控制閥是流體控制系統中的活動部件,不斷地節流和經常地切斷流量;所以,當在惡劣的條件下使用時,閥內件會很快磨損。由于磨損,闊內件的更換的方便性便是控制閥設計中應考慮的重要事項。
閥芯和閥座材料的磨損會引起閥門泄漏,改變閥門流量特性,如果發生嚴重磨損,會形成一條新流路并可能穿透閥體的內壁。
顆粒沖擊磨損與其說和顆粒的動量有關,不如說與磨耗顆粒的動能有關。輸送高粘度的流體,由于在顆粒和閥內件之間建立了“緩沖效應”,可以減少磨損。評價耐顆粒沖擊磨損,閥內件的硬度不是唯一準則。小磨耗顆粒造威的磨損比大顆粒造成的磨損要小些,磨損的破壞一般地說是隨流速的平方而增加的。
有四種磨損的基本形式(l)磨耗顆粒,(2)氣蝕:(3)磨損腐蝕作傭,(4)高流速液體的沖擊。磨損形式的不同,消除、減少磨損的方法也不太相同。
一、磨耗顆粒的磨損
比閥內件表面硬的無數微小顆粒夾帶在高速流體中流動撞擊并沖刷掉閥內件的金屬。臺有高濃度磨耗顆粒的懸浮液,使閥芯和閽座接合面在每次關閉時彼此嚴重地磨擦。閥座接臺面常常由于壓碎顆粒和發生磨損而關不嚴。
磨耗性磨損可用下述方法使其減少
l)選擇閥內件材料或閥內件帶一層比磨耗顆粒更硬的表面,但是它必須很硬,不易受沖擊而脆裂。這將延長磨損周期并防止在一些關鍵部位的磨耗。
2)用流線型的流動來防止在閥內件上受顆粒的直接沖擊。要做到這一點,流體必須平行于閥座接臺面和閥芯柱塞表面流動。流向必須緩慢地改變,還必須應用流體附著和脫離原理來保護閥芯和閥座接合面部分。這些因素由閥門設計人員來處理,但是用戶和制造廠的應用工程師在選擇閥內件型式和閥體式樣中起重要的作用,協助實現這些工作原理。
閥門的設計人員采用若干技術來開發和改進流動的形式,以減少磨損。采用一半和實尺模型的透明塑料的閥體對流動情況進行研究是經常使用的辦法。由空氣中混八煙氣,或是在水中加八鋁絨屑,或注入帶顏色的流體來顯示出流動的形式。用改變閥內件和閥體的形狀來減少直接的沖擊、消除渦流及減小壓力降。做一下這樣的實驗來確定最終的磨損位置,其方法是使用含沙量很高的流體,通過閥門進行循環,在這種情況下由機工在閥內件上涂刷一層藍色的覆蓋層。磨損的情況經幾分鐘的功夫就可以看得見,進一步的變革可能需要建立一個統一的磨損率和減少在閥座接合面上的磨損。守成這個實驗后,還需要做幾天沖刷磨蝕金屬的實驗來驗證。高壓降排放動力節流試驗可以包括磨耗顆粒尺寸大小的范圍,該范圍中包括豆粒大小的碎砂石。這可以真實地驗證耐沖擊的情況。
1)在圖14中,利用流體的附著和脫離來大大地減少閥座接合面的磨損率。
2)圖15示出了在三通閥的排出口消除沖刷磨蝕流體渦流的效果。渦流使閥桿的某個位置形成沖槽,從那里穿過閥桿密封。
3)在圖16中,套筒使液體沿著閥座更均勻地分布,從而獲得了更長的使用壽命和均勻的磨損。
采用狹窄的閥座接合面來限制顆粒附著在閥門的關閉件上,并使其有足夠的閥座力來壓碎附著在上面的較大的顆粒,使磨蝕的磨損更進一步地減少。例如,在1/4~2英寸的閥座口直徑中,采用0.015~0.030英寸的接合面寬度。
對于處理懸浮液的閥內件,推薦的壓力降極限(圖17)。
材料
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節流壓力降極限
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17-4PH
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125磅/英寸2(9bar)
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6號鎢鉻鈷硬質合金
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125磅/英寸2(9bar)
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6號鉻硼系合金
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150磅/英寸2(10bar)
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440-C不銹鋼
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200磅/英寸2(14bar)
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碳化鎢
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200磅/英寸2(14bar以上)
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