氣動角式多級降壓調節閥設計規范

氣動角式多級降壓調節閥設計規范

一種多級降壓高壓角閥，包括閥體、套筒和閥芯，套筒安裝在閥體內，閥芯安裝在套筒內，其特征在于：所述閥芯由閥芯頭部、閥芯主體和閥芯尾部組成，其中閥芯主體上設置有交錯排布的梯形結構的槽和環；所述套筒內設置有與所述槽和環相匹配的環形槽；閥芯和套筒的中心線與軸向流動的流道相平行。采用多級，軸向流動的流道，流向平行于閥芯和套筒的中心線。閥芯上加工有交錯排布的“梯形”槽和環，套筒上對應加工有環形槽。流體壓力在閥芯長度方向流動時逐級減小，壓降分擔在多個階梯上，這樣就可以適應更苛刻的工藝條件并增加閥內件的使用壽命。



角式多級降壓調節閥，適用于壓差較大，容易產生閃蒸、空化現象的場合。根據工況要求，設計多個不同的多孔籠套組合而成一個多級降壓閥內件，使流體從接觸的只籠套開始，消耗高速介質的內能，降低流速。同時由于是多個籠套組成，所以是一個逐漸降壓的過程，使介質始終處于其飽和蒸汽壓之上，消除了產生汽蝕現象的可能。標準型配置為不平衡式單座閥芯，閥芯閥座通過硬化處理，延長閥內件使用壽命。對于大口徑的閥門可以設計成平衡式的套筒閥結構。


實用新型涉及一種閥門，具體涉及一種用于高壓場合的多級降壓角閥，屬于機械設備自動控制技術領域。采用多級節流形式來分攤壓差，減少了氣蝕、沖蝕、撓流破壞，大大提高了調節閥的使用壽命，特別是用在尿素系統中比普通高壓閥壽命提高2-3倍。閥體為直角形，閥芯為單導向結構，閥體流路簡單，阻力小，特別適用于高粘度，含有懸浮物和顆粒狀介質流體的調節，可避免結焦、粘結、堵塞。



1 、氣動角式多級降壓調節閥設計規范調節功能

1) 流量特性

流量特性是反映氣動薄膜調節閥的開度與流量的變化關系，以適應不同的系統特性要求，如對流量調節系統反應速度快需對數特性；對溫度調節系統反應速度慢，需直線流量特性。流量特性反映了氣動薄膜調節閥的調節品質。

2) 可調范圍R

可調范圍反映氣動薄膜調節閥可控制的流量范圍，用R＝Qmax：Qmin之比表示。R越大，調節流量的范圍越寬，性能指標就越好。通常閥的R＝30，好的閥，如V型球閥、全功能超輕型氣動薄膜調節閥，R可達100～200。

3) 小開度工作性能

有些閥受到結構的限制，小開度工作性能差，產生啟跳、振蕩，R變得很小 (即Qmin很大)，如雙座閥、襯膠蝶閥。好的閥小開度應有微調功能，即可滿足很小流量的調節，且工作又要求十分平衡，這類閥如V型球閥、偏心旋轉閥、全功能超輕型氣動薄膜調節閥。

4) 流量系數Cv或Kv

流量系數表示通過流量的能力，同口徑Kv值越大越好，尤其是球閥、蝶閥，它們的Cv/Kv值是單座閥、雙座閥、套筒閥的2～3倍。

5) 調節速度

滿足系統對閥動作的速度要求。

2 、切斷功能

切斷功能由閥的泄漏量指標來表示，切斷通常指泄漏量小于0.001％，它反映閥的內在的質量。在閥的使用中，對國產閥泄漏量大的呼聲反映很大。

3 、克服壓差功能

它通常用閥關閉時的允許壓差來表示，允許壓差越大，此功能也就越好。如果考慮不周到，閥芯就會被壓差頂開，造成閥關不到位，泄漏量超標。因此，保證閥切斷就必須克服閥關閉時的工作壓差。

4、 防堵功能

對不干凈介質的調節或者即使是干凈介質，管道中的焊渣等雜物都可能造成閥堵塞或被卡住，因此要求閥應有較好的防堵功能，使之正常調節。防堵性是流路的單座角閥和旋轉類閥，如球閥、蝶閥、偏心閥；流路復雜的閥、上下襯套導向的閥，迷宮式多級降壓閥易造成堵卡。

5、 耐蝕功能

抵抗介質的腐蝕和沖蝕和氣蝕，以提高閥的使用壽命。閥的腐蝕是由介質的化學性能引起的材質腐蝕問題，通常選用耐腐蝕的材料來解決；沖蝕是由高速流動的介質、含顆粒的 介質所致。解決的途徑是選用耐磨的材料，如堆焊斯泰萊合金或碳化鎢。氣蝕則要在機構結構上采用反汽蝕措施，對高壓閥、大壓差工作的氣動薄膜調節閥 要采用多級降壓的形式。

6 、耐壓功能

它反映閥的強度和安全指標，即介質不能通過密封處和閥體缺陷處向外滲漏。出廠時通常用1.5倍公稱壓力作試驗來檢驗。對高壓介質是采用鍛件結構；鑄鐵閥的耐壓強度是的，通常應選鑄鋼閥。

7 、耐溫功能

滿足不同溫度條件下閥的強度和性能，溫度的較大變化會使閥體材質的強度降低，因此閥必須滿足介質的溫度變化范圍的要求，使閥在工作溫度下有較好的強度和安全保證。

8 、外觀和重量

反映閥的外觀質量且要求儀表化、輕型化、小型化。其重量應越輕越好，以方便使用，如起吊、安裝、維護等。工業過程控制系統中由動力操作的裝置形成的終端元件，它包括一個閥體部件，內部有一個改變過程流體流率的組件，閥體部件又與一個或多個執行機構相連。執行機構用來響應控制元件送來的信號。”可見，氣動薄膜調節閥是由執行機構和閥體部件兩部分組成，套筒型高壓角閥的原理是:通過閥芯在套筒內的上下滑動，來調節流量。普通套筒沒有降壓效果，或者降壓效果較差，當用在高壓場合時，流體快速流過節流部件，容易形成空化和氣蝕，會對節流部件造成嚴重沖刷，大大降低閥門的壽命。



氣動角式多級降壓調節閥設計規范
目前也有一種多級降壓的套筒，這種閥門的套筒是有幾層開有小孔的圓筒構成。利用層與層之間的空腔來恢復流體壓力。當流體通過閥門時，交替膨脹和壓縮幾次，流經多級式套筒后逐步降壓，以便在快速降壓的同時，降低噪音。但是流體經過多個通道進入同一個壓力恢復型腔，流體通過小孔時的膨脹率不可能被精確的估計和控制。而且，要達到很好的降壓效果，需要流道有很多的變向通道，導致這種套筒制造起來難度很大。



適用于壓差較大，容易產生閃蒸、空化現象的場合。根據工況要求，設計多個不同的多孔籠套組合而成一個多級降壓閥內件，使流體從接觸的只籠套開始，消耗高速介質的內能，降低流速。同時由于是多個籠套組成，所以是一個逐漸降壓的過程，使介質始終處于其飽和蒸汽壓之上，消除了產生汽蝕現象的可能。標準型配置為不平衡式單座閥芯，閥芯閥座通過硬化處理，延長閥內件使用壽命。對于大口徑的閥門可以設計成平衡式的套筒閥結構。