描述流动通道时，在图3和4以及图5和6中，最下面的圆盘30a相继的上层圆盘30b、30c和30d都尽可能地采用类似的标号，以便在图5和6中描述有关特性。开始时，流体流从中空的中心部32进入每个流体入口段狭槽36。为便于表述，下面将对通过流体入口段狭槽36之一的三维流动通道进行描述。应特别注意的是，虽然设置了一个通过层叠圆盘的三维流动通道，但出口还是很便利地与入口处于同一高度。
举例来说，流体进入圆盘30b内的流体入口段狭槽36a。该流体流在各楔形通道52内流动，进入后槽部分54，然后沿轴向向上以及沿轴向向下地经过后槽部分54，并进入下圆盘30a和上圆盘30c的槽腔。在沿轴向分成两股之后，流体流沿着多个径向方向进入圆盘30a的槽腔40a和圆盘30c的槽腔40c。
接着，流体流遇到相应出口段狭槽38的前槽部分56。举例来说，槽腔40a和40c内的每个流体流动通道分别沿轴向向上以及沿轴向向下地流过前槽部分56a，并流出圆盘30b的相应流体出口段狭槽38。应该理解，这仅仅是流体流从槽腔流入出口狭槽的一个例子。实际上，槽腔40a和40c内的流体流是沿着周向分布并流过多个径向出口段狭槽38。
例如，参见图5，请注意，进入圆盘30b的初始流体首先沿着轴向被分成两股并分别抵达下圆盘30a和上圆盘30c，随后沿着多个径向流动方向进入相应的槽腔40a和40c。在出口段，例如槽腔40c内的流体将沿轴向向下地穿过下圆盘30b内的相应出口段狭槽38的若干个前槽部分56(参见图6)，并沿轴向向上地穿过上圆盘30d内的相应出口段狭槽38的多个前槽部分56。应注意的是，在槽腔40a内的多个径向流动方向也被分离至上圆盘30b和下圆盘(在图5中没有标示)两个方向。
图6示出了在圆盘30d、30b和图5中未标示的圆盘中流体沿周向分配、最终从多个径向出口狭槽38流出的情况。例如，从槽腔40c开始，流体沿周向穿过多个前槽部分(例如56a、b、c等)，到达圆盘30b的多个出口，例如38a、b、c等。因此，根据本发明，由于用较大的槽腔来供给设置在阀罩10内的多个出口狭槽，所以一个或若干个出口段狭槽内发生的阻塞或堵塞不会使装置的性能发生很大变化。与传统的利用曲折的流动通道装置相比，本发明的装置具有很大优点，因为在传统装置中，通路内的任何单个通道的堵塞都会使流动完全停止。还有，可以注意到，由于每个圆盘30都具有入口和出口，并且没有例如已有技术的曲折流动通道装置的那种“死点”，因而该较佳实施例具有一种顺畅的线性流动特征。通过改变某些圆盘内的入口和出口的数量，就可以获得其它希望的非线性流动-位移特征。
从图2所示的实施例中可以看到，互补的狭槽图案被分成两组，而不是沿着圆盘外周交替地散布。还有，可以将等压的槽腔合并成单个的大槽腔，这样就不必在制造过程中对切割火焰/激光束/射流进行多次启动和关停。这样还可以使外周大大减小(切除部分长度)。从图中可以看到，成组地互补狭槽图案可以使整个阀罩10只需有单一的圆盘设计30。一个完整的流动通道取决于圆盘定位取向的顺序。在一单个圆盘上可以采用两个或多个组。例如图2所示的双组圆盘可以用来形成如图3所示的四层式罩笼子组件。狭槽通道的有利的流体设计特征可以减少对某一特定衰减所必需的阶段的数量，从而使构件尺寸和复杂性减至最小。
参见图2，应注意的是，圆盘30上的狭槽都在圆盘的一半上，而槽腔40处在另一半上。图7所示的另一可选用圆盘60则包含交替的狭槽组，即，入口狭槽62和出口狭槽64以及槽腔66是沿着圆盘的整个外周交替地设置。为每一组入口和出口狭槽均设置了一个槽腔66。采用如图7所示的具有交替的狭槽和槽腔图案的圆盘60，就要由两个圆盘60叠成一个罩笼子组件，从而形成一个三维流动通道，并且流体出口和流体入口仍设置在同一高度上。然而，在图7所示的实施例中，很难有效地实现可阻挡不间断轴向流动的非对称狭槽图案。图7所示的狭槽和槽腔结构的优点在于，与图2和图8所示的具有较长槽腔的结构相比，它可以提供大得多的刚性。因此，能使可允许的压降值增大。
此外，从图7中可以看到，在各狭槽中，每个流体出口段64均具有直的侧边，而不是像圆盘30那样的斜侧边58。出口段64的直侧边狭槽在为装置提供较低声学转换效率方面不如斜侧边那么有效。然而，与斜侧边相比，直侧边更容易借助传统的切割技术来构造。当然，应该理解，如果需要，可以用例如圆盘30的斜侧边狭槽来代替直侧边狭槽，以便为流体出口段64提供更有效的低恢复阶段。
图8(A)和8(B)示出了圆盘图案的另一个可选用实施例。在图8(A)中，圆盘68的所有流体入口狭槽70和流体出口狭槽72沿着圆盘68的圆周方向分成四组(即，分成四个相应的入口和出口狭槽)分布。参见图8(B)，从中可以看到，相配的圆盘74具有沿圆盘圆周方向分布的四个槽腔76。采用圆盘68和74需要一个由四个圆盘组成的罩笼子组件，以便像本发明的前几个实施例所述的那样，提供一个能使流体出口和入口处于同一高度并使轴向流动中断的三维流动通道。
图8(A)和(B)的实施例需要制造两个不同的圆盘，并将它们层叠起来而代替其它实施例中的单个圆盘。还有，由于阀塞的运动不同于其它具有顺畅线性特征的实施例，因而该实施例不能提供顺畅变化的流阻。
应注意的是，如果需要，相继圆盘上的狭槽图案是可以变化的，以改变通过装置的压降和流动容量。例如，可以在一个或多个圆盘上设置比以后的圆盘少一些的入口狭槽。这样就会失去只需一单个圆盘或两个圆盘的优点，但其改变阀流动特性(流动-位移)的能力可以更加理想。
图9示出了另一个可选用的圆盘78，它具有流体入口段狭槽80、流体出口段狭槽82和槽腔84，并且还包括四个孔86。孔86适于接纳螺栓88，螺栓88可以从层叠圆盘结构的每个圆盘78上的孔86插入，从而将层叠的圆盘用螺栓连接起来。采用螺栓连接的组件可以不必采用图1中的焊珠48。应该注意，由于采用了本发明的公用槽腔来定位，因而一系列螺栓88不会成比例地降低层叠圆盘组件的流动容量。
在前述的本发明各实施例中，采用了两段式设计，其中经过一入口段，并通过一槽腔连通至一出口段。或者，在需要的情况下，可以设置多个减压阶段。
平面图图10示出了根据本发明的一个多段图案，其中的圆盘90具有七个段，图11是由四个圆盘90组成的罩笼子组件。参见图10，圆盘90包括一连串第一段入口狭槽92、槽腔94、第二段狭槽96、槽腔98等，一直到最后的第七出口段狭槽100。如图10所示，狭槽92、96、100的形状在每个狭槽长度上构成了一个以上的流体通道收缩/膨胀。
再请参见图11，该立体图示出了从入口狭槽92起流过四圆盘90之子组件的三维流动通道，一直到最后从与入口段92一样高的出口段100排出。当然，可以理解，流过图11所示的七段式层叠圆盘构造的流体与流过前述两段式构造(即，通过相邻圆盘的互补的狭槽和槽腔图案从一段流向另一段)的流体流动情况相同。
这种七段式的实施例特别适用于液体流动场合。然而，由于多段的关系，存在着相当大的狭槽重叠区域，从而允许有非所愿的、不受阻碍的流体流过圆盘叠层，因而可以按叠层次序周期性地添加一个薄垫片以避免出现该问题。根据本文的描述，熟悉本技术领域的人员可以设置三至六段(以及大于七段)的实施例。
虽然本发明所述的是将本发明的减压装置结合在一节流控制阀之内，但应该理解，本发明并不限于此。可以将该装置作为控制阀上游或下游的一个固定限制器，或者也可以将其完全独立于控制阀来设置。
应该理解，以上的描述仅仅是为了便于理解，并无任何不必要的限制。对熟悉本技术领域的人员而言在此基础上的变型是很显然的。