各种控制阀的结构和特点0414.docx
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各种控制阀的结构和特点0414
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0～70°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0～60°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：
0.2~1公斤、0.4~2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6O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7V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：
1～300：
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0～90°。
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：
P→A
失电：
A→O
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：
P→A，B→O2
失电：
P→B,A→O1
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：
P→A，B→O
失电：
P→B,A→O
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20～100kpa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5～40℃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Ⅰ～Ⅵ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
Ⅰ
空气或水
压差为350kpa
温度为10～52℃
Ⅱ
空气或水
0.5%
Ⅲ
空气或水
0.1%
Ⅳ
空气或水
0.01%
Ⅴ
水
3×10-4D（ml/min）
压差为100kpa
温度为10～52℃
Ⅵ（最高）
空气或氮气
阀座直径
ml/min
压差为350kpa
温度为10～52℃
25
0.15
40
0.30
50
0.45
65
0.60
80
0.90
100
1.70
150
4.00
200
6.75
250
11.1
300
16.0
350
21.6
400
28.4
规定：
单座阀的泄漏量不得低于Ⅳ级，双座阀的泄漏量不得低于Ⅱ级。
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