[发明专利]迷宫槽式阀门内件的设计方法

说明书

本发明公开了一种迷宫槽式阀门内件的设计方法，利用防空化关系方程和压力损失方程建立了迷宫槽的总阻尼系数的限制条件，再根据预设结构尺寸计算实际总阻尼系数，通过验证实际总阻尼系数是否满足该限制条件来验证该预设尺寸是否合适，使得最终选定的密封槽的结构尺寸能够在阀后压力接近饱和蒸汽压力的工况时，避免阀门内出现空化、汽蚀现象，从而提高阀门的寿命；并且这个设计方法中根据迷宫槽中沿程短的特性，忽略了沿程阻尼，不仅对最终结果的准确性影响很小，还大幅降低了设计计算的复杂度。

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体涉及一种迷宫槽式阀门内件的设计方法。

背景技术

为延长阀门的使用寿命，特定工况条件下的阀门需要有防空化的作用。对于一些阀门(例如：最小流量阀门)，其工况要求阀门出口端的压力接近介质的饱和蒸汽压力，但对于一般的阀门，在阀后压力接近饱和蒸汽压力时很容易出现空化现行。迷宫槽式阀门内件是一种常见的阀门内件，现有很多阀门内件通过对迷宫槽的结构进行特殊设计实现普通工况的防空化，但现有迷宫槽式阀门内件在阀后压力接近饱和蒸汽压力时仍然会出现空化现象，不适用于这种工况。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种迷宫槽式阀门内件的设计方法，以在阀后压力接近饱和蒸汽压力的工况时，降低空化现象出现概率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种迷宫槽式阀门内件的设计方法，包括：

建立迷宫槽内不发生空化汽蚀现象所需满足的防空化关系方程，所述防空化关系方程包括出口压力、介质饱和蒸汽压力、介质密度和迷宫槽出口速度；

建立介质从入口出至出口处压力损失关系方程，所述防空化关系方程包括出口压力、入口压力、实际总流阻系数、介质密度及迷宫槽出口速度，所述总流阻系数忽略沿程阻尼；

根据所述防空化关系方程和所述压力损失关系方程计算出实际总流阻系数的最小取值，即最小总流阻系数；

预设迷宫盘的外径尺寸，预设迷宫盘的厚度，并预设迷宫槽的结构尺寸，所述迷宫槽包括多段直槽段，相邻两直槽段之间相互垂直，所述迷宫槽各处深度相等，所述迷宫槽采用从入口至出口方向槽宽逐渐增大的渐扩结构，且在同一段直管段中，沿长度方向各处的槽宽相等；

根据预设的迷宫槽的结构尺寸计算整个迷宫槽的实际总流阻系数，所述实际总流阻系数的计算忽略沿程阻尼；

若所述实际总流阻系数大于或等于该最小总流阻系数，则以预设的相应迷宫槽的结构尺寸作为设计尺寸，若所述实际总流阻系数小于该最小总流阻系数，则调整所述迷宫槽的结构尺寸，直至相应的实际总流阻系数大于或等于所述最小总流阻系数。

可选的，所述防空化关系方程为：

P₂-P_υ≥ρV²

其中，P₂为出口压力，P_υ为介质饱和蒸汽压力，ρ为介质密度，V为迷宫槽出口速度；所述压力损失关系方程为：

其中，P₁为入口压力，ε为实际总流阻系数；

根据所述防空化关系方程和所述压力损失关系方程，则有实际总流阻系数ε需满足：

则最小总流阻系数

可选的，根据预设的迷宫槽的结构尺寸计算整个迷宫槽的实际总流阻系数的方法包括：

对迷宫槽各处截面突变的类型进行分类，获取各截面突变类型相对应的局部流阻系数；