5.抗沖刷能力差。閥內(nèi)流路復(fù)雜,在高壓差應(yīng)用場(chǎng)合,受到高壓流體的沖刷較嚴(yán)重,并在高壓差時(shí)造成流體的閃蒸和空化,加重了對(duì)閥體的沖刷,因此,雙座閥不適用于高壓差的應(yīng)用場(chǎng)所。由于流路復(fù)雜,它也不適用于含纖維介質(zhì)和高黏度流體的控制。
由于帶平衡的套筒閥能夠消除大部分靜態(tài)不平衡力,雙座閥的優(yōu)點(diǎn)已不明顯,而它的泄漏量大的缺點(diǎn)更為顯現(xiàn),因此,在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中,原來(lái)采用雙座閥的場(chǎng)合,可用帶平衡結(jié)構(gòu)、的套筒閥代替,國(guó)外制造商也采用整體結(jié)構(gòu)的雙座直通閥來(lái)減小泄漏量的產(chǎn)品。
(4)三通閥 三通閥按流體的作用方式分為合流閥和分流閥兩類。合流閥有兩個(gè)人口,合流后從一個(gè)出口流出。分流閥有一個(gè)流體人口,經(jīng)分流成兩股流體從兩個(gè)出口流出。圖2—5是分流三通閥的結(jié)構(gòu)圖。合流三通閥的結(jié)構(gòu)與分流三通閥的結(jié)構(gòu)類似。其特點(diǎn)如下。
1.三通閥有兩個(gè)閥芯和閥座,結(jié)構(gòu)與雙座閥類似。但三通閥中,一個(gè)閥芯與閥座間的流通面積增加時(shí),另一個(gè)閥芯與閥座間的流通面積減少。而雙座閥中,兩個(gè)閥芯和閥座間的流通面積是同時(shí)增加或減少的。
2.三通閥的氣開(kāi)和氣關(guān)只能通過(guò)選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正作用和反作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙座閥的氣開(kāi)和氣關(guān)的改變可直接將閥體或閥芯與閥座反裝米買現(xiàn)。
3.三通閥用于需要流體進(jìn)行配比的控制系統(tǒng)時(shí),由于它代替一個(gè)氣開(kāi)控制閥和一個(gè)氣關(guān)控制閥,因此,可降低成本并減少安裝空間! 4.三通閥也用于旁路控制的場(chǎng)所,例如,一路流體通過(guò)換熱器換熱,另一路流體不進(jìn)行換熱。當(dāng)三通閥安裝在換熱器前時(shí),采用分流三通閥;當(dāng)三通閥安裝在換熱器后時(shí),采用合流三通閥。由于安裝在換熱器前的三通閥內(nèi)流過(guò)的流體有相同溫度,因此,泄漏量較小;安裝在換熱器后的三通閥內(nèi)流過(guò)的流體有不同的溫度,對(duì)閥芯和閥座的膨脹程度不同,因此,泄漏量較大。通常,兩股流體的溫度差不宜超過(guò)150℃。
圖5 分流三通閥
圖5所示三通閥采用閥籠結(jié)構(gòu),帶平衡孔,采用閥籠導(dǎo)向。因此,可大大降低不平衡力。早期的三通閥采用圓筒薄壁窗口,用閥芯側(cè)面導(dǎo)向,雖然可減小不平衡力,但在一股流體接近關(guān)閉(流關(guān)流向)時(shí),仍有較大的不平衡力,而且,隨閥門開(kāi)度的變化,不平衡力變化,采用圖示帶平衡孔的閥籠結(jié)構(gòu),可使不平衡力消除,并有阻尼作用,有利于控制閥的穩(wěn)定運(yùn)行。
由于三通閥的泄漏量較大,在需要泄漏量小的應(yīng)用場(chǎng)合,可采用兩個(gè)控制閥(和二通接
管)進(jìn)行流體的分流,或合流,或進(jìn)行流體的配比控制。
(5)角形閥:角形閥適用于要求直角連接的應(yīng)用場(chǎng)合,可節(jié)省一個(gè)直角彎管和安裝空間。由于流路比直通閥簡(jiǎn)單,因此,適用于高黏度、含懸浮物和顆粒的流體控制。
與直通閥的另一區(qū)別是角形閥只能單導(dǎo)向,因此,不能通過(guò)反裝閥芯實(shí)現(xiàn)氣開(kāi)或氣關(guān)作用方式的轉(zhuǎn)換,只能選用正作用或反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)作用方式的轉(zhuǎn)換。圖2—6是角形閥的結(jié)構(gòu)圖。角形閥的流體一般從底部流人,從閥側(cè)面流出。因此,流體中的懸浮物或顆粒不易在閥內(nèi)沉積,可避免結(jié)焦和堵塞,具有自凈能力,便于維護(hù)和清洗,但對(duì)閥芯的沖刷較大。 采用側(cè)進(jìn)底出的流向,可改善對(duì)閥芯的沖刷損傷,但在小開(kāi)度時(shí),由于是流關(guān)流向,容易發(fā)生根切現(xiàn)象,根切現(xiàn)象是小開(kāi)度時(shí),由于流體流動(dòng)·造成不平衡力方向變化,使閥芯振蕩的不穩(wěn)定現(xiàn)象。為降低不平衡力和改善閥芯的沖刷,可采用圖示帶平衡孔的套筒式結(jié)構(gòu)。角形閥的流路阻力小,因此,可降低閥兩端壓降,具有一定的節(jié)能效果。
(6)高壓閥 高壓閥適用于高靜壓和高壓差的應(yīng)用場(chǎng)合。國(guó)內(nèi)高壓閥通常采用角形單座結(jié)構(gòu),國(guó)外高壓閥也有采用整體鍛造結(jié)構(gòu)。
圖6 角形閥的結(jié)構(gòu)
與角形閥的區(qū)別是高壓閥的上閥蓋與閥體整體鍛造,下閥蓋與閥體分離,而角形閥的上閥蓋與閥體分離,下閥蓋與閥體是整體結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖2—6和圖2—7的區(qū)別。國(guó)內(nèi)高壓閥額定工作壓力可達(dá)32MPa,國(guó)外高壓閥額定工作壓力可達(dá)42MPao采用整體鍛造結(jié)構(gòu)時(shí),與單座閥類似,上閥蓋與填料腔是一個(gè)整體。圖2—7,是角形高壓閥的結(jié)構(gòu)圖。圖2—8是直通高壓閥的結(jié)構(gòu)圖。
為防止高壓差時(shí)流體閃蒸和空化使閥芯和閥座損傷,近年有多級(jí)降壓閥芯的高壓閥問(wèn)世。圖2—9顯示多級(jí)降壓高壓套筒閥結(jié)構(gòu)。通常,高壓控制閥公稱通徑在DN40一DNl00,最大壓差小于16MPa時(shí)采用兩級(jí)降壓閥芯;公稱通徑小于DN40,最大壓差小于32MPa時(shí),
高壓控制閥采用,四級(jí)降壓閥芯。多級(jí)閥芯進(jìn)行降壓相當(dāng)于多個(gè)控制閥串聯(lián)連接,因此,不僅可大大節(jié)省安裝空間和降低成本,而且可大大降低控制閥噪聲。
在高壓差時(shí),為減小不平衡力影響,通常采用平衡式結(jié)構(gòu)。平衡式結(jié)構(gòu)適用于柱塞形閥
芯,也適用于套筒形閥芯。
多級(jí)閥芯結(jié)構(gòu)采用第一級(jí)閥芯進(jìn)行關(guān)閉,與單座閥相當(dāng),通常,泄漏等級(jí)為Ⅳ級(jí)。
(7)隔膜閥
隔膜閥由耐腐蝕的隔膜和內(nèi)襯耐腐蝕材質(zhì)的閥體組成,適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性流體的切斷控制或節(jié)流控制。隔膜閥的流路有堰式和直通式兩種,堰式隔膜閥的閥體流路中有一個(gè)堰,當(dāng)隔膜壓緊到堰時(shí),流體被阻斷。直通式隔膜閥的閥體內(nèi)是直通的,通過(guò)隔膜下移壓緊閥體來(lái)阻斷流體,由于閥體直通,因此阻斷流體和密封能力不如堰式隔膜閥。受隔膜和襯里材質(zhì)的影響,隔膜閥不能用于高溫和高壓等工況。一般工作壓力不大于1.6MPa,工作溫度不大于150℃。隔膜閥用隔膜將流體密封,因此,不需要填料,降低了死區(qū)限,避免了泄漏。但因隔膜的材質(zhì)特性,它的復(fù)現(xiàn)性不高,有較大回差。它的流量特性近似為快開(kāi)特性,即在60%行程內(nèi)呈現(xiàn)線性特性,超過(guò)60%行程后,流量變化很小。
常用的隔膜材料是橡膠和聚四氟乙烯等。
由于隔膜閥的流量特性(近似快開(kāi))差,控制精度低,可調(diào)范圍小,因此,國(guó)外已較少采用。隨著耐腐蝕材料研究的深入,國(guó)外多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合采用耐腐蝕材料做成閥芯、閥座和閥牛來(lái)改善控制閥的動(dòng)態(tài)性能,并使流量特性滿足控制要求。
隔膜閥的流動(dòng)阻力小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,被控介質(zhì)不會(huì)外泄,流通能力約是同樣通徑直通控制
閥的1.5倍,價(jià)格比耐腐蝕材料制造的控制閥要低,因此,國(guó)內(nèi)仍有一定市場(chǎng)。
(8)球閥
球閥是一類旋轉(zhuǎn)閥,它將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移,并帶動(dòng)球狀.閥芯旋轉(zhuǎn)。球閥閥芯是一個(gè)帶孔的球,當(dāng)閥芯旋轉(zhuǎn)時(shí),節(jié)流面積變化。根據(jù)孔的形狀,分為O形球閥和V形球閥兩類。球閥流通能力大,流動(dòng)阻力小,既可用于流體的節(jié)流調(diào)節(jié)(連續(xù)控制),也可用于流體的切斷控制(開(kāi)關(guān)控制)。通常,球閥的可調(diào)比大,約為同通徑控制閥的幾倍。球閥具有旋轉(zhuǎn)閥的切斷功能,因此,適用于含纖維、漿料和黏度大的流體控制。
O形球閥的孔是一個(gè)貫通全球的直孔,當(dāng)閥芯旋轉(zhuǎn)時(shí),節(jié)流孔的面積變化,其特點(diǎn)
如下。
1.流量特性近似為快開(kāi)特性。因此,O形球閥常被用于作為含纖維、漿料或黏性流體
的切斷控制閥,其工作溫度不大于200℃,工作壓力不大于0.1MPa。
2.閥體對(duì)稱,流體流向可任意,閥芯旋轉(zhuǎn)角從0°到90°可單向旋轉(zhuǎn),也可雙向旋轉(zhuǎn)。
3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,可采用軟密封,因密封可靠,泄漏量很小,軟密封O形球閥(聚四氟乙烯閥座)可達(dá)氣泡級(jí)密封。
4.可調(diào)比高。通常,與活塞·式執(zhí)行機(jī)構(gòu)或全電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合使用,可調(diào)比可達(dá)
100:l一500:1。
5.價(jià)格貴,遠(yuǎn)高于普通球閥。
V形球閥是在球形閥芯上有V形切口的球閥,切口的形狀與控制閥的流量特性有關(guān)。
1.V形球閥的切口可使控制閥流量特性近似為等百分比流量特性。
2.隨閥軸旋轉(zhuǎn),V形切口旋人閥體,球體與閥體中密封圈緊密接觸,因此可達(dá)到良好密封
3.流阻小,具有剪切功能,常被用于作為含纖維、漿料或黏性流體的節(jié)流控制閥。
4.流通能力大,流通能力可達(dá)同通徑其他控制閥的2倍。
5.可調(diào)比大,可達(dá)200:1~300:1。
6.適用于工作溫度在一40~450℃(2,工作壓力不大于6.4MPa的場(chǎng)合。
圖7 V形球閥結(jié)構(gòu)圖
(9)蝶閥
蝶閥又稱翻板閥,它由閥體閥板、閥軸和密封填料、軸承等部分組成。按使用介質(zhì)的工作溫度和壓力,蝶閥分為常溫蝶閥(一20~450℃)、低溫蝶閥(一200~40℃)和高溫蝶閥(450~600℃和600~850℃)、高壓蝶閥等幾類。按作用方式,蝶閥可分為調(diào)節(jié)型、切斷型和調(diào)節(jié)切斷型三類。按閥板輪廓,蝶閥可分為傳統(tǒng)輪廓閥板蝶閥和動(dòng)態(tài)輪廓閥板蝶閥。蝶閥的特點(diǎn)如下。
1.流通能力大,可調(diào)比大,壓降小。蝶閥流阻小,可制造大口徑蝶閥。其流通能力大,約為同通徑其他控制閥的l.5~2倍。傳統(tǒng)輪廓閥板的蝶閥,其可調(diào)比為33:1,動(dòng)態(tài)輪廓閥板的蝶閥,其可調(diào)比達(dá)100:1。
2.流量特性在轉(zhuǎn)角0—70°(通常蝶閥轉(zhuǎn)角為0~60°)范圍內(nèi)近似為等百分比特性。超過(guò)規(guī)定轉(zhuǎn)角后,控制閥的運(yùn)行會(huì)不穩(wěn)定。
3.控制閥氣開(kāi)和氣關(guān)方式更換方便,只需要將蝶閥閥板回轉(zhuǎn)70°,并用鍵與閥軸的另一
鍵銷固定即可。蝶閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
4.流路簡(jiǎn)單,流阻小,可用于大口徑、大流量、低壓差的應(yīng)用場(chǎng)合,適用于漿料懸浮物和顆粒介質(zhì)的流體控制。
5.可采用軟密封方法,實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密的密封,用于核工業(yè)的有關(guān)應(yīng)用。
6.可采用涂覆或襯里的方法實(shí)現(xiàn)防腐蝕,用于有腐蝕性介質(zhì)流體的控制。
7.大口徑蝶閥,為獲得大輸出推力矩,可采用長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)或活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
8.體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,制造工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格低。
9.除了所用閥體和閥板的材料不同外,低溫蝶閥和高溫蝶閥的結(jié)構(gòu)與常溫蝶閥相同。低溫 蝶閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體間有長(zhǎng)頸接管,與其他低溫控制閥類似。高壓蝶閥的材質(zhì)采用鍛鋼,并采用低轉(zhuǎn)矩閥板,其他與常溫蝶閥類似。
10.可通過(guò)閥板形狀的設(shè)計(jì),改善流路阻力分配,降低所需推力矩。例如,采用動(dòng)態(tài)輪廓閥板,可在0—90°范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)等百分比流量特性。
(10)偏心旋轉(zhuǎn)閥 偏心旋轉(zhuǎn)閥又稱為撓曲凸輪閥、偏心球塞控制閥。它有一個(gè)偏心旋轉(zhuǎn)
的閥芯,當(dāng)控制閥接近。關(guān)閉時(shí),閥芯的彎曲臂產(chǎn)生撓曲變形,使閥芯的球面球塞與閥座緊密
接觸,因此密封性能很好。偏心旋轉(zhuǎn)閥的特點(diǎn)如下。
1.抗沖刷性強(qiáng)。閥體和閥蓋整體鑄造,工作溫度寬,在一40~450℃,工作壓力可10MPa。
2.磨損小,使用壽命長(zhǎng)。由于偏心球塞在打開(kāi)時(shí),其與閥座環(huán)的接觸可減到最小,因此,因旋轉(zhuǎn)造成的磨損很小,它也降低了摩擦力,改善了控制閥動(dòng)態(tài)特性,延長(zhǎng)了控制閥使用壽命
3.可調(diào)比大。全腔型可達(dá)100:1;60%縮腔型可達(dá)60:1;40%縮腔型可達(dá)40:1。
4.密封性好。閥芯彎曲臂的撓曲變形使閥芯能緊壓閥座密封環(huán),保證良好密封,標(biāo)準(zhǔn)
泄漏量小于0.01%℃。
5.流通能力大。流通能力可達(dá)同通徑雙座閥的1.2倍。
6.流量特性接近修正拋物線特性,在流體流向改變時(shí)不改變流量特性。
7.動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好。只需要較小力矩就能夠嚴(yán)密關(guān)閉。流向改變時(shí),流體對(duì)閥芯的作用力矩相互抵消,也沒(méi)有柱塞閥的根切現(xiàn)象,因此,動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性比柱塞閥和蝶閥好。
8.可在閥體襯各種耐腐蝕或耐磨損的襯里材料,以適應(yīng)各種工作溫度和工作壓力條件下的運(yùn)行,也可適應(yīng)腐蝕性和含顆粒等流體的控制。
9.重量輕、體積小,安裝靈活,通用性強(qiáng)。
(11)閘閥 閘閥又稱閘板閥。它由閘板、兩個(gè)密封板和閥桿等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常為
長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)或活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。閘板可采用單閘板,也可采用雙閘板,閘閥常用于高黏度、含纖維的漿料等流體的控制。它具有流阻小、行程大、口徑大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),適用于控制精度要求不高的大口徑、大流量、低壓差的應(yīng)用場(chǎng)合。
與蝶閥比較,閘閥具有較好的剪切能力,特別適合含纖維漿料的控制,例如造紙工業(yè)中紙漿的控制。由于密封面大,因此閘閥的泄漏量較大。另有一種類似的閘閥,稱為平行滑閥。它由兩塊平行滑塊上下移動(dòng)來(lái)控制流量,滑塊間的彈簧使滑塊緊壓滑軌,該類閥具有很小流體阻力和優(yōu)良密封性能,標(biāo)準(zhǔn)泄漏量達(dá)0.00001%C以下。適用于緊急切斷或緊急開(kāi)啟的應(yīng)用場(chǎng)合。
(12)其他特殊用途控制閥 為特殊應(yīng)用,在上述控制閥的基礎(chǔ)上,如果上閥蓋加長(zhǎng)、添加散熱片可用于低溫和高溫;采用多個(gè)彈簧的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可減小整個(gè)控制閥的體積和重量;申儀為降低噪聲采用一系列降噪措施設(shè)計(jì)可組成低噪聲控制閥;此外,還有為便于維護(hù)和清洗采用閥體分離結(jié)構(gòu)的閥體分離閥;為聯(lián)鎖動(dòng)作的快速要求采用的快速切斷閥;為小流量控制設(shè)計(jì)的微小流量控制閥;為防止泄漏采用的波紋管密封的控制閥;為過(guò)熱蒸汽減溫和蒸汽透平旁路系統(tǒng)應(yīng)用的蒸汽控制閥等。