構成一個密封,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,閥芯將不能進入應有的位置,而與荷載力無關,所以,在閥座密封之前,預導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,下雙導向的控制閥,閥芯對準閥座,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械加工,要求控制閥制造廠來保持這些零件的對準中心。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確地移動進入閥座接合面,輕輕地接觸,保持固有的閥座接觸荷載力。
閥座接合面結構
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。下面所討論的更嚴密的密封是通過一個滑動和拋光的錐形接合面而產生的。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流的不穩定。總起來說:
1)45°閥座角應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
對于一個給定的執行機構閥座密封荷載力,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生壓痕。窄的接合面比寬的接合面更為嚴密,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件材料的屈服點。這些應力垂直于接合面。彈性和塑性變形發生在每個表面的高點,構成了曲折的流路,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,其近似的應力可達50,000磅/英寸2(3448bar),或4倍于一個標準的控制閥,其閥座密封荷載為100磅/英寸直線,它使用薄膜式執行機構。
在低閥桿荷載下,為了獲得最好的圓形閥座接合面的接觸,應采用:
1)帶整體閥座及套筒的套筒導向式閥內件。為了閥座密封,在滑動的接觸中,水平和軸向的對準僅包含兩個零件。常規閥內件的對準必須從閥座傳遞到閥體、上閥蓋、導向、閥芯,再返回到閥座:
2)套筒導向式閥內件,由套筒對準閥座,
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的結構示例于圖1-3中。在這種結構中,閥座密封角使力形成一個大的徑向分量,它使閥座環撐開而頂著擋環。非圓形環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密級切斷。這種結構已經成功地使用在壓力降達4400磅/英寸2(3036bar)。大的喇叭形通道也使閥門能適應在磨損場合使用。