一种碟片设计方法及迷宫式控制阀与流程

本发明涉及一种碟片设计方法及迷宫式控制阀，属于控制阀领域。

背景技术：

1、目前，控制阀是工业生产过程中调控工艺介质流量、温度、压力的重要设备，用于高压差工况的控制阀，极易产生闪蒸、汽蚀等有害现象，对阀门腔体和内部零部件产生严重的冲蚀和损伤，为提高阀门使用寿命，一般为多级套筒式控制阀或迷宫式控制阀。但多级套筒式控制阀的结构受限制，其减压级数有限，对于高压差工况不能有效避免汽蚀、高速介质冲蚀现象；迷宫式控制阀减压级数多，适合高压差工况。但目前迷宫式控制阀的每一个普通碟片均有高度为h毫米的死行程（见图7和图8），即在这h毫米的行程内调节阀的调节面积无变化，大大影响了阀门的调节精度。

2、另外，迷宫流道拐弯个数n由控制阀出入口压差△p决定，如果拐弯个数n设置不当，会造成介质流速过高，产生汽蚀和冲蚀，带来振动、噪音。

3、综上所述，根据目前控制阀设计、结构等方面所存在的问题，本发明提供了一种碟片设计方法及迷宫式控制阀，用以解决现有的控制阀存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决碟片迷宫流道拐弯个数设置不当产生汽蚀和冲蚀，带来振动、噪音的问题，以及碟片存在的调节死区问题。本发明公开了“一种碟片设计方法及迷宫式控制阀”。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

2、本发明的技术方案一：

3、一种碟片设计方法，包括以下步骤：

4、步骤一：在碟片的上下表面设计上流道和下流道，并确定上流道和下流道深度；

5、碟片的厚度为h，上流道和下流道的深度均为h/2，这种设计可以使上流道和下流道在全行程范围内迷宫流道无缝衔接，消除调节死区；

6、步骤二：确定上流道、下流道的拐弯个数；

7、上流道、下流道的拐弯个数n根据迷宫式控制阀出入口压差△p和出口介质流速v确定，拐弯个数n按下式计算：

8、n≥2g×△p/v2；

9、式中：g为重力加速度；

10、步骤三：确定上流道、下流道的入口宽度；

11、上流道、下流道的入口宽度w，w=2cv/(h×n×r)；

12、式中：cv为单个碟片流通能力（数值由设计给定），r为单个碟片流通系数；

13、步骤四：确定上流道、下流道的各拐弯处宽度；

14、上流道、下流道的各拐弯处宽度由入口至出口逐级等比例扩大，上流道、下流道的第n个拐弯处宽度wn按下式计算：

15、wn=kn×w；

16、式中：k为扩容系数，取1～1.2；n表示第几个拐弯，取1,2……n；

17、步骤五：确定定位孔；

18、碟片上加工有两个180°分布的第一定位孔，第一定位孔均为通孔，至此完成碟片设计。

19、进一步地：所述上流道和下流道的数量均为q，上流道和下流道均圆周阵列布置，上流道和下流道的夹角为180°/q；上流道、下流道均匀错开布置，在迷宫式控制阀全行程范围内无死区，实现连续调节，可达到最佳调节性能，并可有效避免出现汽蚀、冲蚀现象。

20、进一步地：出口介质流速v控制在30m/s以内；提高迷宫碟片的使用寿命，避免汽蚀、闪蒸及高速介质冲蚀。

21、本发明的技术方案二：

22、一种迷宫式控制阀，包括阀体、阀座、迷宫式套筒、阀芯、螺栓、阀盖和阀杆，阀座安装在阀体内，迷宫式套筒安装在阀座上，阀体通过螺栓与阀盖连接，阀杆穿过阀盖与阀芯连接，阀芯安装在迷宫式套筒内，所述迷宫式套筒包括同轴布置的若干碟片，所述碟片采用技术方案一所设计完成的碟片，阀杆带动阀芯在迷宫式套筒内往复运动，调控迷宫式套筒的流通面积。

23、进一步地：所述迷宫式套筒还包括底座、销轴和盖板，所述盖板、碟片、底座顺次同轴设置，在底座上加工有第二定位孔，所述第二定位孔为通孔，在盖板上加工有第三定位孔，所述第三定位孔为盲孔；所述第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔的加工位置上下对应，销轴穿过底座上的第二定位孔、若干碟片上的第一定位孔后固定在盖板上的第三定位孔内，所述底座和盖板将若干碟片压紧，阀座与底座连接，阀盖与盖板连接。所述碟片的型号相同，减少了零件储备，便于对碟片进行加工、安装、管理等。

24、进一步地：所述阀盖将顺次同轴设置的迷宫式套筒、阀座压紧在阀体内，迷宫式套筒与阀体的入口端对应设置，阀座设置在阀体的出口端。

25、本发明的有益效果：

26、本发明针对不同的压差△p设置合理的迷宫流道拐弯个数n，使迷宫流道出口介质流速小于等于30m/s, 保证高压差工况下，可有效避免汽蚀、闪蒸及高速介质的冲蚀现象；并且碟片上下端面均匀错开布置迷宫流道，使全行程无死区，达到良好的调节性能。

技术特征：

1.一种碟片设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碟片设计方法，其特征在于：所述上流道（3-2-1）和下流道（3-2-2）的数量均为q，上流道（3-2-1）和下流道（3-2-2）均圆周阵列布置，上流道（3-2-1）和下流道（3-2-2）的夹角为180°/q；上流道（3-2-1）、下流道（3-2-2）均匀错开布置。

3.根据权利要求2所述的一种碟片设计方法，其特征在于：出口介质流速v控制在30m/s以内。

4.一种迷宫式控制阀，其特征在于：包括阀体（1）、阀座（2）、迷宫式套筒（3）、阀芯（4）、螺栓（5）、阀盖（6）和阀杆（7），阀座（2）安装在阀体（1）内，迷宫式套筒（3）安装在阀座（2）上，阀体（1）通过螺栓（5）与阀盖（6）连接，阀杆（7）穿过阀盖（6）与阀芯（4）连接，阀芯（4）安装在迷宫式套筒（3）内，所述迷宫式套筒（3）包括同轴布置的若干碟片（3-2），所述碟片（3-2）是采用权利要求1-3任一项所述一种碟片设计方法设计完成的，阀杆（7）带动阀芯（4）在迷宫式套筒（3）内往复运动，调控迷宫式套筒（3）的流通面积。

5.根据权利要求4所述的一种迷宫式控制阀，其特征在于：所述迷宫式套筒（3）还包括底座（3-1）、销轴（3-3）和盖板（3-4），所述盖板（3-4）、碟片（3-2）、底座（3-1）顺次同轴设置，在底座（3-1）上加工有第二定位孔，所述第二定位孔为通孔，在盖板（3-4）上加工有第三定位孔，所述第三定位孔为盲孔；所述第一定位孔（3-2-3）、第二定位孔和第三定位孔的加工位置上下对应，销轴（3-3）穿过底座上的第二定位孔、若干碟片（3-2）上的第一定位孔（3-2-3）后固定在盖板（3-4）上的第三定位孔内，所述底座（3-1）和盖板（3-4）将若干碟片（3-2）压紧，阀座（2）与底座（3-1）连接，阀盖（6）与盖板（3-4）连接。

6.根据权利要求5所述的一种迷宫式控制阀，其特征在于：所述阀盖（6）将顺次同轴设置的迷宫式套筒（3）、阀座（2）压紧在阀体（1）内，迷宫式套筒（3）与阀体（1）的入口端对应设置，阀座（2）设置在阀体（1）的出口端。

技术总结
本发明涉及一种碟片设计方法及迷宫式控制阀，属于控制阀领域。解决了现有碟片迷宫流道拐弯个数设置不当产生汽蚀和冲蚀，带来振动、噪音的问题，以及碟片存在的调节死区问题。方案一技术要点：在碟片的上下表面设计上流道和下流道，并确定上流道和下流道深度；确定上流道、下流道的拐弯个数；确定上流道、下流道的入口宽度；确定上流道、下流道的各拐弯处宽度；确定定位孔；方案二技术要点：迷宫式控制阀的迷宫式套筒包括同轴布置的若干碟片，所述碟片采用方案一所设计完成的碟片，阀杆带动阀芯在迷宫式套筒内往复运动，调控迷宫式套筒的流通面积。本发明可有效避免汽蚀、闪蒸及冲蚀现象，并解决普通迷宫碟片的死区问题，提高了控制阀的调节性能。

技术研发人员：万胜军,高德明,赵宇
受保护的技术使用者：哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14