三通阀的阀芯平衡的介绍

    三通分流和合流式控制阀在高压切断或节流使用方面性能不好是出了名的,其电动执行器是笨重的。如图1-1中所示,为了合流及分流使用,平衡式结构克服了这些缺陷。


图1-1 压力平衡式三通分流
及合流控制阀(2英寸,3000
磅/英寸2(207bar)水、油、
或气压力等级,CV=55)
在上部流通口的压力是通过阀芯柱
塞平衡的。阀杆是不平衡的。金
属对金属的阀座密封,允许切断达
3000磅/英寸2(207bar)。

    对平衡式结构,2英寸的控制阀带48mm金属阀座接合面可以切断通过任何一个流通口、按任何一个方向压力降,可由一个50英寸2的薄膜式电动执行器操纵,供气压力为35磅/英寸2(2.4bar)。用窄接合面切断,金属阀座密封可达到滴漏密封(0形密封环用于平衡式阀芯与筒体的密封)。
    这些原理可以在特殊设计中推广,除了分流和合流以外,还可以同时切断两个阀口。这种特殊设计称为“三通三位式”控制阀,由图1-2,1-3,1-4来说明。2英寸,5000磅/英寸2(345bar)水,油或气压力等级的调节阀已成功地在井口上切断和分流油井的流量及切断达4500磅/英寸2(310bar)的管线压力。高低压导向阀也允许做为安全阀使用。
    普通的三通分流控制阀如图1-2中所示,从一个出口到另一个出口单一方向流动。在切换出口的过渡期间,流体同时从两个出口流出。这种型式的阀门有一个全“关闭”的位置,并迅速通过“关闭” 把流束从生产过程转移到检验。在一个出口能够打开之前,另一个出口必须完全关闭。阀芯连接在阀杆上,自身对准其阀座达到紧密密封。“关闭”位置使一个阀门能够来执行以前需要两个阀门的任务一个用于分流,另一个用于切断)。随着阀芯的提升,阀杆滑过上阀芯(用弹簧顶住)。阀杆的肩部往下压,打开上阀芯,而弹簧力将下阀芯密封。

图1-2 普通的三通三位式控制阀
图1-2 普通的三通三位式控制阀

    示例于图1-3中的阀门能够打开和关闭任何流通口前后的压差,或者对流通口进行不同的组合。流通口Pc和PT是阀芯柱塞平衡的,而流通口Pl则由环绕着弹簧和密封的浮动套筒来与阀芯平衡。阀杆不感受压力。四个动(移动)密封用来承受内部压力和大气压之间的压力差;所以,实际的高压结构限于2英寸口径,3000磅/英寸2(207bar)水、油或气压力等级;或者4英寸口径、1500磅/英寸2(103bar)水、油、或气压力等级使用。特殊结构包括双同心阀杆和在同一壳体中的双膜片,可以从二个气源施加载荷,推动套筒及压缩弹簧维持阀芯沿阀座移动。这就使分流不经过关闭位置,并在切换流通口时消除了短暂的压力波动。为了防止故障而把全部的流通口切断,这是在电动执行器的两个气动信号压力都释压时发生的。

图1-3 压力完全平衡的三通三位式控制阀
图1-3 压力完全平衡的三通三位式控制阀

    半平衡式结构的应用如图1-4(a)中所示,是供高压油品管线使用的,口径2英寸,1500-5000膀/英寸2(103-345bar)水、油或气压力等级,出口PT和Pc与检验和共用分离器总管相接连,两者都在相同的压力下正常地运行。P1是油井管线流量的进口。PT和Pc是靠Pc排放压力到套筒得到平衡的,达到平衡后,有助于关闭两个阀芯(这也可以反过来到PT上,或者在于净的介质中使用,阀杆上的往复阀可以承受和输入更高的压力)。阀杆的平衡是从Pc出口通到阀杆上部的环形肩部而获得的。三个小的阀杆密封承受以大气压力为基准的内部压力。P1将打开接受流动管线的压力,等于或大于阀体的压力等级,而且是使用正常的电动执行器供气压力。Pc将保持密封一直到(Pc-P1)3000磅/英寸2(207bar)为止(以弹簧力和专门设计的稍微不平衡的力进入阀芯的P1侧,当流动管线中的流体被阻住时,聚集的压力会引起阀座的密封力稍微增高)。当:PT= Pc,(Pc-P1)> 3000磅/英寸2(207bar),或当Pc=0,(PT-P1)>1500磅/英寸2(103bar)时,PT将保持关闭。

(a)
额定值:
5000磅/英寸2水,油或气压
力等级
CV=30
5000磅/英寸△>Pr或Pc
PT=Pc 1500磅/英寸2
PT=Pc 3000磅/英寸2

1-4(a) "半平衡"三通三位式控制阀

    图1-4(b)示出一个小型的三通三位式控制阀,它是半平衡的(2英寸,1500磅/英寸2(103bar)水、油或气压力等级,Cv=20)。它具有平衡式阀内件,如上方的图所示,并有一个封闭连接的双作用无弹簧式电动执行器,如图所示。

(b)
1-4(b) "小型"三通三位式控制阀