各种控制阀的结构和特点0414.doc

各种控制阀的结构和特点控制阀也称调节阀，一般由执行机构和阀门两部分组成，其控制原理就是执行机构驱动阀杆阀芯动作，改变阀芯和阀座间的流通面积，以达到控制流体流量的目的。其流量公式如下：式中：Q流体体积流量 A流通面积 阻力系数 流体密度 ，阀前，阀后压力控制阀的种类繁多，按其执行机构的动力源分类，可分为气动和电动，气动又分为薄膜式和活塞式；电动又分为直行程和角行程两种。按阀体结构形式来分，可分为单座阀、双座阀、蝶阀、角阀、偏心旋转阀（也称凸轮挠曲阀）、球阀、套筒阀、隔膜阀、快速切断阀等。一、 单座阀(直行程) 阀体内只有一个阀芯和一个阀座，其阀芯一般为柱塞形，改变阀芯形状，可改变阀的流量特性。执行机构驱动阀芯上下移动，改变流通面积以控制流量。流体对阀芯的推力较大，尤其在高压差、大口径时，不平衡力更大，所以单座阀不适用于高压差的场合，否则必须选用大推力的执行机构，体积大、造价高。 图1 带气动薄膜执行器的单座阀特点：单座阀结构简单，维护方便，切断性能好，泄漏量小，调节性能也很好，故被广泛采用，可用于小流量和微小流量的控制，但不平衡力大，不适用于大压差和大口径的场合。P1（左边）P2（右边） 流开型，较稳定，常用如果从P2进P1出，为流闭型。流路简单，流量特性准确。二、 双座阀（直行程） 图2 气动薄膜直通双座阀 阀内有两个阀芯和两个阀座，阀杆做上下移动时，带动阀芯上下移动，改变阀芯和阀座间的流通面积，从而改变流量。双座阀一般采用双导向结构，正装可方便的改为反装，从而改变气开气闭的作用方式。特点：由于流体作用在上下两个阀芯上的推力，方向相反，大小也很接近，因此双座阀的不平衡力很小，所以允许的压差较大，流通能力也比同口径的单座阀大。两个阀芯阀座很难做到同时关闭，因此泄漏量较大，尤其在高温和低温场合，更会引起严重泄漏。由于阀体流路较复杂，不适用于高粘度和易结晶的流体。调节精度也比单座阀差。流量特性有线性和等百分比特性，改变阀芯形状可改变流量特性。流路复杂，流通能量大，同样流量可能比单座阀小一级。不平衡力很小，泄漏量大（泄漏量是指阀全关时通过阀芯阀座泄漏的量，）。三、 蝶阀（角行程） 图3 蝶阀 蝶阀由阀体、阀板和执行机构组成，流路比单双座阀简单，阻力较小，且有自清洗作用，适用于悬浮颗粒物和混浊浆状流体，特别适用于大口径。大流量、低压差的场合。蝶阀的流量特性较差，其转角在070之间为近似等百分比特性，在70之后则转矩加大，工作不稳定，所以蝶阀常在060转角范围内使用。 特点：结构简单，紧凑，体积小，重量轻，阻力小，流通系数大，维修量小，造价低，在口径大于等于150的大口径调节阀选用中占较大优势。缺点是泄漏量大，调节特性较差。 体积小，流路好，阻力小，泄漏量大（关不严），控制特性差。 优点：流露顺畅，流阻小，流通能力大。大口径是常用，200以上的。单动是用弹簧复位的。气缸的承受压力大：3公斤、5公斤薄膜的承受压力小：0.21公斤、0.42公斤四、 偏心旋转阀 图4 偏心旋转阀偏心旋转阀也叫凸轮挠曲阀，如图4所示，它是在一个直通阀体内装有一个球面阀芯，阀芯与转臂相连，球面阀芯的中心线与轮轴中心偏离，转轴带动阀芯偏心旋转。其运动轨迹是凸轮状的，这种阀从全开到全关的偏转角度为50，阀芯球面与阀座密封圈紧密接触达到可靠密封。特点：结构较简单，体积较小，流路较通畅，死角小，可用于粘度较高的介质，流通能力较大，密封性好。但流量特性较差，介于线性和等百分比特性之间。流通能力大，流露顺畅，粘度高、含颗粒物、泥浆式的死角少，密封性较好。调节性能不好，但是比蝶阀好点（现用在酯化物上）五、 角形阀 图5 角形阀角形阀如图5所示，除阀体是直角形之外，其他均与单座阀相似，该阀比单双座阀流路简单，阻力小，死角少，阀体内为流线型通路，有助于防止固体物在内壁堆积，特别适用于高粘度，含有悬浮物和颗粒状物质的流体。从调节特性考虑一般采用底进侧出，否则在小开度使用时易发生振荡。进口的聚合物专用调节阀就是根据角形阀的原理设计的，流路特别通畅、圆滑、无死角，使得在使用过程中聚合物不会在阀内附着堆积。流开型：小开度时稳定流闭型：小开度时不稳定一般安装在弯头上，一般为底进侧出，流开型阀芯阀座跟单座阀相同。流路好，阻力比单座阀好，死角少，更适合粘性介质、颗粒物六、 球阀 球阀可分为O形球阀和V形球阀1、 O形球阀 图6 O型球阀 其结构如图6所示，阀芯是一个球，在球体上开一与管内径相同的圆孔，一般由气动活塞执行机构带动球体转动90，实现球阀的开关动作。O形球阀常用于二位式开关控制，具有较好的切断性。特点：开关速度快，密封性好，由于开孔与管内径相同，流阻较小，适用于粘性流体或浆料等，由于流量特性太差，不适用于连续控制，多用于开关控制。两位控制，流路更好，关闭性更好，密封可达到零泄漏（6级以上，一分钟不到一个气泡）2、 V形球阀 图7 V型球阀 V形球阀如图7所示，它是在O形球阀的基础上发展起来的，在球体上开一个V形口改变V形口的形状可改变流量特性。特点：流通能力大，可调范围大，可调比可达200：1300：1，密封性好，V形口与阀座之间有剪切作用，故适用于含纤维、纸浆、颗粒等粘性介质的调节和切断。转角为090。调节性能不如单双座阀，改变开口形状，改变流量特性，流路好，死角少。对于纤维、纸浆介质，V型球阀最好。七、 隔膜阀 图8 隔膜阀 隔膜阀有堰式结构和直通式结构两种，如图8所示，阀体结构简单，流路通顺，适用于浆料和粘稠流体。 特点：可采用耐腐蚀的衬里阀体和隔膜，适用于强酸强碱强腐蚀流体，流路顺、阻力小，流通能力较大，密封性好，调节性能较差，流量特性近似快开特性、耐压耐温性较差。另外还有三通阀，套筒阀,阀体分离型阀,旋塞阀等。阀芯是圆的膜可以衬里，衬橡胶、陶瓷等。腐蚀性很强的介质很好用。98酸（98%的硫酸）用碳钢就行了，腐蚀性不高。百分之二三十的硫酸腐蚀性挺高的。腐蚀性好，流路好，切断性好，可安全切断，调节性能差。八、 电磁阀图9（1）三通电磁阀配单动气缸控制阀图9（2）四通电磁阀配双动气缸控制阀电磁阀是一种两位控制阀也是一种电气转换器，把两位电信号转换为气信号，有两通、三通、四通。两通可作为两位控制阀用，一般口径在DN50以下。三通和四通一般与活塞式气动切断阀配用。三通配用单动气缸，四通配用双动气缸。表示方法如图9所示：1、 三通电磁阀得电：PA失电：AO三通电磁阀配单动气缸控制阀（得电）三通电磁阀配单动气缸控制阀（失电）2、 四通电磁阀（单控）得电：PA，BO2失电：PB, AO1四通五口电磁阀配双气缸控制阀（得电）四通五口电磁阀配双气缸控制阀（失电）得电：PA，BO失电：PB, AO四通四口电磁阀配双气缸控制阀（得电）四通四口电磁阀配双气缸控制阀（失电）3、 四通电磁阀（双控）失气时，可以手动调节。气缸：阀的气开、气闭形式，其中箭头表示弹簧作用力的方向九、执行机构执行机构主要有电动和气动两大类1. 电动执行机构主要有伺服马达（可以正转，也可以反转）和伺服放大器组成。目前价格较贵，维护工作量也较大。因此不如气动执行机构应用广泛。我们主要用在无气源的场合，如污水处理厂，热力站，锅炉房等。2. 气动执行机构气动又分：薄膜式和活塞式两种（1） 气动薄膜式执行机构 图10气动薄膜执行机构这是一种最常用的执行机构，主要有上下膜盖，波纹膜片，压缩弹簧，推杆，支架组成。具有结构简单、动作可靠、维护方便、价格低廉等优点。一般接受20100kpa的标准信号。正作用式是信号压力由膜片上方通入，信号压力增加时推杆伸长，反作用式是信号压力由膜片下方通入，信号压力增加时推杆缩短，一般根据阀的结构形式和气开气闭的要求选用正作用或反作用。膜头的大小和弹簧力的大小是根据阀门所需要的推力大小来确定的。（2） 活塞式执行机构图11活塞式执行机构 活塞式执行机构的气缸允许操作压力较大，可达0.5MPa，具有很大的输出力，适用高静压和高压差的场合 活塞式执行机构按动作方式可分为二位式和比例式两种，按结构形式可分为有弹簧式（单动式）和无弹簧式（双动式）。 活塞式执行机构常用于球阀、蝶阀等角行程式阀门。十、调节阀的流动能力 流通能力一般用流量系数表示,常用的有和两种 ：阀在全开的状态下，用540的水，阀两端压差是100kpa时每小时流过的体积（以表示） ：阀在全开的状态下，用60的水，阀两端压差为1磅/吋2 时，每分钟流过的体积（以美加仑Usgal表示） =1.156十一、控制阀的泄漏量 阀的泄漏量是指在规定的温度、压力条件下，试验流体通过处于关闭状态下的控制阀的流量（是指通过阀芯阀座的流量） 泄漏量分为6级，即级，各级允许的泄漏量如下表所示：泄漏等级试验介质允许泄漏量压差和温度空气或水压差为350kpa温度为1052空气或水0.5%空气