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一般,节流阀阀座的密封性能较差,当做截止阀使用常常是不可靠的,即使精心设计的节流——截止两用阀门,在制造厂装配试验时能够表明阀门具有密封性能,但在长期使用中仍然不能保证密封的可靠性。同样,截止阀虽然也有某种粗调功能,但调节性能极差,属于快开特性,当做节流阀使用也是不妥当的,因为这时阀瓣与阀座的间隙很小,流阻很大,流速增加,在介质的剧烈冲蚀下,阀瓣与阀座的密封面很快就会损坏,使截止阀失去原来功能。
一.节流阀的节流原理
节流阀的阀瓣在不同高度时,阀瓣与阀座所形成的帘面积(环形通路面积)也相应地变化,所以只要细致地调节阀瓣的高度,就可以精确地调节阀瓣与阀座所形成的帘面积,从而也就可以得到确定数值的流量和压力。
二.节流阀的设计结构
(1)导向要求
当介质流过节流过通道时,以很高的速度冲击阀瓣,会使其产生偏斜和振动,而影响调节的精确性,所以必须有导向装置。对于月牙形、圆柱形和窗形结构的阀瓣由阀座的通道作为导向;对于圆锥形结构的阀瓣,可以在阀盖的腔体里设计足够长的凸台并加工成导向孔,用来导向,如图11-3(b)所示,也可以在阀杆和阀盖之间设计导向机构,然而这时阀瓣要固接在阀杆上,留有的间隙要尽量小。
(2)抗冲蚀要求
阀瓣与阀座密封面受到高速介质的冲蚀作用,因而必须用耐冲蚀和磨损的材料来制造。
(3)阀杆梯形螺纹螺距
节流阀的阀杆螺纹梯形的螺距比同规格截止阀阀杆螺纹的螺距小,以便于节流阀进行精确的调节。
三.节流阀阀瓣设计结构主要有以下几种形状:
(1)月牙形 如图11-3(a)所示,又叫沟形,在柱塞侧面以一平面斜切面成。这种阀瓣适应性强,加工简单,成本低谦,但是径向不平衡为较大,故只适用于小批量生产的低压小口径阀上,高压大口径阀门很少采用。
(2)圆锥形 如图11-3(b)所示,阀瓣通常车削而成,大量适用于中小口径节流阀。针形阀瓣是圆锥形阀瓣的一种特例,主要用于小口径的节流阀中,习惯上成为针形阀。
(3)圆柱形 如图11-3(c)所示,阀瓣和圆锥形阀瓣一样,通常车削而成,主要用于套筒式节流阀。
(4)窗形 如图11-3(d)所示,又叫缺口形,这种阀瓣的对称性和异向性比以上月牙形和圆锥形阀瓣都好,动作平稳,振动小,适用于介质压力较高的大口径节流阀。
四.节流阀的开启高度
节流阀是改变阀与阀座间的流通面积来实现对流量的调节作用的。对于月牙形和圆锥形阀瓣来说,锥度或斜率愈大,横截面积变化愈快,即开启高度愈小,则调节性能愈差。相反,如果锥度或斜率愈小,横截面积变化愈缓慢,或者说阀瓣愈长,开启高度愈大,则调节性能愈好。
针形阀实际上就是横截面积变化十分缓慢的一种小口径节流阀。在决定节流阀阀瓣开启高度时,应考虑到阀门的密封形式。当阀门为填料密封时,由于截止阀与节流阀常常采用完全相同的阀体毛坏,开启高度的大小并无严格的规定而只受阀体高度的限制。当阀门为波纹管密封时,由于开启高度的大小直接影响波纹管元件的长度,波纹管原件过长,不仅大大增加阀门的总体高度,还会降低波纹管元件本身的失稳压力,即降低密封结构的压力承载性能。因而,开启高度的大小是否合理,最终会影响阀门的性能和密封效果。这时,应首先找出节流阀的理想工况点,规定合理的节流范围(通常为开启高度的30%~70%),再据此确定开启高度的大小。但是,不论何种密封方式的阀门,到达开启高度的终点时,在阀瓣与阀座之间的流通面积均应不小于入口端的横截面积。
实际上,节流阀的调节性能好坏,除了阀瓣与阀座间的流通面积变化情况外,还与流阻系数有密切相关,故在确定阀瓣几何形状及尺寸时,流量与流阻试验常常是不可缺少的手段。
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