气动调节阀阀芯选择

调节阀阀芯的多种分类及固有流量特性

1、概述

调节阀阀芯形面的设计是一项复杂工作，至今在国内外尚未得到根本解决，现有的阀芯形面设计方法基本上都是围绕流量试验进行的。因为在给定阀体的结构后，调节阀的阻力系数主要决定于阀芯和阀座之间的流通截面积，因而，可以先导出阻力系数和流通截面积之间的关系，然后再通过调节阀流量试验数据结合图解法完成设计过程。

2、调节阀的阀芯结构

阀芯是调节阀内最为关键的部件。为了适应不同的需要，得到不同的阀门流量特性，阀芯的结构形状是多种多样的，但一般可将阀芯分为直行程和角行程两大类。

图1直行程阀芯

a)平板型阀芯、b)柱塞型阀芯、c)球型、针型阀芯、d)圆柱体上铣出小槽阀芯、e)窗口型阀芯、f)多级阀芯、g)套筒阀阀芯

2.1如图1所示，直行程阀芯又可分为以下几种类型：

2.1.1平板型阀芯

如图1a所示，这种阀芯的底面为平板形，其结构简单、加工方便、具有快开特性，可

作两位调节用。

2.1.2柱塞型阀芯

它可分为上、下可以倒装，倒装后可以改变调节阀的正、反作用。常见的阀门流量特性有线性和等百分比两种。这两种特性所用的阀芯形状不相同的。图1b右边两种阀芯都为上导向，一般常用于角形阀和高压阀。对于小流量阀，可采用球形、针形阀芯，见图1c；也可以在圆柱上铣出小槽，见图1d。

2.1.3窗口型阀芯

如图1e所示，这种阀芯用于三通调节阀。图中左边为合流型，右边为分流型。由于窗口形状不同，阀门流量特性有直线、等百分比和抛物线三种。

2.1.4多级阀芯

如图1f所示，把几个阀芯串接在一起，好象“糖葫芦"一样，起到逐级降压的作用。用于高压差阀可防止气蚀、噪声。多级阀芯的结构也很多，有的阀芯可串成锥体形状。

2.1.5套筒阀阀芯

如图1g所示，这种阀芯用于套筒型调节阀。只要改变套筒窗口形状，即可改变阀门的流量特性。

2.2角行程阀芯如图2所示：这种阀芯通过旋转运动来改变它与阀座间的流通面积。

图2角行程阀芯

a)偏心旋转阀芯、b)中线式蝶型阀板、c)球型阀芯

图2a为偏心旋转阀芯，用于偏心旋转阀。图2b为中线式蝶阀的蝶形阀板，有标准平阀板、翘曲的阀板，以及用于偏心蝶阀的带尾部的阀板三种。图2c为球形阀芯，用于球阀，球体上钻有一个通孔，用于O形球阀；V形阀芯的扇形球体上有V形开口或抛物线开口，两边支承在短轴上，用于V形球阀。V形开口的球体，也可以改良为U形开口，以增大流通能力，它的流量特性是改良的等百分比曲线。

3、固有流量特性

阀门的固有流量特性指的是在阀前、阀后压差保持不变时，介质流过阀门的相对流量与相对位移(阀门的相对开度)之间的关系。

固有流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线及快开特性。图3为不同流量特性的阀芯曲面形状。图4为这四种流量特性的关系曲线图。

1．快开流量特性曲面1．快开流量特性曲线

2．直线流量特性曲面2．直线流量特性曲线

3．抛物线流量特性曲面3．抛物线流量特性曲线

4．等百分比流量特性曲面4．等百分比流量特性曲线

图3阀芯曲面形状图图4阀门固有流量待性曲线

4、流量特性分析

快开流量特性在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快达到最大；此后再增加开度，流量变化很小。

直线流量特性是指调节阀的相对流量与阀芯的相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。具有此特性的阀门在开度小时流量相对变化大，灵敏度高，不易控制，甚至发生振荡；而在开度大时，流量相对变化值小，调节缓慢，不够及时。

而等百分比流量特性的曲线斜率即放大系数是随行程的增大而递增的，在同样的行程变化值下，流量小时，流量变化小；流量大时，流量变化大。

等百分比流量特性和直线流量特性的阀芯均为柱塞形，如图3所示，两者的差别是等百分比特性的阀芯曲面形状较胖，直线特性的阀芯曲面形状较瘦。

抛物线流量特性是指阀杆单位位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系，它介于直线特性与等百分比特性曲线之间，相对来说此特性应用较少。