低噪音控制阀的结构及介绍

    人们对于安静操作的控制阀己越来越关心。美国的沃尔什一希利条例(Walsh Healey Act)规定了人们所能连续忍受的嗓音是90分贝。大多数控制阀的噪音发生在可压缩流体的情况,因为一部分能量在节流过程中转化为声音的缘故。一般的测量估算是:若Cv值和进口压力的乘积超过1000,在临界压降下,阀门将产生大量的噪音。
    设计低噪音阀的两个主要因素是流体速度和噪音频率。在低于音速时,噪音的能量级是以流速的8次方增加的,这就说明这个因素是多么重要。在同的哚音能量级时,增加平均频率是有好处的,因为较高的频率在通过阀体和下游管壁时有较大的衰减。
    图33表示一种低噪音结构,它利用许多台阶迫使流动的流体连续改变方向,形成高紊流和摩擦能量损失。逐渐向阀的下游部分增加阀芯和阀座的直径以补偿流体因压力变化而引起的密度变化。总的锥形组合件在整个节流过程中产生了接近于恒定的流速。由这种组合件得到的最大速度很少超过300英尺/秒,大大减少了噪音级,并提高了使用寿命。
    为了达到防止故障的作用,并减小执行机构推力的要求,可以提供部分的内部平衡。这样,把短的阀门行程和一个常规的弹簧膜片式执行机构相配合,使用压降可达6000磅/英寸!。图34表示了一个这样的有价值的结构型式,它采用了一个普通双座直通阀体。得到的阀门流通能力约为正常额定最大值的40%。
    在图35所表示的另一种结构中,把许多环形盘堆叠起来,形成了通过阀门的节流通道,用蚀刻或冲孔的方法使环形盘构成流体通路。流路是曲折的,和图33-样,用增加流动通道的数目来补偿可压缩流体膨胀。阀芯是很简单的圆柱形,要求有长的阀门行程。
    常规的直通单座阀,特别是那些有窗孔的套筒阀结构,可以改进一下以增加最大噪音频率,使噪音难以听见。在所有的结构中,假如阀的出口速度达到或超过声音速度,在下游的管道中就会产生有害的噪音。因此,在高压差使用时,需要对下游侧进行特殊处理。可以使用一个或更多特殊的节流板,这种结构既逐级降低了速度,也增加了频率。还可以用各种工业消音器。为了限制某一区域的噪音,采取隔音是有效的;但是,在隔音区以外仍然存在有害的噪音。

带迷宫半平衡式圆锥形阀芯高压低噪音角阀
图33 带迷宫半平衡式圆锥形阀芯高压低噪音角阀

带改良的阀芯和阀座用于低噪音的标准双座阀
图34 带改良的阀芯和阀座用于低噪音的标准双座阀

叠盘式长行程阀降低速度和噪音
图35 叠盘式长行程阀降低速度和噪音
 

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