减小侧向推力的原理及介绍

    流体的侧向推力,会把阀芯桥压到导向衬套的一侧,增加了操作的摩擦力和执行机构的“死区”。这可能引起阀芯定位的不平稳。倾向推力影响取决于阀内件的型式、流速、流体密度、压力降及进入阀体的流动形状。阀芯导向杆由于妨碍了流体本身的流动形状而增加其侧向推力。当阀芯是水平地在导向衬套的间隙中移动时,由于流体脉冲及流动形状的改变,可能发生阀芯阀杆组合件的固有频率振动。它仅在高压降或大口径阀门才会构成问题。
    下述措施将减少侧向推力:
    1)选用带阀芯导向单座阀(不使用阀芯上部导向)。
    2)采用流线型阀体,围绕着阀座提供适当的入口和出口通道。
    3)使用套筒式阀内件,它具有几个孔,沿着阀芯均匀地分布流量。
    4)对于双座阀,分开流动进入中心空腔,因此冲击不是在阀杆上,而是在两个阀芯之间的中部。这种方向流动,在高压的应用中使阀杆弯曲、卡住及导向衬套的磨损会大为减少。
    Y形阀体的阀门,与直通阀或角形阀相比,其本身是具有较高的流体流动的侧向推力分量。它有一个沿着阀芯的较大的流动通道。在低行程及高压降下使阀芯及导向支承座表面产生很高的摩擦,在高温下往往引起金属表面磨损,例如在1050°F时3500磅/英寸2(241bar)的压差下进行调节控制。
    这可以从防止介质从阀芯背面流过而被消除,图1-1的结构中给出了降低侧向推力的实例。阀芯在阀体的孔中由上部和下部表面硬化的导向环紧密地导向,在两个导向环之间有一个环状的泄漏槽。供高温高压使用的孔也是经过表面硬化的。





阀芯上的下游侧向推力垂直于阀杆(磅/英寸2压差)

    (a)垂直阀杆,直通阀,在高的压力降条件下承受侧向推力。图中的实例表示出上游侧压力是如何移动通过阀杆导向的阀芯及向阀门的下游侧传递推力的。实验也已表明这个推力引起阀芯阀座的不同程度增加了金属表面磨损及划擦顶伤。
    (b)阀杆导向的倾斜阀杆式球形阀,在相同的条件下也承受侧向推力,图中示出压力通过阀门的路径。
    (c)新的设计,带钨铬钴硬质台金防推力环,有一个下导向,可消除流体向上和在阀芯背面的90%的推力,两个导向环维持完全地对准中心;这就有效地消除了直通阀和Y形阀的全部侧向推力问题。
    (d)说明在一个常规的阀杆导向直通阀中和在一个新设计的带阀体导向阀芯中侧向推力的互相关系。

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