各种控制阀的结构和特点

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：

Q =式中：Q ―流体体积流量

A ―流通面积

ξ―阻力系数

ρ―流体密度

1P ，2P ―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200：1～300：1，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，