专利名称:低压降调节阀的制作方法
低压降调节阀是为节省节流能耗而设计的，它与普通调节阀一样，可广泛应用于流体输送过程中流量的调节。
定义S＝ (阀全开时阀前后压降)/(系统总压降)对于已有的调节阀，当S＜0.3时，则调节阀的工作特性明显偏离其固有特性，造成调节质量差，甚至无法工作。当S＞0.5时，调节阀才有较佳的工作特性，但这时调节阀的节流能耗大。占阀全开满流量时系统总能耗50%以上。在实际运行时，阀一般开度处在0.3～0.8之间，则调节阀节流能耗占总能耗的60～90%以上。显然，已有的调节阀为获得较佳工作特性，须处于高S值运行，而这种运行是相当不经济的。
美国Masoneilan International，Inc的Garety A.Keith在文献“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阀。它的阀的特性作了某些校正，但它仍然要求运行在较高的S值(S＝0.33)。
本发明的任务在于设计一种适合于低S值状态下运行的调节阀，使之处在S＝0.1左右运行时，有着比已有调节阀处在高S值运行时有更为良好的工作特性，还可大幅度地降低能耗，是一种较为理想的调节阀。
这种低压降调节阀，按S＝0.1时，它的线性工作特性为F( (l)/(L) )＝0.9 (l)/(L) +0.1 (1)等百分比工作特性为F (lL) = 10(lL- 1 )]]>(2)阀的固有特性为F (lL) = F (lL)·0.11-0.9F (lL)2]]>(3)来设计的。
式中l为阀的行程(单位mm)L为阀的全行程(单位mm)这种低压降调节阀优良工作特性的获得，依赖于阀芯轮廓曲线设计的合理性。其设计方法参照J.A.wiedmann and W.J.Rowan“Control Valve Plug Design”A.S.M.E1956.Aug.P.1307-12。
图1为调节阀阀芯，阀座组合图;图2为低压降调节阀阀芯轮廓曲线图。
图面说明图1中1-阀座;
2-阀芯;
D-阀座孔径;
φl-阀芯直径;
L-阀芯相对于阀座垂直运动的全行程;
l-阀芯相对于阀座垂直运动的行程;
图2中φl-阀芯直径;
Sl-阀芯与阀座之间的等流通截面线;
Hl-阀芯轮廓线到阀座壁的水平距离;
θ-阀流通锥形园环面侧面线与水平线夹角。
令阀导流口流通锥形园环面侧面长度为Sθ(单位mm)则 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为阀的额定流量系数Cb= 16.653CV 空D21(16.653D2)2- C2V 空]]>D为阀座孔径，以吋为单位Cv空为实测空阀体流量系数，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，即可得到一组当l为某一定值时的Sθ线。连接该组Sθ线的端点，得一根Sl曲线;
选取不同的l，可得到一系列的Sl线;
根据上述步骤画出的Sl线，如设计的是等百分比低压降调节阀芯，在 (l)/(L) 大于0.7时，不能作出所有这些Sl线的连续包络线，即产生了“根切”。对比，可通过增加Cv空，要求Cv空＞1.21Cvmax，设法将“根切”起始点移到 (l)/(L) ＞0.9处，以达到工程上允许的范围。
作各Sl线的光滑包络线，即为本低压降调节阀阀芯的轮廓线。
令φl为阀芯的直径(单位mm)，Hl为阀芯轮廓线至阀座壁的水平距离(mm)，则有φl＝D-2Hl(5)依照阀芯轮廓线，制作本阀芯加工的专用靠模，加工出符合本设计的要求的低压降调节阀的阀芯。与阀芯所配套的阀体和已有调节阀的阀体基本相同。如作为与低压降调节阀阀芯相配套的阀体，其空阀体流量系数太小，则应扩大阀座直径，以满足Cv空＞1.21Cvmax。
调节阀在控制讯号作用下，改变阀芯对阀座的相对垂直距离，达到改变流通面积，控制流量。
图3为低压降调节阀特性曲线图。图3(a)表示了线性低压降调节阀的流量特性，曲线1为固有特性，曲线2为S＝0.1时工作特性。图3(b)表示了等百分比低压降调节阀的流量特性，曲线1为固有特性，曲线2为S＝0.1时的工作特性。图中座标 (l)/(L) ， (Q)/(Q100) 分别表示阀的相对行程和相对流量。
本发明的低压降调节阀在S＝0.1下运行时，具有良好的线性工作流量特性，如图3(a)所示和良好的等百分比工作流量特性，如图3(b)所示。由实验表明，该阀在S＝0.07～0.15下运行，均能确保线性控制系统的优良品质。
现有的线性调节阀和等百分比调节阀，在S＝0.1下运行时，其工作特性严重偏离线性和等百分比的流量特性，即使调节阀在常用的S＝0.5左右运行时，其工作特性也明显偏离线性和等百分比流量特性，使线性控制系统得不到良好的调节品质。
使用低压降调节阀在S＝0.1条件下运行时比使用现有调节阀在较低的S值如(S＝0.3)条件下运行所消耗的动力可节约15～20%左右。
本低压降调节阀固有可调比R＝31.6，工作可调比R′＝10。
实施例以Dg＝32，dg＝32，Cvmax等于16的双座、柱塞形低压降调节阀为例，其阀芯的直径按低压降调节阀的要求设计，得到表-所示尺寸。其阀体部分，大阀座直径φ大比现有阀座扩大2.0mm，小阀座直径φ小比现有阀座扩大1.9mm。加工所得阀芯，配以阀体，得到的低压降调节阀，其实测工作流量特性，在图3中用点线表示。图3(α)中点线为S＝0.1时的线性双座低压降调节阀的工作流量特性;图3(b)中的点线为S＝0.1时的等百分比双座低压降调节阀的工作流量特性。由图可见按上述设计加工得到的低压降调节阀完全满足了原设计要求。
本阀经实测，在相同工况下，输送相同的流量12.5吨/小时，电机的消耗功率由原系统的52瓩，(此时，S＞0.15)42瓩(此时，S＝0.09)，并且比原有系统的调节品质有了提高。
表一双座(阀芯直径φlmm)
权利要求
1.一种由阀座和阀芯组成的低压降调节阀，其特征是工作在S=0.07～0.15的低压降调节阀的阀芯是按阀在S=0.1设计，要求达到它的线性工作流量特性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) 比值为0.0～1.0时作出的一系列等流通截面线Sl的包络线回转形面加工的。
2.根据权利要求
1所述的按一系列等流通截面线Sl的包路线回转成形的阀芯的低压降调节阀，其特征是用扩大现有调节阀系列规定的阀座直径的办法，使Cv空＞1.21Cvmax，将根切点移到 (l)/(L) ＝0.9以上，以解决根切问题。
专利摘要
低压降调节阀是一种控制流体流量的阀。通过采用新设计的阀芯轮廓线制成的低压降调节阀，在压降比为0.1工况下工作时，具有良好的线性工作特性和等百分比工作特性，阀的固有可调比31.6，工作可调比为10。应用这种阀还有较大的节能效果，使用这种阀芯，配以扩大的阀座孔径，解决了根切问题。
文档编号F16K1/36GK85100559SQ85100559
公开日1985年11月10日 申请日期1985年4月1日
发明者张玉润 申请人:浙江大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan