自力式流量調節閥產品概述:
ZZLP型自力式流量調節閥(以下簡稱流量閥)是一種無需外來能源,依靠被調介質自身的壓力變化進行自動調節流量的節能產品,具有測量、執行、控制的綜合功能。廣泛適用于城市供熱、供暖系統及石油、化工、冶金、輕工等工業部門自控系統。本產品可用于非腐蝕性(*高溫度200C)的液體、氣體和蒸汽等介質的流量控制。 自力式流量調節閥(以下簡稱流量閥)是一種無需外來能源,依靠被調介質自身的壓力變化進行自動調節流量的節能產品,具有測量、執行、控制的綜合功能。廣泛適用于城市供熱、供暖系統及石油、化工、冶金、輕工等工業部門自控系統。本自力式高壓調節閥產品可用于非腐蝕性(*高溫度200℃)的液體、氣體和蒸汽等介質的流量控制。上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥
□自力式流量調節閥產品的結構及工作原理
閥門氣動裝置**、可靠、成本低,使用維修方便,是閥門驅動結構中的一大分支。目前氣動裝置在具有防爆要求的場合應用較多。閥門氣動裝置采用氣源的工作壓較低,一般不大于 0.82MPa。又因結構尺寸不宜過大,因而閥門氣動裝置的總推力不可能很大。
超高壓氣動減壓閥的工作原理如圖1所示。當壓頭無外力作用時,氣源來的氣體由輸入口進入閥體下部氣室,進氣閥門在氣壓和復位彈簧的作用下與進氣閥門座壓緊,閥輸出口無氣體輸出。當壓頭受外力F作用時,壓頭下移,通過平衡彈簧壓縮復位彈簧1,將排氣閥門壓下與排氣閥門座接觸,使輸出口與大氣隔離,壓頭繼續下移,頂開進氣閥門,壓縮空氣由進氣閥門控制的通道進入閥后面的執行元件氣缸。隨著氣缸壓力的增加,進氣閥門的開度逐漸減小,直到輸出口壓力p2與壓頭上的作用力相平衡時進氣閥門關閉。當外力消除后,進氣閥門在氣壓和復位彈簧2的力作用下,向上移動關閉。與此同時,壓頭與排氣閥門在復位彈簧1的力及排氣壓力的作用下復位,排氣口開啟,原輸出的氣體由排氣閥門經消聲器排入大氣。
現在再來研究排氣閥門處于某一平衡位置時的狀態。忽略壓頭、排氣閥門等的重力和摩擦力,排氣閥門受力平衡方程為:
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中:Fs――兩個復位彈簧的彈力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分別為進、排氣閥門的有效受壓面積,
A1=π(d12-d012)/4,
A2=π(d22-d022)/4;
d――排氣閥門座直徑;
d01――頂桿下段直徑;
d02――頂桿上段直徑。
由式(1)知,閥的輸出壓力p2與壓頭上的作用力F成比例。
超高壓氣動減壓閥的工作原理
3、設計和計算
設計超高壓氣動減壓閥一般是先根據給定的設計參數和工作條件,選擇閥的結構型式,然后進行結構參數的選擇和計算。
通常給定的參數有:氣源壓力、閥*大輸出壓力、通氣能力、*大操縱力和行程等。設計和計算的內容有:選擇的結構型式,據通氣能力和工作壓力確定閥的結構尺寸,據行程和操縱力設計平衡彈簧等。
閥的結構設計重點在于進氣閥門、排氣閥門和活門座的密封結構,因為氣體粘度小,且工作壓力高,容易泄漏。閥的結構見圖1。
(1)通氣能力計算
閥的通氣能力是指在給定的氣源壓力、閥輸出壓力、執行元件氣缸及閥后管道的容積的情況下,閥的充氣、排氣時間。
通氣能力取決于進氣通道和排氣通道的面積。閥在充氣和排氣過程中時間很短,我們忽略熱交換的影響,即絕熱充氣和絕熱排氣。另外,根據閥的工作壓力,閥是以音速充氣和音速排氣。因此閥的進氣通道有效面積Aa按下式計算[2]:
式中:V――充氣總容積;
K――比熱比,絕熱充氣時,K=1.4;
T――空氣的溫度,標準空氣的溫度T=293.15K;
t1――充氣時間;
R――氣體常數,R=287.1N*m/kg/K;
p1――閥輸入口壓力;
p2――閥輸出口壓力;
p20――氣缸內在充氣開始前的壓力。
∵A1=Aa
∴根據結構(見圖1和圖2),進氣孔直徑
按等面積原理,進氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
hc≥(d12-d012)/(4d1)(4)
放氣通道有效面積按下式計算
式中:t2――排氣時間;
p20――氣缸內排氣初始壓力;
pa――外界壓力。
其它符號意義同式(3)。
放氣孔直徑(見圖1和圖2)
放氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
h2≥(d22-d022)/(4d)(7)
(2)排氣閥座直徑的計算
由閥的工作原理知道,排氣閥門座直徑d的大小直接影響閥的調壓精度。若其直徑大,則閥的調壓精度高;反之,則閥的調壓精度低。但是,排氣閥門座直徑又受到操縱力的限制。排氣閥門座直徑(見圖3(b))可由式(1)得到
式中:Fmax――給定的*大操縱力。
在滿足操縱力值的前提下,排氣閥門座直徑盡可能取大值。
(3)進、排氣閥門的設計
進、排氣閥門的設計主要包括結構型式、材料的選取和幾何尺寸的確定。閥門結構采用金屬包膠閥門(所謂金屬包膠閥門就是將橡膠直接硫化在金屬骨架上)。它利用了橡膠材料彈性高和密封比壓低的優點,使閥門在工作過程中具有良好的補償功能;另外利用了金屬材料的強度和剛度。閥門加工制造工藝性好,制造成本低廉。
橡膠材料的選擇主要根據其機械性能和閥的工作溫度。
硫化橡膠的厚度根據閥門座型面高度h選取,橡膠壓縮量在(20~25)%為宜。
進、排氣閥門的金屬骨架宜用黃銅,因其與橡膠的結合性能好。
(4)進、排氣閥門座型面的設計
閥門座型面與閥門的橡膠面直接接觸,在工作過程中使膠面變形,起密封作用,而且對閥的壽命影響很大。閥門座型面結構如圖2所示(其中:圖2(a)為進氣閥門座,圖2(b)為排氣閥門座)。圖中高度h范圍內為閥門座型面,R為密封面。R值小,閥的靈敏度高;R值大,閥的壽命長。經優化設計,R在 0.3~0.5范圍內取值較好。閥門座型面的粗糙度同樣也影響閥的密封性和壽命,粗糙度Ra應不大于0.4μm
圖2中b為支承面。它是用來限制膠面過度變形,起保護膠面的作用。
(5)平衡彈簧的設計
根據閥的性能分析,平衡彈簧與排氣閥門座直徑一樣,直接影響閥的調壓精度。減壓彈簧的剛度越小,閥的調壓精度越好。但是剛度太小,彈簧行程過長。它受到給定行程的限制,應根據給定的參數設計彈簧剛度:
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了彈簧剛度、彈力和行程,便可進行彈簧的設計了。兩個復位彈簧的剛度可設計成相同,而且,其剛度小于平衡彈簧的剛度。
一、閥門氣動裝置的使用條件
使用條件
氣源工作壓力 0.4~0.7(MPa)
環境溫度和介質溫度 5~60(℃)
活塞工作速度和葉片徑線速度 10~500(mm/s)
電磁控制輸入信號電流 4~20mA
二、閥門氣動裝置的分類
閥門氣動裝置按其結構特點分為三種型式:薄膜式氣動裝置、氣缸或氣動裝置、擺動式氣動裝置。此外還有氣動馬達式氣動裝置。
氣動裝置分類
薄膜式 1、薄膜氣缸
2、膜片 ①盤形膜片 ②平膜片
3、彈簧
4、活塞桿
氣缸式 1、氣缸 ①單氣缸 ②雙氣缸
2、活塞與活塞環 ① O形密封圈 ② J 形密封圈 ③ U 形密封圈 ④ V 形密封圈
3、活塞桿
4、手動操作機構
5、氣路附件 ① 回路系統 ② 信號返回路 ③ 空氣過濾器 ④ 減壓閥油霧器 ⑤ 控制換向閥
擺動式 1、缸體
2、定子
3、轉子
4、葉片
三、各類氣動裝置的結構特點
一、選擇依據介紹:
1.操作推力閥門電動裝置的主機結構有兩種:一種是不配置推力盤,直接輸出力矩;另一種是配置推力盤,輸出力矩通過推力盤中的閥桿螺母轉換為輸出推力。
2.操作力矩操作力矩是選擇閥門電動裝置的*主要參數,氣動執行器輸出力矩應為閥門操作*大力矩的1.2~1.5倍。
3.閥桿直徑對多回轉類明桿閥門,如果電動裝置允許通過的*大閥桿直徑不能通過所配閥門的閥桿,便不能組裝成電動閥門。因此,電動裝置空心輸出軸的內徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對部分回轉閥門以及多回轉閥門中的暗桿閥門,雖不用考慮閥桿直徑的通過問題,但在選配時亦應充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸,使組裝后能正常工作。
4.輸出軸轉動圈數閥門電動裝置輸出軸轉動圈數的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數有關,要按M=H/ZS計算(M為電動裝置應滿足的總轉動圈數,H為閥門開啟高度,S為閥桿傳動螺紋螺距,Z為閥桿螺紋頭數)。
5.氣動閥門執行器有其特殊要求,即必須能夠限定轉矩或軸向力。通常閥門電動裝置采用限制轉矩的連軸器。當電動裝置規格確定之后,其控制轉矩也就確定了。
6.輸出轉速閥門的啟閉速度若過快,易產生水擊現象。因此,應根據不同使用條件,選擇恰當的啟閉速度。
氣動裝置結構特點
型式 特點
薄膜式 行程短,<40mm,結構緊湊,靈活,無手動機構
氣缸式 行程長,必要時需加緩沖機構,出力不夠采用雙氣缸結???,有手動和手氣動切換結構
擺動式 結構簡單,成本低,往復運動直接變成旋轉運動
氣動馬達式 可以直接代替閥門電動裝置的電動機而成為氣動裝置,因而可具有電動裝置的力矩控制等功能,但結構復雜
(3)閥門液動裝置的正確選擇
由于閥門液動裝置可以獲得很大的輸出力矩,故當驅動閥門需要很大的力矩時可采用
液壓驅動裝置。
在正確選擇閥門驅動裝置時還應看到:在所有閥門驅動裝置中,電動和薄膜式氣動裝置應
用*廣。電動裝置主要用在閉路閥門上;薄膜式氣動裝置主要用在調節閥上;電磁傳動主要用
于小口徑閥門上;置人式的波紋管傳動裝置主要用在閥瓣的行程不大的閥門上和有腐蝕性和
毒性的介質中,但它的使用范圍住往受控制主傳動裝置的輔助的先導裝置的限制。
選擇閥門驅動裝置,對閥門驅動裝置不可忽視的一項特殊要**,必須能夠限定轉矩
或軸向力,閥門電動裝置采用限制轉矩的聯軸器。在液動和氣動驅動裝置中,其*大作用
力取決于膜片或活塞的有效面積以及驅動介質的壓力。也可以用彈簧來限制所傳遞的作
用力。
壓、液壓或其組合形式的動力源來驅動,其運動過程可由行程、轉矩或軸向推力的大小來
控制。
由于閥門驅動裝置應有的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置的工作規范以及
閥fj在管線或設備上的位置。因此,闊門驅動裝置正確的選擇與閥門類型與技術參數戚戚
相關。正確選擇閥門驅動裝置的依據是:
①閥門的型式、規格與結構。
②閥門的啟閉力矩(管道壓力、閥門的*大壓差)、推力。
③*高環境溫度與流體溫度。
④使用方式與使用次數。
⑤啟閉速度與時間。
⑥閥桿直徑、螺矩、旋轉方向。
本產品由閥體平板節流閥、調節閥座、閥芯、壓力補償平衡波紋管、上下膜蓋、膜片、有效壓力彈簧所組成,其具體結構如圖1、2所示。
當被控介質流體閥前壓力P1首先經可變節流閥再經調節閥閥座流向閥后,可變節流閥端平面與閥座上部通徑d0形成柱狀的節流面積d0F,其值d0F=S·π·d0,當小于調節閥的通徑截面時,流體將被節流。在d0的近二側將形成一定的壓力差△PS=P1-PS,稱為有效壓力。根據流體力學的伯努里方程可確定流體的流量Q=a
,a為綜合流量系數。因此測得△PS的大小即可表示被控流體的實際流量大小。
節流閥的流通截面積d0F=S·π·d0,因此改變S值時節流面積d0F即發生變化。S越大其對應的流量越大。因此調整S值的大小即可實現流量設定值的調整。
P1及PS壓力通過管線分別被引入上、下膜室,其壓力差△PS作用于膜片F所產生的向上推力,將被有效壓力彈簧壓縮位移S所產生的反力相平衡即(P1-PS)F膜=S1K,S1閥門位移、K有效壓縮彈簧剛度,由于閥座上下流通截面基本相同故S1=S,因此調節閥芯始終工作在設定的S值即流量值位置起流量調節作用。
當由于工藝過程的原因,流經閥的流量增加時,即負荷增加時PS首先下降(P1-PS)值增加對F膜的作用力向上,使閥芯靠近閥座,使PS增加。當有效壓縮彈簧壓縮位移的增量所產生的反力與(P1-PS)的增量作用在F膜上的力相平時,閥芯即靜止,此時閥芯的位置S2與原設定的流量對應S1將有一定的偏差,也就是說調節閥起到了一定的調節作用。流量將回到設定值允許的誤差范圍內。
反之負荷流量減少時,調節動作相反也能起到調節作用。
為提高流量調節閥的調節精度,產品帶有壓力平衡器,其作用在于補償閥前壓力P1、PS,閥后壓力P2波動所造成的流量誤差,PS壓力通過閥芯連桿中間孔引入平衡波紋管的外室,P2壓力引入波紋管內室,設計取波紋管作用面積等于閥座的流通截面,從而使PS及P2作用于閥芯上的力抵消,閥芯的位置只取決于有效壓力△PS大小,提高流量調節精度。
□自力式流量調節閥產品的型號
產品型號ZZLP-16、25、40(軟、硬密封型)
Z:執行器大類 Z:自力式閥 L:流量調節閥 P:單座閥 16:PN1.6MPa
□自力式流量調節閥外形尺寸及重量
1、控制閥外形尺寸如圖3、圖4及表所示。
自力式流量調節閥技術參數:
ZZLP型自力式流量調節閥技術參數
公稱通徑DN(mm)
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
Kvs值
|
3.2
|
5
|
8
|
12.5
|
20
|
32
|
50
|
80
|
125
|
160
|
320
|
450
|
630
|
有效壓力的*大流量(m3/h)
|
0.02
MPa
|
1.5
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
14
|
22
|
36
|
55
|
70
|
140
|
200
|
280
|
0.05
MPa
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
12
|
22
|
36
|
55
|
85
|
110
|
220
|
320
|
450
|
PN16*大壓差 △P (MPa)
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
PN40*大壓差 △P (MPa)
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
*高工作溫度
|
液體:≤140°C; 氣體:≤80°C
|
配隔離罐:≤200°C
|
允許泄漏量
|
4×10-4×閥額定容量
|
規定試驗條件下
|
10氣泡/min
|
20氣泡/min
|
40氣泡/min
|
壓力平衡元件
|
波紋管
|
滾動膜片
|
公稱壓力
|
PN16(1.6MPa) PN40(4.0MPa)
|
閥體材質
|
鑄鋼
|
閥芯材質
|
不銹鋼,軟密封為聚四氟乙烯+0Cr18Ni9
|
*大工作壓力
|
公稱壓力 注意△Pmax
|
設定流量范圍m3/P 介質:水
|
△Ps 0.02MPa
|
0.15 ~2
|
0.15 ~2
|
0.15 ~5
|
0.15 ~5
|
1.5 ~12
|
1.5 ~12
|
2.5 ~30
|
2.5 ~30
|
4~70
|
4~70
|
|
|
|
△Ps 0.05MPa
|
0.15 ~3
|
0.15 ~3
|
0.2 ~8
|
0.2 ~8
|
2~20
|
2~20
|
4~50
|
4~50
|
6~100
|
6~100
|
|
|
|
注:
1、液體>140℃、氣體>80 ℃時閥倒裝;
2、Z值:噪音衡量系數,該值用來衡量噪音大小,具體計算請咨詢標柏閥門工程師
注:介質流體非水時流量范圍需換算。
※DN150以上介質溫度為140℃至200℃時配隔離罐及加長件。
※※特殊要求可提供不銹鋼。
※※※應注意實際工作壓力與工作溫度之間的關系。
滾動膜片分適用于水、蒸汽或油及其它介質,訂貨時應注明介質種類(是否需要耐油)。
自力式流量調節閥執行器技術參數
有效面積(cm2)
|
280
|
600
|
有效壓力(MPa)
|
0.02
|
0.05
|
允許上、下膜室之間壓差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
公稱壓力
|
PN40/PN16
|
材質
|
膜蓋
|
鑄鋼
|
滾動膜片
|
EPDM或FKM夾纖維※
|
控制管線、接頭
|
銅或鋼管8×1,卡套式接頭M12×1.25
|
隔離罐
|
140℃以上時用
|
加長件DN150~250
|
140℃以上時用
|
注:※EPDM適用于水、蒸汽及氣體介質,FKM適用于油、水、蒸汽及氣體介質,訂貨時應注明介質種類(是否需要耐油)。
□自力式流量調節閥安裝示例
1、現場安裝的幾點說明
a、現場**:安裝流量閥的管道事先不應有壓力,流量閥前后的切斷閥應關閉。在進行焊接前,應采取適當的防火措施。
b、控制性能:配管系統壓力損失應與計算流量閥尺寸時所考慮的損失相一致,進出口應盡量保證一定的直管段(一般為5D~10D),以保證所需的控制性能。
c、安裝位置:應有足夠的空間,便于操作人員安裝、調整流量閥,以及保證流量閥和附件的就地拆裝和維護的可能性。
d、過濾器:為保證流量閥的正常使用,安裝時應在流量閥前安裝過濾器,并定期清洗。在有蒸汽的廠房內,應有足夠的排水管道和通風系統。
e、流量閥組:一般在工藝過程配管中均安裝切斷閥和旁路閥配成閥組以適應設備連續操作的需要。維修和出現意外情況時,用切斷閥隔離,用旁路閥調節推薦下面的布置方式。
f、為便于調整,應在閥后(或閥前)近閥處易觀察的適當位置加裝顯示流量計。
2、自力式流量調節閥實地安裝
A、安裝人員首先應認識到流量閥是一種精密的儀表設備,不準碰撞、跌摔以免損壞,影響產品性能。
B、在初次開工前和停工檢修后應先沖洗配管系統,然后安裝流量閥并應保證管道內壓力不超過流量閥的極限值。
C、注意務必按流量閥所示的介質流動方向(閥體上的箭頭)安裝流量閥。
D、流量閥應該垂直倒立安裝在管道上。即執行器在下,控制閥在上,如圖10所示。這樣可以保證介質的溫度不會傳遞到執行器。當介質溫度低于80℃時,則流量閥必須倒立安裝,即執行器向下安裝。在閥自重較大或有震動的場合應加支撐架。
3、控制閥和執行器的連接
一般情況下,控制閥與執行器是在連接、調試合格后出廠的。如用戶需分開發運時,應注意到貨后連接調試后使用,首先使用聯接螺母把執行器鎖緊在閥蓋上,然后使用銅管或鋼管把(+)和(+)接口相連,(-)和(-)接口相連(銅管8×1卡套式接頭M12×1.25),如圖所示。
【執行機構技術參數】
自力式流量調節閥執行機構參數
有效面積(cm2)
|
250
|
630
|
有效壓力(MPa)
|
0.02;0.05
|
允許上下膜室之間壓差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
材質
|
膜蓋:鋼板鍍鋅;膜片:EPDM或FKM夾纖維
|
控制管線、接頭
|
銅管或鋼管
|
【連接尺寸】
自力式流量調節閥外形尺寸(mm)
公稱通徑
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
L
|
130
|
150
|
160
|
180
|
200
|
230
|
290
|
310
|
350
|
400
|
480
|
600
|
730
|
B
|
121
|
212
|
238
|
238
|
240
|
240
|
275
|
275
|
380
|
380
|
295
|
325
|
372
|
R
|
263
|
380
|
H
|
150
|
520
|
訂貨須知:
一、① 自力式流量調節閥產品名稱與型號②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④ 自力式流量調節閥使用壓力⑤使用介質的溫度。
二、若已經由設計單位選定公司的自力式流量調節閥型號,請型號直接向我司銷售部訂購。
三、當使用的場合非常重要或環境比較復雜時,請您盡量提供設計圖紙和詳細參數,由我們申弘閥門的技術為您審核把關。產品所屬調節閥系列,感謝您訪問我們申弘閥門的網站如有任何疑問.您可以致電給我們,我們一定會盡心盡力為您提供上等的服務。如需要了解更多其它閥類產品的信息可以點擊減壓閥查看。
自力式流量調節閥產品概述:
ZZLP型自力式流量調節閥(以下簡稱流量閥)是一種無需外來能源,依靠被調介質自身的壓力變化進行自動調節流量的節能產品,具有測量、執行、控制的綜合功能。廣泛適用于城市供熱、供暖系統及石油、化工、冶金、輕工等工業部門自控系統。本產品可用于非腐蝕性(*高溫度200C)的液體、氣體和蒸汽等介質的流量控制。 自力式流量調節閥(以下簡稱流量閥)是一種無需外來能源,依靠被調介質自身的壓力變化進行自動調節流量的節能產品,具有測量、執行、控制的綜合功能。廣泛適用于城市供熱、供暖系統及石油、化工、冶金、輕工等工業部門自控系統。本自力式高壓調節閥產品可用于非腐蝕性(*高溫度200℃)的液體、氣體和蒸汽等介質的流量控制。上海申弘閥門有限公司主營閥門有:減壓閥(組合式減壓閥,可調式減壓閥,自力式減壓閥
□自力式流量調節閥產品的結構及工作原理
閥門氣動裝置**、可靠、成本低,使用維修方便,是閥門驅動結構中的一大分支。目前氣動裝置在具有防爆要求的場合應用較多。閥門氣動裝置采用氣源的工作壓較低,一般不大于 0.82MPa。又因結構尺寸不宜過大,因而閥門氣動裝置的總推力不可能很大。
超高壓氣動減壓閥的工作原理如圖1所示。當壓頭無外力作用時,氣源來的氣體由輸入口進入閥體下部氣室,進氣閥門在氣壓和復位彈簧的作用下與進氣閥門座壓緊,閥輸出口無氣體輸出。當壓頭受外力F作用時,壓頭下移,通過平衡彈簧壓縮復位彈簧1,將排氣閥門壓下與排氣閥門座接觸,使輸出口與大氣隔離,壓頭繼續下移,頂開進氣閥門,壓縮空氣由進氣閥門控制的通道進入閥后面的執行元件氣缸。隨著氣缸壓力的增加,進氣閥門的開度逐漸減小,直到輸出口壓力p2與壓頭上的作用力相平衡時進氣閥門關閉。當外力消除后,進氣閥門在氣壓和復位彈簧2的力作用下,向上移動關閉。與此同時,壓頭與排氣閥門在復位彈簧1的力及排氣壓力的作用下復位,排氣口開啟,原輸出的氣體由排氣閥門經消聲器排入大氣。
現在再來研究排氣閥門處于某一平衡位置時的狀態。忽略壓頭、排氣閥門等的重力和摩擦力,排氣閥門受力平衡方程為:
F=p1A1+p2(A2-A1)+Fs+Ff(1)
式中:Fs――兩個復位彈簧的彈力之和;
Ff――密封圈的摩擦力;
A1、A2――分別為進、排氣閥門的有效受壓面積,
A1=π(d12-d012)/4,
A2=π(d22-d022)/4;
d――排氣閥門座直徑;
d01――頂桿下段直徑;
d02――頂桿上段直徑。
由式(1)知,閥的輸出壓力p2與壓頭上的作用力F成比例。
超高壓氣動減壓閥的工作原理
3、設計和計算
設計超高壓氣動減壓閥一般是先根據給定的設計參數和工作條件,選擇閥的結構型式,然后進行結構參數的選擇和計算。
通常給定的參數有:氣源壓力、閥*大輸出壓力、通氣能力、*大操縱力和行程等。設計和計算的內容有:選擇的結構型式,據通氣能力和工作壓力確定閥的結構尺寸,據行程和操縱力設計平衡彈簧等。
閥的結構設計重點在于進氣閥門、排氣閥門和活門座的密封結構,因為氣體粘度小,且工作壓力高,容易泄漏。閥的結構見圖1。
(1)通氣能力計算
閥的通氣能力是指在給定的氣源壓力、閥輸出壓力、執行元件氣缸及閥后管道的容積的情況下,閥的充氣、排氣時間。
通氣能力取決于進氣通道和排氣通道的面積。閥在充氣和排氣過程中時間很短,我們忽略熱交換的影響,即絕熱充氣和絕熱排氣。另外,根據閥的工作壓力,閥是以音速充氣和音速排氣。因此閥的進氣通道有效面積Aa按下式計算[2]:
式中:V――充氣總容積;
K――比熱比,絕熱充氣時,K=1.4;
T――空氣的溫度,標準空氣的溫度T=293.15K;
t1――充氣時間;
R――氣體常數,R=287.1N*m/kg/K;
p1――閥輸入口壓力;
p2――閥輸出口壓力;
p20――氣缸內在充氣開始前的壓力。
∵A1=Aa
∴根據結構(見圖1和圖2),進氣孔直徑
按等面積原理,進氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
hc≥(d12-d012)/(4d1)(4)
放氣通道有效面積按下式計算
式中:t2――排氣時間;
p20――氣缸內排氣初始壓力;
pa――外界壓力。
其它符號意義同式(3)。
放氣孔直徑(見圖1和圖2)
放氣閥門與閥門座的軸向距離(開度)
h2≥(d22-d022)/(4d)(7)
(2)排氣閥座直徑的計算
由閥的工作原理知道,排氣閥門座直徑d的大小直接影響閥的調壓精度。若其直徑大,則閥的調壓精度高;反之,則閥的調壓精度低。但是,排氣閥門座直徑又受到操縱力的限制。排氣閥門座直徑(見圖3(b))可由式(1)得到
式中:Fmax――給定的*大操縱力。
在滿足操縱力值的前提下,排氣閥門座直徑盡可能取大值。
(3)進、排氣閥門的設計
進、排氣閥門的設計主要包括結構型式、材料的選取和幾何尺寸的確定。閥門結構采用金屬包膠閥門(所謂金屬包膠閥門就是將橡膠直接硫化在金屬骨架上)。它利用了橡膠材料彈性高和密封比壓低的優點,使閥門在工作過程中具有良好的補償功能;另外利用了金屬材料的強度和剛度。閥門加工制造工藝性好,制造成本低廉。
橡膠材料的選擇主要根據其機械性能和閥的工作溫度。
硫化橡膠的厚度根據閥門座型面高度h選取,橡膠壓縮量在(20~25)%為宜。
進、排氣閥門的金屬骨架宜用黃銅,因其與橡膠的結合性能好。
(4)進、排氣閥門座型面的設計
閥門座型面與閥門的橡膠面直接接觸,在工作過程中使膠面變形,起密封作用,而且對閥的壽命影響很大。閥門座型面結構如圖2所示(其中:圖2(a)為進氣閥門座,圖2(b)為排氣閥門座)。圖中高度h范圍內為閥門座型面,R為密封面。R值小,閥的靈敏度高;R值大,閥的壽命長。經優化設計,R在 0.3~0.5范圍內取值較好。閥門座型面的粗糙度同樣也影響閥的密封性和壽命,粗糙度Ra應不大于0.4μm
圖2中b為支承面。它是用來限制膠面過度變形,起保護膠面的作用。
(5)平衡彈簧的設計
根據閥的性能分析,平衡彈簧與排氣閥門座直徑一樣,直接影響閥的調壓精度。減壓彈簧的剛度越小,閥的調壓精度越好。但是剛度太小,彈簧行程過長。它受到給定行程的限制,應根據給定的參數設計彈簧剛度:
k=Fmax/(h1+h2)(9)
有了彈簧剛度、彈力和行程,便可???行彈簧的設計了。兩個復位彈簧的剛度可設計成相同,而且,其剛度小于平衡彈簧的剛度。
一、閥門氣動裝置的使用條件
使用條件
氣源工作壓力 0.4~0.7(MPa)
環境溫度和介質溫度 5~60(℃)
活塞工作速度和葉片徑線速度 10~500(mm/s)
電磁控制輸入信號電流 4~20mA
二、閥門氣動裝置的分類
閥門氣動裝置按其結構特點分為三種型式:薄膜式氣動裝置、氣缸或氣動裝置、擺動式氣動裝置。此外還有氣動馬達式氣動裝置。
氣動裝置分類
薄膜式 1、薄膜氣缸
2、膜片 ①盤形膜片 ②平膜片
3、彈簧
4、活塞桿
氣缸式 1、氣缸 ①單氣缸 ②雙氣缸
2、活塞與活塞環 ① O形密封圈 ② J 形密封圈 ③ U 形密封圈 ④ V 形密封圈
3、活塞桿
4、手動操作機構
5、氣路附件 ① 回路系統 ② 信號返回路 ③ 空氣過濾器 ④ 減壓閥油霧器 ⑤ 控制換向閥
擺動式 1、缸體
2、定子
3、轉子
4、葉片
三、各類氣動裝置的結構特點
一、選擇依據介紹:
1.操作推力閥門電動裝置的主機結構有兩種:一種是不配置推力盤,直接輸出力矩;另一種是配置推力盤,輸出力矩通過推力盤中的閥桿螺母轉換為輸出推力。
2.操作力矩操作力矩是選擇閥門電動裝置的*主要參數,氣動執行器輸出力矩應為閥門操作*大力矩的1.2~1.5倍。
3.閥桿直徑對多回轉類明桿閥門,如果電動裝置允許通過的*大閥桿直徑不能通過所配閥門的閥桿,便不能組裝成電動閥門。因此,電動裝置空心輸出軸的內徑必須大于明桿閥門的閥桿外徑。對部分回轉閥門以及多回轉閥門中的暗桿閥門,雖不用考慮閥桿直徑的通過問題,但在選配時亦應充分考慮閥桿直徑與鍵槽的尺寸,使組裝后能正常工作。
4.輸出軸轉動圈數閥門電動裝置輸出軸轉動圈數的多少與閥門的公稱通徑、閥桿螺距、螺紋頭數有關,要按M=H/ZS計算(M為電動裝置應滿足的總轉動圈數,H為閥門開啟高度,S為閥桿傳動螺紋螺距,Z為閥桿螺紋頭數)。
5.氣動閥門執行器有其特殊要求,即必須能夠限定轉矩或軸向力。通常閥門電動裝置采用限制轉矩的連軸器。當電動裝置規格確定之后,其控制轉矩也就確定了。
6.輸出轉速閥門的啟閉速度若過快,易產生水擊現象。因此,應根據不同使用條件,選擇恰當的啟閉速度。
氣動裝置結構特點
型式 特點
薄膜式 行程短,<40mm,結構緊湊,靈活,無手動機構
氣缸式 行程長,必要時需加緩沖機構,出力不夠采用雙氣缸結構,有手動和手氣動切換結構
擺動式 結構簡單,成本低,往復運動直接變成旋轉運動
氣動馬達式 可以直接代替閥門電動裝置的電動機而成為氣動裝置,因而可具有電動裝置的力矩控制等功能,但結構復雜
(3)閥門液動裝置的正確選擇
由于閥門液動裝置可以獲得很大的輸出力矩,故當驅動閥門需要很大的力矩時可采用
液壓驅動裝置。
在正確選擇閥門驅動裝置時還應看到:在所有閥門驅動裝置中,電動和薄膜式氣動裝置應
用*廣。電動裝置主要用在閉路閥門上;薄膜式氣動裝置主要用在調節閥上;電磁傳動主要用
于小口徑閥門上;置人式的波紋管傳動裝置主要用在閥瓣的行程不大的閥門上和有腐蝕性和
毒性的介質中,但它的使用范圍住往受控制主傳動裝置的輔助的先導裝置的限制。
選擇閥門驅動裝置,對閥門驅動裝置不可忽視的一項特殊要**,必須能夠限定轉矩
或軸向力,閥門電動裝置采用限制轉矩的聯軸器。在液動和氣動驅動裝置中,其*大作用
力取決于膜片或活塞的有效面積以及驅動介質的壓力。也可以用彈簧來限制所傳遞的作
用力。
壓、液壓或其組合形式的動力源來驅動,其運動過程可由行程、轉矩或軸向推力的大小來
控制。
由于閥門驅動裝置應有的工作特性和利用率取決于閥門的種類、裝置的工作規范以及
閥fj在管線或設備上的位置。因此,闊門驅動裝置正確的選擇與閥門類型與技術參數戚戚
相關。正確選擇閥門驅動裝置的依據是:
①閥門的型式、規格與結構。
②閥門的啟閉力矩(管道壓力、閥門的*大壓差)、推力。
③*高環境溫度與流體溫度。
④使用方式與使用次數。
⑤啟閉速度與時間。
⑥閥桿直徑、螺矩、旋轉方向。
本產品由閥體平板節流閥、調節閥座、閥芯、壓力補償平衡波紋管、上下膜蓋、膜片、有效壓力彈簧所組成,其具體結構如圖1、2所示。
當被控介質流體閥前壓力P1首先經可變節流閥再經調節閥閥座流向閥后,可變節流閥端平面與閥座上部通徑d0形成柱狀的節流面積d0F,其值d0F=S·π·d0,當小于調節閥的通徑截面時,流體將被節流。在d0的近二側將形成一定的壓力差△PS=P1-PS,稱為有效壓力。根據流體力學的伯努里方程可確定流體的流量Q=a
,a為綜合流量系數。因此測得△PS的大小即可表示被控流體的實際流量大小。
節流閥的流通截面積d0F=S·π·d0,因此改變S值時節流面積d0F即發生變化。S越大其對應的流量越大。因此調整S值的大小即可實現流量設定值的調整。
P1及PS壓力通過管線分別被引入上、下膜室,其壓力差△PS作用于膜片F所產生的向上推力,將被有效壓力彈簧壓縮位移S所產生的反力相平衡即(P1-PS)F膜=S1K,S1閥門位移、K有效壓縮彈簧剛度,由于閥座上下流通截面基本相同故S1=S,因此調節閥芯始終工作在設定的S值即流量值位置起流量調節作用。
當由于工藝過程的原因,流經閥的流量增加時,即負荷增加時PS首先下降(P1-PS)值增加對F膜的作用力向上,使閥芯靠近閥座,使PS增加。當有效壓縮彈簧壓縮位移的增量所產生的反力與(P1-PS)的增量作用在F膜上的力相平時,閥芯即靜止,此時閥芯的位置S2與原設定的流量對應S1將有一定的偏差,也就是說調節閥起到了一定的調節作用。流量將回到設定值允許的誤差范圍內。
反之負荷流量減少時,調節動作相反也能起到調節作用。
為提高流量調節閥的調節精度,產品帶有壓力平衡器,其作用在于補償閥前壓力P1、PS,閥后壓力P2波動所造成的流量誤差,PS壓力通過閥芯連桿中間孔引入平衡波紋管的外室,P2壓力引入波紋管內室,設計取波紋管作用面積等于閥座的流通截面,從而使PS及P2作用于閥芯上的力抵消,閥芯的位置只取決于有效壓力△PS大小,提高流量調節精度。
□自力式流量調節閥產品的型號
產品型號ZZLP-16、25、40(軟、硬密封型)
Z:執行器大類 Z:自力式閥 L:流量調節閥 P:單座閥 16:PN1.6MPa
□自力式流量調節閥外形尺寸及重量
1、控制閥外形尺寸如圖3、圖4及表所示。
自力式流量調節閥技術參數:
ZZLP型自力式流量調節閥技術參數
公稱通徑DN(mm)
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
Kvs值
|
3.2
|
5
|
8
|
12.5
|
20
|
32
|
50
|
80
|
125
|
160
|
320
|
450
|
630
|
有效壓力的*大流量(m3/h)
|
0.02
MPa
|
1.5
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
14
|
22
|
36
|
55
|
70
|
140
|
200
|
280
|
0.05
MPa
|
2.5
|
3.5
|
5.5
|
9
|
12
|
22
|
36
|
55
|
85
|
110
|
220
|
320
|
450
|
PN16*大壓差 △P (MPa)
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.6
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
PN40*大壓差 △P (MPa)
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
1.5
|
1.5
|
1.2
|
1
|
1
|
*高工作溫度
|
液體:≤140°C; 氣體:≤80°C
|
配隔離罐:≤200°C
|
允許泄漏量
|
4×10-4×閥額定容量
|
規定試驗條件下
|
10氣泡/min
|
20氣泡/min
|
40氣泡/min
|
壓力平衡元件
|
波紋管
|
滾動膜片
|
公稱壓力
|
PN16(1.6MPa) PN40(4.0MPa)
|
閥體材質
|
鑄鋼
|
閥芯材質
|
不銹鋼,軟密封為聚四氟乙烯+0Cr18Ni9
|
*大工作壓力
|
公稱壓力 注意△Pmax
|
設定流量范圍m3/P 介質:水
|
△Ps 0.02MPa
|
0.15 ~2
|
0.15 ~2
|
0.15 ~5
|
0.15 ~5
|
1.5 ~12
|
1.5 ~12
|
2.5 ~30
|
2.5 ~30
|
4~70
|
4~70
|
|
|
|
△Ps 0.05MPa
|
0.15 ~3
|
0.15 ~3
|
0.2 ~8
|
0.2 ~8
|
2~20
|
2~20
|
4~50
|
4~50
|
6~100
|
6~100
|
|
|
|
注:
1、液體>140℃、氣體>80 ℃時閥倒裝;
2、Z值:噪音衡量系數,該值用來衡量噪音大小,具體計算請咨詢標柏閥門工程師
注:介質流體非水時流量范圍需換算。
※DN150以上介質溫度為140℃至200℃時配隔離罐及加長件。
※※特殊要求可提供不銹鋼。
※※※應注意實際工作壓力與工作溫度之間的關系。
滾動膜片分適用于水、蒸汽或油及其它介質,訂貨時應注明介質種類(是否需要耐油)。
自力式流量調節閥執行器技術參數
有效面積(cm2)
|
280
|
600
|
有效壓力(MPa)
|
0.02
|
0.05
|
允許上、下膜室之間壓差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
公稱壓力
|
PN40/PN16
|
材質
|
膜蓋
|
鑄鋼
|
滾動膜片
|
EPDM或FKM夾纖維※
|
控制管線、接頭
|
銅或鋼管8×1,卡套式接頭M12×1.25
|
隔離罐
|
140℃以上時用
|
加長件DN150~250
|
140℃以上時用
|
注:※EPDM適用于水、蒸汽及氣體介質,FKM適用于油、水、蒸汽及氣體介質,訂貨時應注明介質種類(是否需要耐油)。
□自力式流量調節閥安裝示例
1、現場安裝的幾點說明
a、現場**:安裝流量閥的管道事先不應有壓力,流量閥前后的切斷閥應關閉。在進行焊接前,應采取適當的防火措施。
b、控制性能:配管系統壓力損失應與計算流量閥尺寸時所考慮的損失相一致,進出口應盡量保證一定的直管段(一般為5D~10D),以保證所需的控制性能。
c、安裝位置:應有足夠的空間,便于操作人員安裝、調整流量閥,以及保證流量閥和附件的就地拆裝和維護的可能性。
d、過濾器:為保證流量閥的正常使用,安裝時應在流量閥前安裝過濾器,并定期清洗。在有蒸汽的廠房內,應有足夠的排水管道和通風系統。
e、流量閥組:一般在工藝過程配管中均安裝切斷閥和旁路閥配成閥組以適應設備連續操作的需要。維修和出現意外情況時,用切斷閥隔離,用旁路閥調節推薦下面的布置方式。
f、為便于調整,應在閥后(或閥前)近閥處易觀察的適當位置加裝顯示流量計。
2、自力式流量調節閥實地安裝
A、安裝人員首先應認識到流量閥是一種精密的儀表設備,不準碰撞、跌摔以免損壞,影響產品性能。
B、在初次開工前和停工檢修后應先沖洗配管系統,然后安裝流量閥并應保證管道內壓力不超過流量閥的極限值。
C、注意務必按流量閥所示的介質流動方向(閥體上的箭頭)安裝流量閥。
D、流量閥應該垂直倒立安裝在管道上。即執行器在下,控制閥在上,如圖10所示。這樣可以保證介質的溫度不會傳遞到執行器。當介質溫度低于80℃時,則流量閥必須倒立安裝,即執行器向下安裝。在閥自重較大或有震動的場合應加支撐架。
3、控制閥和執行器的連接
一般情況下,控制閥與執行器是在連接、調試合格后出廠的。如用戶需分開發運時,應注意到貨后連接調試后使用,首先使用聯接螺母把執行器鎖緊在閥蓋上,然后使用銅管或鋼管把(+)和(+)接口相連,(-)和(-)接口相連(銅管8×1卡套式接頭M12×1.25),如圖所示。
【執行機構技術參數】
自力式流量調節閥執行機構參數
有效面積(cm2)
|
250
|
630
|
有效壓力(MPa)
|
0.02;0.05
|
允許上下膜室之間壓差(MPa)
|
0.4
|
0.15
|
材質
|
膜蓋:鋼板鍍鋅;膜片:EPDM或FKM夾纖維
|
控制管線、接頭
|
銅管或鋼管
|
【連接尺寸】
自力式流量調節閥外形尺寸(mm)
公稱通徑
|
15
|
20
|
25
|
32
|
40
|
50
|
65
|
80
|
100
|
125
|
150
|
200
|
250
|
L
|
130
|
150
|
160
|
180
|
200
|
230
|
290
|
310
|
350
|
400
|
480
|
600
|
730
|
B
|
121
|
212
|
238
|
238
|
240
|
240
|
275
|
275
|
380
|
380
|
295
|
325
|
372
|
R
|
263
|
380
|
H
|
150
|
520
|
訂貨須知:
一、① 自力式流量調節閥產品名稱與型號②口徑③是否帶附件以便我們的為您正確選型④ 自力式流量調節閥使用壓力⑤使用介質的溫度。
二、若已經由設計單位選定公司的自力式流量調節閥型號,請型號直接向我司銷售部訂購。
三、當使用的場合非常重要或環境比較復雜時,請您盡量提供設計圖紙和詳細參數,由我們申弘閥門的技術為您審核把關。產品所屬調節閥系列,感謝您訪問我們申弘閥門的網站如有任何疑問.您可以致電給我們,我們一定會盡心盡力為您提供上等的服務。如需要了解更多其它閥類產品的信息可以點擊減壓閥查看。