[发明专利]一种先导平衡笼式调节阀设计方法

权利要求书

1.一种先导平衡笼式调节阀设计方法，先导平衡笼式调节阀包括阀体、阀座、大阀芯、小阀芯、阀笼、弹簧、压板、阀杆、上阀盖以及密封环，其特征在于，包括以下步骤：

A.根据小阀座的结构计算流道高度与小阀芯行程的关系；

B.根据步骤A得到的数据计算出小阀座开启截面积和环形间隙面积，进一步计算小阀座流量与大阀芯环形间隙流量使小阀座的流出流量不小于大阀芯环形间隙的流入流量；

C.计算小阀芯所需密封力，根据实际密封系数得到小阀芯所需密封力与小阀座直径的关系，得到小阀芯最大推力；不考虑阀前工作压力带来的部分预紧力，即得到小阀芯所需要的最小推力与小阀座直径的关系；

D.根据大阀座直径、阀笼直径、阀前压力、阀后压力、阀腔压力来计算得到大阀芯所需的最大提升力；

E.根据大阀座直径、密封系数、阀前压力和阀后压力计算得到大阀芯所需的最大密封力；

F.根据大阀座直径、阀前压力、阀后压力和阀腔压力来计算得到大阀芯动态推力；

G.通过改变小阀座直径d₁值，对比根据步骤C、D、E、F公式得到的数据，使得小阀芯密封力、大阀芯提升力、大阀芯密封力、大阀芯动态推力趋于接近，得到以执行器推力最小的阀座设计结构；

其中，先导平衡笼式调节阀设计方法包括以下步骤：

A.测定并计算小阀芯行程与流道高度的关系，

B.计算小阀座流量与大阀芯环形间隙流量，用步骤A得到的H₁，

小阀座的流出流量大于等于大阀芯环形间隙的流入流量，满足则

C.计算小阀芯最大推力

计算公式：

F_1M＝d₁K_M

D.计算大阀芯所需的最大提升力，

E.计算大阀芯所需的最大密封力，

F.计算大阀芯动态推力，

G.通过改变小阀座直径d₁值，使得F_1M，F_T，F_DM，F_DD趋于接近，从而达到执行器推力最小的目的,并按下列公式计算：

F_1M＝200d₁

其中参数代表的含义以及其单位为，

步骤A中：

H₀—小阀芯行程，mm；

H₁—小阀芯流道高度，mm；

d₀—小阀芯上盖直径，mm；

d₃—小阀芯下端直径，mm；

d₁—小阀座直径，mm；

步骤B中：

D₁-密封环直径，mm P₁-阀前压力，MPaA

D₂-阀笼直径，mm P₂-阀后压力，MPaA

D₃-大阀芯内腔直径，mm P₃-大阀芯内腔压力，MPaA

d₁-小阀座直径，mm Q₁-小阀座流量，m³/h

ζ₁-小阀座流阻系数 Q₂-环形间隙流量，m³/h

ζ₂-环形间隙流阻系数 ρ-介质密度，kg/m³

A₁-小阀座开启截面积，mm² A₂-环形间隙面积，mm²

步骤C中：

P₁-阀前压力，MPaA

F₂₁-小阀芯阀前介质不平衡力，N P₂-阀后压力，MPaA

F₂₂-小阀芯阀后介质不平衡力，N K_M-密封系数

F_1M-小阀芯所需密封力，N K_M＝25，泄漏等级IV

F_1ZG-执行器关闭力，N K_M＝80，泄漏等级V

F_1ZK-执行器开启力，N K_M＝170，泄漏等级VI

步骤D中：

d-大阀座直径，mm P₁-阀前压力，MPaA

D₂-阀笼直径，mm P₂-阀后压力，MPaA

F_T-大阀芯提升力，N P₃-阀腔压力，MPaA

F₁-阀腔介质施加于大阀芯密封环处力，N

F₂-阀前介质施加于大阀芯密封环处力，N

F₃-阀后介质施加于大阀芯阀座处力，N

F₄-阀前介质施加于大阀芯阀座处力，N

步骤E中：

d-大阀座直径，mm P₁-阀前压力，MPaA

D₂-阀笼直径，mm P₂-阀后压力，MPaA

F_J-大阀芯介质作用力，N F_DM-大阀芯密封力，N

F₀₁-阀腔介质施加于大阀芯密封环处力，N K_M-密封系数

F₀₂-阀前介质施加于大阀芯密封环处力，N K_M＝25，泄漏等级IV

F₀₃-阀后介质施加于大阀芯阀座处力，N K_M＝80，泄漏等级V

F₀₄-阀前介质施加于大阀芯阀座处力，N K_M＝170，泄漏等VI

步骤F中：

D₂-阀笼直径，mm

F_DD-大阀芯动态推力，N

F₁₁-阀腔介质施加于大阀芯密封环处力，N

P₁-阀前压力，MPaA

P₂-阀后压力，MPaA

P₃-阀腔压力，MPaA

F₁₂-阀前介质施加于大阀芯密封环处力，N

F₁₃-阀后介质施加于大阀芯阀座处力，N

步骤G中：

d₁-小阀座直径，mm

d-阀座直径，mm

H₀-小阀芯行程，mm

F_1M-小阀芯密封力，N

P₁-阀前压力，MPaA

P₂-阀后压力，MPaA

P₃-阀腔压力，MPaA

A₁-小阀芯流通截面积，mm²

A₂-大阀芯环形面积，mm²

F_T-大阀芯提升力，N

F_DM-大阀芯密封力，N。