專利名稱:低壓降調(diào)節(jié)閥的制作方法
低壓降調(diào)節(jié)閥是為節(jié)省節(jié)流能耗而設(shè)計(jì)的，它與普通調(diào)節(jié)閥一樣，可廣泛應(yīng)用于流體輸送過(guò)程中流量的調(diào)節(jié)。
定義S＝ (閥全開(kāi)時(shí)閥前后壓降)/(系統(tǒng)總壓降)對(duì)于已有的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)S＜0.3時(shí)，則調(diào)節(jié)閥的工作特性明顯偏離其固有特性，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量差，甚至無(wú)法工作。當(dāng)S＞0.5時(shí)，調(diào)節(jié)閥才有較佳的工作特性，但這時(shí)調(diào)節(jié)閥的節(jié)流能耗大。占閥全開(kāi)滿流量時(shí)系統(tǒng)總能耗50%以上。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，閥一般開(kāi)度處在0.3～0.8之間，則調(diào)節(jié)閥節(jié)流能耗占總能耗的60～90%以上。顯然，已有的調(diào)節(jié)閥為獲得較佳工作特性，須處于高S值運(yùn)行，而這種運(yùn)行是相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)的。
美國(guó)Masoneilan International，Inc的Garety A.Keith在文獻(xiàn)“The Control ValveInstalled Flow Characteristics”(Instrument Soceith of America Final Control Elements V.33rd Control Valve Symposium)中提出的修改百分比閥。它的閥的特性作了某些校正，但它仍然要求運(yùn)行在較高的S值(S＝0.33)。
本發(fā)明的任務(wù)在于設(shè)計(jì)一種適合于低S值狀態(tài)下運(yùn)行的調(diào)節(jié)閥，使之處在S＝0.1左右運(yùn)行時(shí)，有著比已有調(diào)節(jié)閥處在高S值運(yùn)行時(shí)有更為良好的工作特性，還可大幅度地降低能耗，是一種較為理想的調(diào)節(jié)閥。
這種低壓降調(diào)節(jié)閥，按S＝0.1時(shí)，它的線性工作特性為F( (l)/(L) )＝0.9 (l)/(L) +0.1 (1)等百分比工作特性為F (lL) = 10(lL- 1 )]]>(2)閥的固有特性為F (lL) = F (lL)·0.11-0.9F (lL)2]]>(3)來(lái)設(shè)計(jì)的。
式中l(wèi)為閥的行程(單位mm)L為閥的全行程(單位mm)這種低壓降調(diào)節(jié)閥優(yōu)良工作特性的獲得，依賴于閥芯輪廓曲線設(shè)計(jì)的合理性。其設(shè)計(jì)方法參照J(rèn).A.wiedmann and W.J.Rowan“Control Valve Plug Design”A.S.M.E1956.Aug.P.1307-12。
圖1為調(diào)節(jié)閥閥芯，閥座組合圖;圖2為低壓降調(diào)節(jié)閥閥芯輪廓曲線圖。
圖面說(shuō)明圖1中1-閥座;
2-閥芯;
D-閥座孔徑;
φl(shuí)-閥芯直徑;
L-閥芯相對(duì)于閥座垂直運(yùn)動(dòng)的全行程;
l-閥芯相對(duì)于閥座垂直運(yùn)動(dòng)的行程;
圖2中φl(shuí)-閥芯直徑;
Sl-閥芯與閥座之間的等流通截面線;
Hl-閥芯輪廓線到閥座壁的水平距離;
θ-閥流通錐形園環(huán)面?zhèn)让婢€與水平線夾角。
令閥導(dǎo)流口流通錐形園環(huán)面?zhèn)让骈L(zhǎng)度為Sθ(單位mm)則 Sθ＝12.7〔(D-D2-0.039CPc o s θ]]>)/cosθ〕……(4)其中 CP＝1.168CV m a xf (lL) Cb1C2b- 〔CV m a xf (lL)〕2]]>Cvmax為閥的額定流量系數(shù)Cb= 16.653CV 空D21(16.653D2)2- C2V 空]]>D為閥座孔徑，以吋為單位Cv空為實(shí)測(cè)空閥體流量系數(shù)，Cv空＞1.21Cvmax;
θ角一般取0°，30°，60°，80°。
把所取的θ角及Cp值代入(4)式，即可得到一組當(dāng)l為某一定值時(shí)的Sθ線。連接該組Sθ線的端點(diǎn)，得一根Sl曲線;
選取不同的l，可得到一系列的Sl線;
根據(jù)上述步驟畫出的Sl線，如設(shè)計(jì)的是等百分比低壓降調(diào)節(jié)閥芯，在 (l)/(L) 大于0.7時(shí)，不能作出所有這些Sl線的連續(xù)包絡(luò)線，即產(chǎn)生了“根切”。對(duì)比，可通過(guò)增加Cv空，要求Cv空＞1.21Cvmax，設(shè)法將“根切”起始點(diǎn)移到 (l)/(L) ＞0.9處，以達(dá)到工程上允許的范圍。
作各Sl線的光滑包絡(luò)線，即為本低壓降調(diào)節(jié)閥閥芯的輪廓線。
令φl(shuí)為閥芯的直徑(單位mm)，Hl為閥芯輪廓線至閥座壁的水平距離(mm)，則有φl(shuí)＝D-2Hl(5)依照閥芯輪廓線，制作本閥芯加工的專用靠模，加工出符合本設(shè)計(jì)的要求的低壓降調(diào)節(jié)閥的閥芯。與閥芯所配套的閥體和已有調(diào)節(jié)閥的閥體基本相同。如作為與低壓降調(diào)節(jié)閥閥芯相配套的閥體，其空閥體流量系數(shù)太小，則應(yīng)擴(kuò)大閥座直徑，以滿足Cv空＞1.21Cvmax。
調(diào)節(jié)閥在控制訊號(hào)作用下，改變閥芯對(duì)閥座的相對(duì)垂直距離，達(dá)到改變流通面積，控制流量。
圖3為低壓降調(diào)節(jié)閥特性曲線圖。圖3(a)表示了線性低壓降調(diào)節(jié)閥的流量特性，曲線1為固有特性，曲線2為S＝0.1時(shí)工作特性。圖3(b)表示了等百分比低壓降調(diào)節(jié)閥的流量特性，曲線1為固有特性，曲線2為S＝0.1時(shí)的工作特性。圖中座標(biāo) (l)/(L) ， (Q)/(Q100) 分別表示閥的相對(duì)行程和相對(duì)流量。
本發(fā)明的低壓降調(diào)節(jié)閥在S＝0.1下運(yùn)行時(shí)，具有良好的線性工作流量特性，如圖3(a)所示和良好的等百分比工作流量特性，如圖3(b)所示。由實(shí)驗(yàn)表明，該閥在S＝0.07～0.15下運(yùn)行，均能確保線性控制系統(tǒng)的優(yōu)良品質(zhì)。
現(xiàn)有的線性調(diào)節(jié)閥和等百分比調(diào)節(jié)閥，在S＝0.1下運(yùn)行時(shí)，其工作特性嚴(yán)重偏離線性和等百分比的流量特性，即使調(diào)節(jié)閥在常用的S＝0.5左右運(yùn)行時(shí)，其工作特性也明顯偏離線性和等百分比流量特性，使線性控制系統(tǒng)得不到良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
使用低壓降調(diào)節(jié)閥在S＝0.1條件下運(yùn)行時(shí)比使用現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥在較低的S值如(S＝0.3)條件下運(yùn)行所消耗的動(dòng)力可節(jié)約15～20%左右。
本低壓降調(diào)節(jié)閥固有可調(diào)比R＝31.6，工作可調(diào)比R′＝10。
實(shí)施例以Dg＝32，dg＝32，Cvmax等于16的雙座、柱塞形低壓降調(diào)節(jié)閥為例，其閥芯的直徑按低壓降調(diào)節(jié)閥的要求設(shè)計(jì)，得到表-所示尺寸。其閥體部分，大閥座直徑φ大比現(xiàn)有閥座擴(kuò)大2.0mm，小閥座直徑φ小比現(xiàn)有閥座擴(kuò)大1.9mm。加工所得閥芯，配以閥體，得到的低壓降調(diào)節(jié)閥，其實(shí)測(cè)工作流量特性，在圖3中用點(diǎn)線表示。圖3(α)中點(diǎn)線為S＝0.1時(shí)的線性雙座低壓降調(diào)節(jié)閥的工作流量特性;圖3(b)中的點(diǎn)線為S＝0.1時(shí)的等百分比雙座低壓降調(diào)節(jié)閥的工作流量特性。由圖可見(jiàn)按上述設(shè)計(jì)加工得到的低壓降調(diào)節(jié)閥完全滿足了原設(shè)計(jì)要求。
本閥經(jīng)實(shí)測(cè)，在相同工況下，輸送相同的流量12.5噸/小時(shí)，電機(jī)的消耗功率由原系統(tǒng)的52瓩，(此時(shí)，S＞0.15)42瓩(此時(shí)，S＝0.09)，并且比原有系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有了提高。
表一雙座(閥芯直徑φl(shuí)mm)
權(quán)利要求
1.一種由閥座和閥芯組成的低壓降調(diào)節(jié)閥，其特征是工作在S=0.07～0.15的低壓降調(diào)節(jié)閥的閥芯是按閥在S=0.1設(shè)計(jì)，要求達(dá)到它的線性工作流量特性F( (l)/(L) )=0.9 (l)/(L) +0.1和等百分比工作流量特性F=( (l)/(L) )=10( (l)/(L) -1)，而在 (l)/(L) 比值為0.0～1.0時(shí)作出的一系列等流通截面線Sl的包絡(luò)線回轉(zhuǎn)形面加工的。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的按一系列等流通截面線Sl的包路線回轉(zhuǎn)成形的閥芯的低壓降調(diào)節(jié)閥，其特征是用擴(kuò)大現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥系列規(guī)定的閥座直徑的辦法，使Cv空＞1.21Cvmax，將根切點(diǎn)移到 (l)/(L) ＝0.9以上，以解決根切問(wèn)題。
專利摘要
低壓降調(diào)節(jié)閥是一種控制流體流量的閥。通過(guò)采用新設(shè)計(jì)的閥芯輪廓線制成的低壓降調(diào)節(jié)閥，在壓降比為0.1工況下工作時(shí)，具有良好的線性工作特性和等百分比工作特性，閥的固有可調(diào)比31.6，工作可調(diào)比為10。應(yīng)用這種閥還有較大的節(jié)能效果，使用這種閥芯，配以擴(kuò)大的閥座孔徑，解決了根切問(wèn)題。
文檔編號(hào)F16K1/36GK85100559SQ85100559
公開(kāi)日1985年11月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者張玉潤(rùn) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan