5.抗冲刷能力差。阀内流路复杂,在高压差应用场合,受到高压流体的冲刷较严重,并在高压差时造成流体的闪蒸和空化,加重了对阀体的冲刷,因此,双座阀不适用于高压差的应用场所。由于流路复杂,它也不适用于含纤维介质和高黏度流体的控制。
由于带平衡的套筒阀能够消除大部分静态不平衡力,双座阀的优点已不明显,而它的泄漏量大的缺点更为显现,因此,在工业生产过程控制中,原来采用双座阀的场合,可用带平衡结构、的套筒阀代替,国外制造商也采用整体结构的双座直通阀来减小泄漏量的产品。
(4)三通阀 三通阀按流体的作用方式分为合流阀和分流阀两类。合流阀有两个人口,合流后从一个出口流出。分流阀有一个流体人口,经分流成两股流体从两个出口流出。图2—5是分流三通阀的结构图。合流三通阀的结构与分流三通阀的结构类似。其特点如下。
1.三通阀有两个阀芯和阀座,结构与双座阀类似。但三通阀中,一个阀芯与阀座间的流通面积增加时,另一个阀芯与阀座间的流通面积减少。而双座阀中,两个阀芯和阀座间的流通面积是同时增加或减少的。
2.三通阀的气开和气关只能通过选择执行机构的正作用和反作用来实现。双座阀的气开和气关的改变可直接将阀体或阀芯与阀座反装米买现。
3.三通阀用于需要流体进行配比的控制系统时,由于它代替一个气开控制阀和一个气关控制阀,因此,可降低成本并减少安装空间! 4.三通阀也用于旁路控制的场所,例如,一路流体通过换热器换热,另一路流体不进行换热。当三通阀安装在换热器前时,采用分流三通阀;当三通阀安装在换热器后时,采用合流三通阀。由于安装在换热器前的三通阀内流过的流体有相同温度,因此,泄漏量较;安装在换热器后的三通阀内流过的流体有不同的温度,对阀芯和阀座的膨胀程度不同,因此,泄漏量较大。通常,两股流体的温度差不宜超过150℃。
图5 分流三通阀
图5所示三通阀采用阀笼结构,带平衡孔,采用阀笼导向。因此,可大大降低不平衡力。早期的三通阀采用圆筒薄壁窗口,用阀芯侧面导向,虽然可减小不平衡力,但在一股流体接近关闭(流关流向)时,仍有较大的不平衡力,而且,随阀门开度的变化,不平衡力变化,采用图示带平衡孔的阀笼结构,可使不平衡力消除,并有阻尼作用,有利于控制阀的稳定运行。
由于三通阀的泄漏量较大,在需要泄漏量小的应用场合,可采用两个控制阀(和二通接
管)进行流体的分流,或合流,或进行流体的配比控制。
(5)角形阀:角形阀适用于要求直角连接的应用场合,可节省一个直角弯管和安装空间。由于流路比直通阀简单,因此,适用于高黏度、含悬浮物和颗粒的流体控制。
与直通阀的另一区别是角形阀只能单导向,因此,不能通过反装阀芯实现气开或气关作用方式的转换,只能选用正作用或反作用执行机构来实现作用方式的转换。图2—6是角形阀的结构图。角形阀的流体一般从底部流人,从阀侧面流出。因此,流体中的悬浮物或颗粒不易在阀内沉积,可避免结焦和堵塞,具有自净能力,便于维护和清洗,但对阀芯的冲刷较大。 采用侧进底出的流向,可改善对阀芯的冲刷损伤,但在小开度时,由于是流关流向,容易发生根切现象,根切现象是小开度时,由于流体流动·造成不平衡力方向变化,使阀芯振荡的不稳定现象。为降低不平衡力和改善阀芯的冲刷,可采用图示带平衡孔的套筒式结构。角形阀的流路阻力小,因此,可降低阀两端压降,具有一定的节能效果。
(6)高压阀 高压阀适用于高静压和高压差的应用场合。国内高压阀通常采用角形单座结构,国外高压阀也有采用整体锻造结构。
图6 角形阀的结构
与角形阀的区别是高压阀的上阀盖与阀体整体锻造,下阀盖与阀体分离,而角形阀的上阀盖与阀体分离,下阀盖与阀体是整体结构,见图2—6和图2—7的区别。国内高压阀额定工作压力可达32MPa,国外高压阀额定工作压力可达42MPao采用整体锻造结构时,与单座阀类似,上阀盖与填料腔是一个整体。图2—7,是角形高压阀的结构图。图2—8是直通高压阀的结构图。
为防止高压差时流体闪蒸和空化使阀芯和阀座损伤,近年有多级降压阀芯的高压阀问世。图2—9显示多级降压高压套筒阀结构。通常,高压控制阀公称通径在DN40一DNl00,最大压差小于16MPa时采用两级降压阀芯;公称通径小于DN40,最大压差小于32MPa时,
高压控制阀采用,四级降压阀芯。多级阀芯进行降压相当于多个控制阀串联连接,因此,不仅可大大节省安装空间和降低成本,而且可大大降低控制阀噪声。
在高压差时,为减小不平衡力影响,通常采用平衡式结构。平衡式结构适用于柱塞形阀
芯,也适用于套筒形阀芯。
多级阀芯结构采用第一级阀芯进行关闭,与单座阀相当,通常,泄漏等级为Ⅳ级。
(7)隔膜阀
隔膜阀由耐腐蚀的隔膜和内衬耐腐蚀材质的阀体组成,适用于强酸、强碱、强腐蚀性流体的切断控制或节流控制。隔膜阀的流路有堰式和直通式两种,堰式隔膜阀的阀体流路中有一个堰,当隔膜压紧到堰时,流体被阻断。直通式隔膜阀的阀体内是直通的,通过隔膜下移压紧阀体来阻断流体,由于阀体直通,因此阻断流体和密封能力不如堰式隔膜阀。受隔膜和衬里材质的影响,隔膜阀不能用于高温和高压等工况。一般工作压力不大于1.6MPa,工作温度不大于150℃。隔膜阀用隔膜将流体密封,因此,不需要填料,降低了死区限,避免了泄漏。但因隔膜的材质特性,它的复现性不高,有较大回差。它的流量特性近似为快开特性,即在60%行程内呈现线性特性,超过60%行程后,流量变化很小。
常用的隔膜材料是橡胶和聚四氟乙烯等。
由于隔膜阀的流量特性(近似快开)差,控制精度低,可调范围小,因此,国外已较少采用。随着耐腐蚀材料研究的深入,国外多数应用场合采用耐腐蚀材料做成阀芯、阀座和阀牛来改善控制阀的动态性能,并使流量特性满足控制要求。
隔膜阀的流动阻力小,结构简单,被控介质不会外泄,流通能力约是同样通径直通控制
阀的1.5倍,价格比耐腐蚀材料制造的控制阀要低,因此,国内仍有一定市场。
(8)球阀
球阀是一类旋转阀,它将输入信号转换为角位移,并带动球状.阀芯旋转。球阀阀芯是一个带孔的球,当阀芯旋转时,节流面积变化。根据孔的形状,分为O形球阀和V形球阀两类。球阀流通能力大,流动阻力小,既可用于流体的节流调节(连续控制),也可用于流体的切断控制(开关控制)。通常,球阀的可调比大,约为同通径控制阀的几倍。球阀具有旋转阀的切断功能,因此,适用于含纤维、浆料和黏度大的流体控制。
O形球阀的孔是一个贯通全球的直孔,当阀芯旋转时,节流孔的面积变化,其特点
如下。
1.流量特性近似为快开特性。因此,O形球阀常被用于作为含纤维、浆料或黏性流体
的切断控制阀,其工作温度不大于200℃,工作压力不大于0.1MPa。
2.阀体对称,流体流向可任意,阀芯旋转角从0°到90°可单向旋转,也可双向旋转。
3.结构简单,维护方便,可采用软密封,因密封可靠,泄漏量很小,软密封O形球阀(聚四氟乙烯阀座)可达气泡级密封。
4.可调比高。通常,与活塞·式执行机构或全电子式执行机构配合使用,可调比可达
100:l一500:1。
5.价格贵,远高于普通球阀。
V形球阀是在球形阀芯上有V形切口的球阀,切口的形状与控制阀的流量特性有关。
1.V形球阀的切口可使控制阀流量特性近似为等百分比流量特性。
2.随阀轴旋转,V形切口旋人阀体,球体与阀体中密封圈紧密接触,因此可达到良好密封
3.流阻小,具有剪切功能,常被用于作为含纤维、浆料或黏性流体的节流控制阀。
4.流通能力大,流通能力可达同通径其他控制阀的2倍。
5.可调比大,可达200:1~300:1。
6.适用于工作温度在一40~450℃(2,工作压力不大于6.4MPa的场合。
图7 V形球阀结构图
(9)蝶阀
蝶阀又称翻板阀,它由阀体阀板、阀轴和密封填料、轴承等部分组成。按使用介质的工作温度和压力,蝶阀分为常温蝶阀(一20~450℃)、低温蝶阀(一200~40℃)和高温蝶阀(450~600℃和600~850℃)、高压蝶阀等几类。按作用方式,蝶阀可分为调节型、切断型和调节切断型三类。按阀板轮廓,蝶阀可分为传统轮廓阀板蝶阀和动态轮廓阀板蝶阀。蝶阀的特点如下。
1.流通能力大,可调比大,压降小。蝶阀流阻小,可制造大口径蝶阀。其流通能力大,约为同通径其他控制阀的l.5~2倍。传统轮廓阀板的蝶阀,其可调比为33:1,动态轮廓阀板的蝶阀,其可调比达100:1。
2.流量特性在转角0—70°(通常蝶阀转角为0~60°)范围内近似为等百分比特性。超过规定转角后,控制阀的运行会不稳定。
3.控制阀气开和气关方式更换方便,只需要将蝶阀阀板回转70°,并用键与阀轴的另一
键销固定即可。蝶阀的执行机构通常采用正作用执行机构。
4.流路简单,流阻小,可用于大口径、大流量、低压差的应用场合,适用于浆料悬浮物和颗粒介质的流体控制。
5.可采用软密封方法,实现严密的密封,用于核工业的有关应用。
6.可采用涂覆或衬里的方法实现防腐蚀,用于有腐蚀性介质流体的控制。
7.大口径蝶阀,为获得大输出推力矩,可采用长行程执行机构或活塞式执行机构。
8.体积小,重量轻,结构紧凑,制造工艺简单,价格低。
9.除了所用阀体和阀板的材料不同外,低温蝶阀和高温蝶阀的结构与常温蝶阀相同。低温 蝶阀的执行机构与阀体间有长颈接管,与其他低温控制阀类似。高压蝶阀的材质采用锻钢,并采用低转矩阀板,其他与常温蝶阀类似。
10.可通过阀板形状的设计,改善流路阻力分配,降低所需推力矩。例如,采用动态轮廓阀板,可在0—90°范围内实现等百分比流量特性。
(10)偏心旋转阀 偏心旋转阀又称为挠曲凸轮阀、偏心球塞控制阀。它有一个偏心旋转
的阀芯,当控制阀接近。关闭时,阀芯的弯曲臂产生挠曲变形,使阀芯的球面球塞与阀座紧密
接触,因此密封性能很好。偏心旋转阀的特点如下。
1.抗冲刷性强。阀体和阀盖整体铸造,工作温度宽,在一40~450℃,工作压力可10MPa。
2.磨损小,使用寿命长。由于偏心球塞在打开时,其与阀座环的接触可减到最小,因此,因旋转造成的磨损很小,它也降低了摩擦力,改善了控制阀动态特性,延长了控制阀使用寿命
3.可调比大。全腔型可达100:1;60%缩腔型可达60:1;40%缩腔型可达40:1。
4.密封性好。阀芯弯曲臂的挠曲变形使阀芯能紧压阀座密封环,保证良好密封,标准
泄漏量小于0.01%℃。
5.流通能力大。流通能力可达同通径双座阀的1.2倍。
6.流量特性接近修正抛物线特性,在流体流向改变时不改变流量特性。
7.动态稳定性好。只需要较小力矩就能够严密关闭。流向改变时,流体对阀芯的作用力矩相互抵消,也没有柱塞阀的根切现象,因此,动态稳定性比柱塞阀和蝶阀好。
8.可在阀体衬各种耐腐蚀或耐磨损的衬里材料,以适应各种工作温度和工作压力条件下的运行,也可适应腐蚀性和含颗粒等流体的控制。
9.重量轻、体积小,安装灵活,通用性强。
(11)闸阀 闸阀又称闸板阀。它由闸板、两个密封板和阀杆等组成。执行机构通常为
长行程执行机构或活塞式执行机构。闸板可采用单闸板,也可采用双闸板,闸阀常用于高黏度、含纤维的浆料等流体的控制。它具有流阻小、行程大、口径大、结构简单等特点,适用于控制精度要求不高的大口径、大流量、低压差的应用场合。
与蝶阀比较,闸阀具有较好的剪切能力,特别适合含纤维浆料的控制,例如造纸工业中纸浆的控制。由于密封面大,因此闸阀的泄漏量较大。另有一种类似的闸阀,称为平行滑阀。它由两块平行滑块上下移动来控制流量,滑块间的弹簧使滑块紧压滑轨,该类阀具有很小流体阻力和优良密封性能,标准泄漏量达0.00001%C以下。适用于紧急切断或紧急开启的应用场合。
(12)其他特殊用途控制阀 为特殊应用,在上述控制阀的基础上,如果上阀盖加长、添加散热片可用于低温和高温;采用多个弹簧的执行机构可减小整个控制阀的体积和重量;申仪为降低噪声采用一系列降噪措施设计可组成低噪声控制阀;此外,还有为便于维护和清洗采用阀体分离结构的阀体分离阀;为联锁动作的快速要求采用的快速切断阀;为小流量控制设计的微小流量控制阀;为防止泄漏采用的波纹管密封的控制阀;为过热蒸汽减温和蒸汽透平旁路系统应用的蒸汽控制阀等。