控制閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

                     控制閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

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之前介紹減壓閥入口壓力小于設(shè)定值，現(xiàn)在介紹控制閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
    調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移轉(zhuǎn)換為控制閥閥芯和閥座間流通面積變化的裝置。通常稱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為閥，如直通單座閥、直通雙座閥、套筒閥、角式閥、回轉(zhuǎn)閥等。
    ()從結(jié)構(gòu)看，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由承壓件（閥體、閥蓋）控壓件（閥芯、閥座、閥桿等）組成。閥體是被控流體流過的殼體，它用于連接管道和實(shí)現(xiàn)流體的調(diào)節(jié)。并提供閥座等控壓件的支撐?？貕杭窃陂y體內(nèi)部直接與被控流體接觸的零件，包括閥芯、閥座、閥桿、套筒、導(dǎo)向套、密封環(huán)等。通常閥蓋組件包括閥蓋、填料箱、填料、隔環(huán)、填料壓套、填料壓板和活節(jié)螺栓等。在一些調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中還包括下閥蓋，它用于帶底部導(dǎo)向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)．包括下閥蓋、導(dǎo)向套和排放螺塞等。
    (2)從閥體結(jié)構(gòu)看，可分為帶一個(gè)閥座和一個(gè)閥芯的單閥座閥體（如圖2-4所示），帶兩個(gè)閥座和一個(gè)閥芯的雙閥座閥體（如圖2 6所示）．帶一個(gè)閥座套筒和一個(gè)閥芯的閥體（如圖2-0所示）．帶一個(gè)連接入U(xiǎn)和一個(gè)連接出口的兩通閥體，帶二個(gè)連接i1（一個(gè)人口和兩個(gè)出口的分流或兩個(gè)人口或一個(gè)出口的合流）的三通閥體。
    (3)從閥芯結(jié)構(gòu)看，側(cè)節(jié)機(jī)構(gòu)分為卣行程位移控制閥和角行程位移控制閥。它們分別與直行程位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角行程位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)酡合使用．上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥直通閥、角形閥、套筒閥、軸流閥等屬于直行程位移閥；蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥等屬于角行程位移閥。
    (4)從閥芯所受不平衡力看，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的閥芯有不平衡和平衡兩種類型，平衡式閥芯是在閥芯上開有平衡孔的閥芯（如圖2--79所示）。當(dāng)閥芯上、下移動叫，悶芯上、下部因有平衡孔連接，因此．閥芯兩側(cè)壓力差被抵消，大大減少不平衡力對閥芯的作用。平衡式閥芯需要衡腔室，因此，需安裝密封環(huán)。根據(jù)流向不同，平衡閥芯所受的壓力可以是中心向外流（低進(jìn)高出）．也可以是外部向中心流（高進(jìn)低出）。平衡閥芯可用于套筒結(jié)構(gòu)的閥芯，也可以用柱塞結(jié)構(gòu)的閥芯。不平衡閥芯的兩側(cè)分別是控制閥閥前和閥后的壓力，因此，閥芯所受不平衡力大，相同公稱壓力、公稱尺寸的控制閥需要更大推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能操作。
    (5)從閥芯導(dǎo)向看，可分為上部導(dǎo)向[如圖2-80 a）]、上下導(dǎo)向[如圖2-80 b）所示]，套筒導(dǎo)向（如圖2 -10所示）閥桿導(dǎo)向[如圖2-80 c）所示]和閥座導(dǎo)向[如圖2-80 d）所示]等類型。對于流體的控制和截止，閥芯的導(dǎo)向十分重要，閥芯導(dǎo)向用于閥芯和閥座的同軸度。上導(dǎo)向采用閥蓋或閥體內(nèi)的一個(gè)導(dǎo)向套來實(shí)現(xiàn)；上部和下部導(dǎo)向采用上閥蓋和下閥蓋的導(dǎo)向套來實(shí)現(xiàn)。對于雙座閥和需要導(dǎo)向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)需采用上部和下部導(dǎo)向。套筒導(dǎo)向采用閥芯的外圓表面與套筒的內(nèi)孔表面進(jìn)行導(dǎo)向，這種導(dǎo)向方法具有自動同軸性能，能夠非常地實(shí)現(xiàn)閥芯和閥座的同軸度；閥桿導(dǎo)向采用上閻蓋上的導(dǎo)向套與閥座密封環(huán)同軸，用軸套與閥桿實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，保證閥芯與閥座的同軸度，有利于控制閥的密封性。閥座導(dǎo)向被廣泛的應(yīng)用小流董控制閥中，它利用閥座孔中用筋支承的導(dǎo)向套來實(shí)現(xiàn)。    

(6)從閥芯降壓來看，芯結(jié)構(gòu)有單級降壓和多級降壓之分。單級降壓結(jié)構(gòu)（如圖2 81所示）困進(jìn)出口的壓差較大，因此，適用公稱壓力較低、進(jìn)出口壓差較小、噪聲要求不嚴(yán)、空化不嚴(yán)重的場合。
    在噪聲要求在85 dB以下，空化嚴(yán)重的場合，進(jìn)出口壓差較大，公稱壓力較高的情況下，應(yīng)采用如圖2 1 3，圖2 14的多級降壓結(jié)構(gòu)。在多級降壓結(jié)構(gòu)中，控制閥進(jìn)、出[1端的壓差被分解為幾個(gè)壓差．使各分級的壓差都比較小。都不會發(fā)生空化和閃蒸現(xiàn)象，從而防止空化和閃蒸的發(fā)生．同時(shí)使噪聲大大降低，應(yīng)控制不超過85 dB。

    (7)從流量特性看，根據(jù)流通面積的變化不同，可分為線性特性、等百分比特性、快開特性、拋物線特性、雙曲線特性及一些修正特性等（如相對開度40%是等百分比，從40%以后的開度為線性）。流量特性表示閥桿的相列位移與流體相對流量之間的關(guān)系。通常，采用流量特性來補(bǔ)償圈2-81  單級降壓結(jié)構(gòu)被控對象的非線性特性。直行程閥芯可分為平面型（用于快開），柱塞型、窗口型和套筒型。圖2 82是柱塞型閥的流量特陛結(jié)構(gòu)；圖2 83是窗F1型閥的流量特性結(jié)構(gòu)；圖2 84是多級套筒降壓結(jié)構(gòu)；圖2 13是內(nèi)套筒和外套筒結(jié)構(gòu)。
    由柱塞的形狀不同，窗口開孔面積變他不同．套筒的鉆孔位置不同，閥芯移動時(shí)，流通面積也不同，從而實(shí)現(xiàn)所需流量特性。
    角行程閥的閥芯也有不同形狀，例如用于蝶閥的傳統(tǒng)蝶板、動態(tài)輪廓蝶板、降噪蝶板等；用于球閥的球體0形開孔、球體v形開孔、修正形球體開孔、偏心半球等結(jié)構(gòu)。
    (8)從閥內(nèi)件的互換性看，一些調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的閥內(nèi)件可方便地更換和維護(hù)，如套筒閥可方便地更換套簡實(shí)現(xiàn)不同流量特性；上、下導(dǎo)向的閥內(nèi)件可方便地翻轉(zhuǎn)閥芯和閥座來實(shí)現(xiàn)正體閥與反體閥的換，從而實(shí)現(xiàn)氣開和氣關(guān)方式的更換：閥體分離閥可方便地拆卸，用于閥座更換和清洗。  

 (9)從閥蓋結(jié)構(gòu)來看，根據(jù)不同應(yīng)用要求．可采用普通閥蓋，電可采用長頸型閥蓋或散熱片的閥蓋．另外還可采用波紋管密封型閥蓋，長頸閥蓋適州于低溫工況的應(yīng)用，其長頸l飼蓋的加長高度視冷箱用與非冷箱用有所不同．見圖2-85．非冷箱用闊蓋加長部分小長度應(yīng)為250 mm，冷箱用閥蓋加長部分小長度見圖2-So和表2-1，閥蓋加長的小長度應(yīng)保證填料的溫度在O。C以上。當(dāng)被控流體不允許外漏時(shí)，采用GB/T 26481 -20兒進(jìn)行逸散性泄檢驗(yàn)達(dá)到時(shí)，必須采用帶波紋管密封的閥蓋，見圖2 86．可使被控流體被密封在閥體內(nèi)，不與填料接觸，防止流體泄漏，在選用波紋管時(shí)需考慮波紋管的耐壓和溫度的影響。
    (10)從控制閥端部的連接?？刂崎y可用各種形式的端部與管道相連接，其中主要的
連接方法有螺紋、法蘭、焊接及對夾連接。
    ①螺紋連接：螺紋連接通常分為內(nèi)螺紋連接和外螺紋連接兩種，內(nèi)螺紋連接通常是將閥體上加工成錐管或直管的陰螺紋，管子上加工成錐管或直管的陽螺紋，使之旋人閥體上。由于這種連接可能會出現(xiàn)較大的泄漏溝道，故可用密封帶來填塞這些溝道。如果閥體材料是可焊接的，可在螺紋連接后還可進(jìn)行密封焊。如果連接部件的材料是允許焊接但膨脹系數(shù)差異很大，或者工作溫度的幅度范圍較大，則螺紋連接部位必須進(jìn)行密封焊。外螺紋連接是為了便于安裝和拆卸螺紋端部的閥門，在閥體的管端用外螺紋與管接頭連接，管接頭再與管路焊接連接。
    ②法蘭連接：法蘭連接的閥門，安裝和拆卸都比較方便，由于法蘭連接是用若干條螺栓來緊固的，而單個(gè)螺栓所需的緊固力矩要比相應(yīng)的螺紋連接小，故適用的公稱尺寸Dlxl( NPS)和公稱匪力PN（C,lass）范圍廣，但是當(dāng)溫度超過370℃(700。F)時(shí)，由于螺栓、墊片和法蘭蠕變松弛，隨時(shí)會明顯降低螺栓的負(fù)荷，這時(shí)應(yīng)選擇耐高溫的螺栓材料。
    各國法蘭標(biāo)準(zhǔn)可提供各種法蘭的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并給出相應(yīng)法蘭密剖面的形式和表面粗糙度值。根據(jù)工作壓力高低可以選擇法蘭密封面的形式，細(xì)齒狀法蘭密封面對軟質(zhì)墊片效果較好，金屬墊片需要表面粗糙度值較低的法蘭密封面才能獲得較好的效果。金屬環(huán)連接適用較高的工作壓力。
    ③焊接端部連接：焊接連接適用于各種壓力和溫度。在較高的溫度下和較苛刻的條件下使用時(shí)，比法蘭更為可靠，但是焊接連接閥門的拆卸和重新更換安裝是較困難的，所以它的使用于通常可靠地運(yùn)行，或使用條件苛刻和工作溫度較高的場合。
    在公稱尺寸DIxI50(NPS2)以下的焊接連接的閥門通常具有焊接插口來承接帶焊端的管道，由于承插焊接在插口與管道間形成縫隙，因而有可能使縫隙受到某些介質(zhì)的腐蝕。同時(shí)，管道的振動會使連接部疲勞。因此，承插焊連接的使用受到規(guī)范的限制。
    ④對央連接：對夾連接適用于刀閘閥．蝶閥等低壓控制閥的連接．采用兩管道法蘭夾住控制閥，控制閥閥體的大外徑應(yīng)稍稍小于連接螺栓的內(nèi)接圓，用螺栓夾緊兩法蘭完成控制閥與管道的連接。

    (¨)控制閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)填料密封結(jié)構(gòu)
    填料密封是為了防止流體從移動的閥桿和閥蓋的間隙中產(chǎn)生泄漏。填料的材質(zhì)與填料密封結(jié)構(gòu)的選擇是保證控制閥在閥桿填料處不產(chǎn)生外漏的重要條件之一。填料密封結(jié)構(gòu)一般由填料壓板、填料壓套、填料、隔環(huán)、填料墊組成，填料密封結(jié)構(gòu)的選擇，取決于控制閥的工作條件，控制閥填料密封的基本結(jié)構(gòu)．通常有以下幾種：
    ①一般工業(yè)用控制閥填料密封的基本結(jié)構(gòu)見表2 2。  

②動力工業(yè)用控制閥的填料密封結(jié)構(gòu)：在高溫、高壓動力工業(yè)用控制閥中，填料密封部件的工作條件很復(fù)雜．各種成分浸漬過的并用金屬絲增強(qiáng)的jc石棉填料、柔性石墨編織填料、柔性石墨環(huán)、碳纖維編織填料是填料密封的主要材料。
    填料壓蓋通常制成填料壓板和填料壓套分開結(jié)構(gòu)，填料壓套一般采用25號鋼、35號鋼或12Crl3制造．壓緊螺栓采用活節(jié)螺栓，填料墊用12C r13或12 Cr18N，9制造。
    填料材料應(yīng)有材質(zhì)證明書，柔性石墨填料應(yīng)在控制閥安裝前裝入，保存時(shí)，為了避免閥桿材料受腐蝕，庫存控制閥不裝柔性石墨材料。
    若控制閥安裝在難以接近的地方，不能經(jīng)常擰緊活節(jié)螺栓螺母壓緊填料，但又必須保證填料密封工作，在這種情況下采用兩段填料組成的密封結(jié)構(gòu)。兩段填料之間安裝一個(gè)隔環(huán)*體泄漏時(shí)，沿著管從隔環(huán)內(nèi)引到恰當(dāng)?shù)娜萜髦谢虼髿庵?。高溫流體工作的控制閥．為了降低填料的溫度，根據(jù)可能把填料移到控制閥上部——遠(yuǎn)離閥體。填料箱和閥蓋之間的圓柱部分，可附加散熱片。
    動力裝置控制閥填料密封結(jié)構(gòu)的基本形式列于表2 3中。  

 ③高壓用控制閥填料密封結(jié)構(gòu)：在流體壓力比較高的情況下，為了保證動密封連接的密封性，填料中必須產(chǎn)生較大的壓力，這樣如果閥桿直徑比較大，將產(chǎn)生比較大的摩擦力矩，為了減少摩擦力矩，閥桿表面可氮化處理、QPQ處理、鍍鎳磷( ENP)或磨削，填料高度取得比較大，一般在10圈以上，填料壓緊時(shí)要裝一圈緊一圈，不要全裝好后再壓緊。當(dāng)控制閥工作溫度不太高時(shí)，可采用無石棉填料。對于高壓控制閥來說，由于制造和維修困難，可使用柔性石墨編織填料和柔性石墨環(huán)填料，如圖2 87所示。
a)壓套螺母式  ”組合填料壓蓋中間帶隔環(huán)圖Z-87高壓控制閥填料密封結(jié)構(gòu)
    ④…般控制閥的填料密封結(jié)構(gòu)：對于控制閥來說常用的一種填料密封結(jié)構(gòu)如圖2 88所示。
    在設(shè)計(jì)控制閥的填料密封結(jié)構(gòu)時(shí)，除了保證密封性能以外，主要考慮摩擦力矩要小，為了達(dá)到此目的，閥桿直徑要盡可能選得小些，填料選用要恰當(dāng)，并保證經(jīng)常有潤滑；在選擇填料時(shí)要考慮流體的成分和溫度。填料密封結(jié)構(gòu)中通常裝有隔環(huán)和注油器，控制閥中應(yīng)用較廣的填料是各種類型的橡膠密封圈。
    ⑤波紋管密封結(jié)構(gòu)：隨著石油、天然氣、化工、核工業(yè)等現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，易燃、易爆、劇毒和帶放射性流體的管道日益增多，用于這些管道和裝置上的控制閥，對它們的外漏密封有特殊嚴(yán)格要求，要達(dá)到GB／T 26481逸散性檢瀛標(biāo)準(zhǔn)的*．使用一般的填料密判裝置已滿足不了要求，因此，需要采用帶波紋管的閥桿密封結(jié)構(gòu)，如圖2 89所示。波紋管一般采用滾焊或氬弧焊與閥蓋上的凸緣或其他零件連接在一起。波紋管連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般如下所述。
圖2-88帶有潤滑的控制閥填料密封結(jié)構(gòu)

    圖2—89波紋管的閥桿密封結(jié)構(gòu)
    a)單層波紋管：波紋管的結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)計(jì)成壓縮后仍能保證工作的能力。波紋管與控制閥的連接應(yīng)該密封。波紋管使用長久以后可能會損壞，在更換波紋管時(shí)結(jié)構(gòu)不作重大改變，為了安裝方便，波紋管常帶有尾套。單層波紋管不需要尾套即可以安裝。    含鋅20%的銅鋅合金波紋管使用溫度和壓力都比較低。因此，它與控制閥零件的連接可以采用軟質(zhì)鉛錫力焊材的釬焊，對于重要的連接，通常采用硬質(zhì)焊劑（銀）的釬焊。
    含鋅約20%的銅鋅合金波紋管與控制閥零件的連接形式如圖2 90所示。不用附加固定
而沿零件內(nèi)圓柱面釬焊固定波紋管的方法如圖2-90 a）所示。這種固定方法連接壽命不高。
圖2-90 b）和c）的連接方式比較牢固．即在連接件周圍滾壓或擴(kuò)展波紋管金屬，然后釬焊。    06Cr19N110波紋管使用溫度可達(dá)425℃，它適用于腐蝕性流體的控制閥。這種波紋管帶有焊接的法蘭，如圖2 91所示，利用電弧焊將法蘭焊接在控制閥的零件（閥蓋或閥桿）上。這種固定方法比較牢同。
    單層奧氏體不銹鋼制波紋管的連接可以采用圖2 92的方法。波紋管的圓柱套在連接件的恰當(dāng)位置并用絕緣短脈沖焊焊上。由于電流脈沖短，其中一個(gè)零件壁厚很薄(厚度0. 05 mm—0.5 mm)也可以焊上。為了保證焊縫質(zhì)量，波紋管應(yīng)*套在被焊接件上。
    b)多層波紋管：奧氏體不銹鋼制多層波紋管帶有連接螺紋套筒，利用螺紋套筒可以與其他零件相連接。通常在螺紋套筒上做出一個(gè)很薄的接頭，沿管接頭圓柱面用電脈沖焊
（圖2 93）或沿管接頭邊緣氬弧焊（圖2 94）把管接頭焊在連接件或接縫上。采用電脈沖焊時(shí)，波紋管的更換比較困難。如圖2 95所示，采用機(jī)械匣定．這種方法檢修費(fèi)用較少。

    當(dāng)一個(gè)波紋管的行程不夠大時(shí)，可采用兩個(gè)或多個(gè)波紋管串聯(lián)，如圖2 96所示。
    波紋管的固定結(jié)構(gòu)如圖2 97所示。它不要求特殊的螺紋管，其外形尺寸亦小，為便利焊接應(yīng)按圖2 97所示的尺寸，事先加工好連接的零件。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：水輪機(jī)減壓閥