構(gòu)成一個密封,閥芯首先必須完全對中,而且必須全部地接觸閥座接合面。
若閥芯碰到閥座接合面時有輕微的翹起,它將保持傾斜,直到一個更高的閥座密封荷載引起它跳動斜向一邊,滑下進(jìn)入錐形部分并猛撞,使接合面全部接觸。這樣會使閥座變形,引起泄漏。電動蝶閥過一定時間之后,閥芯的壓痕將擴(kuò)展而形成新的偏心’接近于閥座接觸面的360°超出某些閥芯的傾斜角度,閥芯將不能進(jìn)入應(yīng)有的位置,而與荷載力無關(guān),所以,在閥座密封之前,預(yù)導(dǎo)向和閥芯的對中是必需的。
電動蝶閥不對中的兩種主要形式是不同心〔如圖-1-1(a)中所示〕和軸線傾斜〔如圖1-1(b)中所示〕。
對中
一個單座上,下雙導(dǎo)向的控制閥,閥芯對準(zhǔn)閥座,同心對中包含8個零件,而軸線對中需11個零件配合組裝,加上操作間隙的考慮。
人們能很快就注意到精密的機(jī)械加工,要求控制閥制造廠來保持這些零件的對準(zhǔn)中心。每個零件必須有一個裝配和滑動的間隙,允許微小的水平軸線偏移及輕微的傾斜。閥桿的撓性足以使閥芯準(zhǔn)確地移動進(jìn)入閥座接合面,輕輕地接觸,保持固有的閥座接觸荷載力。
閥座接合面結(jié)構(gòu)
平的接合面,垂直于閥芯的軸線,這是用于低壓力切斷閥和軟閥座的控制閥。這種閥不能供高壓使用。下面所討論的更嚴(yán)密的密封是通過一個滑動和拋光的錐形接合面而產(chǎn)生的。錐形的接合面逐漸改變流體的流向,而且是最適于高壓降及磨損性場合使用。工業(yè)用的控制閥的閥座接合面從15°到45°。更小的角度容易卡住錐體,而角度太大提升效果過大,在高壓差下打開時將引起低范圍節(jié)流的不穩(wěn)定??偲饋碚f:
1)45°閥座角應(yīng)用于常開或常閉閥門是最好的。
2)30°閥座角在低行程時,供低磨損的場合使用,綜合了高閥座密封力和流線型流動之間的關(guān)系。
3)15°閥座角在高壓降和有磨損的場合使用是最好的。
閥座接合面寬度
對于一個給定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥座密封荷載力,閥座接合面的寬度是流路的一個延伸,以增加流動阻力與減小閥座密封力。某些最小的寬度對建立一個嚴(yán)密的密封來說是必不可少的,然而,接合面必需具有足夠的支撐強(qiáng)度來承受加壓的閥座密封荷載,并且必須有足夠的寬度來防止閥芯產(chǎn)生壓痕。窄的接合面比寬的接合面更為嚴(yán)密,但以大于最小寬度要求為條件。
閥座接合面荷裁
閥座接合面荷載通常用閥座接合面的平均周長、每英寸的直線上所承受力的磅數(shù)來表示。荷載可以從25到600磅/英寸變化,給定如下:
1)25磅/英寸—低壓降使用;不要求緊密切斷;金屬對金屬接合面。
2)50磅/英寸—中等壓降使用;希望輕微泄漏(最大Cv的0.1%)。
3)100磅/英寸—高壓降使用,接近滴漏嚴(yán)密級(最大Cv的0.01%)在0.015英寸的寬度上將密封6000磅/英寸2(414bar)的壓力降,31不銹鋼的30°接合面。
4) 300磅/英寸—很高的壓降使用;滴漏嚴(yán)密級(在0.025英寸的寬度上將密封6000磅/英寸2(414bar)的壓力降,440-C不銹鋼的20°接合面,硬度55Rc)。電動蝶閥
5) 600磅/英寸—極高的壓力使用。
上述第3和4項中所說明的在接合面上所承受的閥座密封壓力分別近似于13, 000磅/英寸2(897bar)和35,000磅/英寸2(2414bar),這正好低于指定的閥內(nèi)件材料的屈服點(diǎn)。這些應(yīng)力垂直于接合面。彈性和塑性變形發(fā)生在每個表面的高點(diǎn),構(gòu)成了曲折的流路,以限止泄漏。
對比之下,用于蒸汽的帶表面硬化處理閥座的切斷閥閥座荷載,其近似的應(yīng)力可達(dá)50,000磅/英寸2(3448bar),或4倍于一個標(biāo)準(zhǔn)的控制閥,其閥座密封荷載為100磅/英寸直線,它使用薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
在低閥桿荷載下,為了獲得最好的圓形閥座接合面的接觸,應(yīng)采用:
1)帶整體閥座及套筒的套筒導(dǎo)向式閥內(nèi)件。為了閥座密封,在滑動的接觸中,水平和軸向的對準(zhǔn)僅包含兩個零件。常規(guī)閥內(nèi)件的對準(zhǔn)必須從閥座傳遞到閥體、上閥蓋、導(dǎo)向、閥芯,再返回到閥座:
2)套筒導(dǎo)向式閥內(nèi)件,由套筒對準(zhǔn)閥座,
3)閥座與閥體做成整體的;或
4)在閥座的上面延伸一個薄的柔性閥座唇部,如1-2中所示。
一種徑向可膨脹的閥座環(huán)的結(jié)構(gòu)示例于圖1-3中。在這種結(jié)構(gòu)中,閥座密封角使力形成一個大的徑向分量,它使閥座環(huán)撐開而頂著擋環(huán)。非圓形環(huán)的彈出作用使接合面接近于完全接觸,在熱量急劇的周期性變化的情況下使用可得到滴漏嚴(yán)密級切斷。這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功地使用在壓力降達(dá)4400磅/英寸2(3036bar)。大的喇叭形通道也使閥門能適應(yīng)在磨損場合使用。