控制閥是流體控制系統(tǒng)中的活動部件,不斷地節(jié)流和經(jīng)常地切斷流量;所以,當(dāng)在惡劣的條件下使用時,閥內(nèi)件會很快磨損。由于磨損,闊內(nèi)件的更換的方便性便是控制閥設(shè)計中應(yīng)考慮的重要事項。
閥芯和閥座材料的磨損會引起閥門泄漏,改變閥門流量特性,如果發(fā)生嚴(yán)重磨損,會形成一條新流路并可能穿透閥體的內(nèi)壁。
顆粒沖擊磨損與其說和顆粒的動量有關(guān),不如說與磨耗顆粒的動能有關(guān)。輸送高粘度的流體,由于在顆粒和閥內(nèi)件之間建立了“緩沖效應(yīng)”,可以減少磨損。評價耐顆粒沖擊磨損,閥內(nèi)件的硬度不是唯一準(zhǔn)則。小磨耗顆粒造威的磨損比大顆粒造成的磨損要小些,磨損的破壞一般地說是隨流速的平方而增加的。
有四種磨損的基本形式(l)磨耗顆粒,(2)氣蝕:(3)磨損腐蝕作傭,(4)高流速液體的沖擊。磨損形式的不同,消除、減少磨損的方法也不太相同。
一、磨耗顆粒的磨損
比閥內(nèi)件表面硬的無數(shù)微小顆粒夾帶在高速流體中流動撞擊并沖刷掉閥內(nèi)件的金屬。臺有高濃度磨耗顆粒的懸浮液,使閥芯和閽座接合面在每次關(guān)閉時彼此嚴(yán)重地磨擦。閥座接臺面常常由于壓碎顆粒和發(fā)生磨損而關(guān)不嚴(yán)。
磨耗性磨損可用下述方法使其減少
l)選擇閥內(nèi)件材料或閥內(nèi)件帶一層比磨耗顆粒更硬的表面,但是它必須很硬,不易受沖擊而脆裂。這將延長磨損周期并防止在一些關(guān)鍵部位的磨耗。
2)用流線型的流動來防止在閥內(nèi)件上受顆粒的直接沖擊。要做到這一點,流體必須平行于閥座接臺面和閥芯柱塞表面流動。流向必須緩慢地改變,還必須應(yīng)用流體附著和脫離原理來保護(hù)閥芯和閥座接合面部分。這些因素由閥門設(shè)計人員來處理,但是用戶和制造廠的應(yīng)用工程師在選擇閥內(nèi)件型式和閥體式樣中起重要的作用,協(xié)助實現(xiàn)這些工作原理。
閥門的設(shè)計人員采用若干技術(shù)來開發(fā)和改進(jìn)流動的形式,以減少磨損。采用一半和實尺模型的透明塑料的閥體對流動情況進(jìn)行研究是經(jīng)常使用的辦法。由空氣中混八煙氣,或是在水中加八鋁絨屑,或注入帶顏色的流體來顯示出流動的形式。用改變閥內(nèi)件和閥體的形狀來減少直接的沖擊、消除渦流及減小壓力降。做一下這樣的實驗來確定最終的磨損位置,其方法是使用含沙量很高的流體,通過閥門進(jìn)行循環(huán),在這種情況下由機工在閥內(nèi)件上涂刷一層藍(lán)色的覆蓋層。磨損的情況經(jīng)幾分鐘的功夫就可以看得見,進(jìn)一步的變革可能需要建立一個統(tǒng)一的磨損率和減少在閥座接合面上的磨損。守成這個實驗后,還需要做幾天沖刷磨蝕金屬的實驗來驗證。高壓降排放動力節(jié)流試驗可以包括磨耗顆粒尺寸大小的范圍,該范圍中包括豆粒大小的碎砂石。這可以真實地驗證耐沖擊的情況。
1)在圖14中,利用流體的附著和脫離來大大地減少閥座接合面的磨損率。
2)圖15示出了在三通閥的排出口消除沖刷磨蝕流體渦流的效果。渦流使閥桿的某個位置形成沖槽,從那里穿過閥桿密封。
3)在圖16中,套筒使液體沿著閥座更均勻地分布,從而獲得了更長的使用壽命和均勻的磨損。
采用狹窄的閥座接合面來限制顆粒附著在閥門的關(guān)閉件上,并使其有足夠的閥座力來壓碎附著在上面的較大的顆粒,使磨蝕的磨損更進(jìn)一步地減少。例如,在1/4~2英寸的閥座口直徑中,采用0.015~0.030英寸的接合面寬度。
對于處理懸浮液的閥內(nèi)件,推薦的壓力降極限(圖17)。
材料
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節(jié)流壓力降極限
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17-4PH
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125磅/英寸2(9bar)
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6號鎢鉻鈷硬質(zhì)合金
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125磅/英寸2(9bar)
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6號鉻硼系合金
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150磅/英寸2(10bar)
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440-C不銹鋼
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200磅/英寸2(14bar)
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碳化鎢
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200磅/英寸2(14bar以上)
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