[发明专利]一种先导平衡笼式调节阀设计方法

说明书

本发明涉及工业阀门设计领域，公开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，步骤包括计算得到阀芯在不同开度下的流量和相应开度下的流通面积；小阀芯最大推力、小阀芯所需要的最小推力、大阀芯所需的最大提升力、大阀芯所需的最大密封力、大阀芯动态推力；通过改变小阀座直径d1值，对比使得小阀芯密封力、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；本发明的调节阀可以广泛应用于高温、高压、大口径工况，能够确保调节阀的泄漏等级达到Ⅴ级或Ⅵ级，实现严密调节关断的工艺要求。

技术领域

本发明涉及工业阀门设计领域，尤其涉及一种先导平衡笼式调节阀设计方法。

背景技术

先导式笼式调节阀是一种改进型压力平衡式调节阀，与普通笼式调节阀相比，具有单独的压力平衡式先导阀芯，能实现小开度调节。该阀密封效果好，切断能力强，适用于控制各种高温的高压流体，可作放空切断阀使用。

目前在石油、石化、电厂、制药、新能源、煤化工、精细化工等行业，高温、高压、高压差、大口径、严密关断工况应用越来越广泛。针对公称通径在DN80～DN1200、压力等级在CL150～CL2500、泄漏等级要求Ⅴ级或Ⅵ级乃至零泄漏等苛刻需求。不平衡单座调节阀虽不受高温限制、但要克服高压差产生的不平衡力以及提供阀座所需的密封力，平衡笼式调节阀不平衡力虽然较小、口径也可以超大、但高温工况密封却难以解决。先导平衡笼式调节阀是满足以上苛刻工况，性价比最高的控制阀。但由于其结构复杂、受工况约束较强，大阀芯、小阀芯具体的尺寸设计通用性差，限制了先导平衡笼式调节阀的广泛使用。因此需要一种先导平衡笼式调节阀内件计算设计方法，使其设计尺寸通用。

发明内容

本发明针对现有技术中的先导平衡笼式调节阀尺寸设计通用性差缺点，提供设计一种先导平衡笼式调节阀内件计算设计方法，使尺寸通用。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

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，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，小阀芯最大推力；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。

作为优选，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，