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    下面是作用于閥芯上的軸向力平衡的一個例子
    閥門和使用條件
    2英寸閥門，1000磅/英寸²( 69bar)壓力降使用，自下而上流動的閥芯。
    閥內(nèi)件的實際尺寸
    閥座孔直徑2英寸，截面積3.14平方英寸
    閥桿直徑3/8英寸，截面積0.11平方英寸
    閥座接合面寬度0.030英寸/側(cè)邊，垂直于閥桿軸線
    平均閥座接合面直徑2.030英寸
    平均閥座接合面面積3.23英寸
    非平衡式結(jié)構(gòu)的力
    對于開度的壓降力：1000磅/英寸²×3.23平方英寸=3230磅
    一個氣關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將具有克服這個力，再加上使閥座關(guān)閉的推力，摩擦力及彈簧壓縮所需的力。
    平衡式結(jié)構(gòu)的力：
    向上的力是平衡的-3230磅
    設(shè)定閥芯桿和筒體之間的環(huán)形截面積，使向下的力與向上的平衡，再在向下的力上按向上的力增加2%，作為壓降升高時的向下的閥座密封推力。向下的力如下：
    3230磅+3230磅×2%=3295磅
    截面積要求：3295磅÷1000磅/英寸2=3029平方英寸
    在閥盤上的平衡式筒體的當(dāng)量直徑
           要求的截面積      3.30平方英寸      筒體截面積      3.41平方英寸
           閥桿截面積        0.11平方英寸      筒體直徑        2.09英寸
           注：原來的3230磅不平衡力已經(jīng)減少到2%，向下的推力僅64磅。
    閥門在開啟的位置，從管線壓力來的閥桿推力為：
                                    1000磅/英寸2×0.11英寸2=110磅
    這就表明力的范圍從64磅(向下)到110磅(向上)，對整個操作條件接近于平衡。這種平衡方式的閥芯和閥桿結(jié)構(gòu)示于圖1-1中。

 
圖1-1 閥芯和閥桿平衡的結(jié)構(gòu)
在閥芯和閥座接合面的平均截面積下面的推力是由固定在支
架上的活塞來平衡?；钊沫h(huán)形截面積，這就使閥芯和閥桿
兩者的推力達(dá)到平衡。因此閥芯與閥座上面的閥體空腔中壓
力達(dá)到平衡。當(dāng)打開閥門時，在閥芯下部的壓力由活塞氣缸
來平衡，三套填料承受管線與大氣壓的壓力差。

    套筒與閥體之間的密封在結(jié)構(gòu)中是必不可少的，密封關(guān)閉達(dá)氣泡嚴(yán)密級。這應(yīng)當(dāng)是一種雙作用密封，以處理在任何一個方向的閥門壓力降。
    套筒式閥門導(dǎo)向從結(jié)構(gòu)的觀點來講是理想的。足夠的軸向長度和整體閥芯導(dǎo)向防止了由側(cè)向推力而帶來的阻塞或偏移，閥芯一直朝下完全對準(zhǔn)閥座的接合面。重型導(dǎo)向通過較大的金屬把振動的沖擊負(fù)荷分散掉，減少金屬表面的損傷及導(dǎo)向的磨損。這種結(jié)構(gòu)僅包含閥芯和套筒兩個零件，而常規(guī)的閥門包含六個零件：閥座環(huán)、閥體、上閥蓋、閥桿導(dǎo)向襯套、閥桿和閥芯。
    供磨蝕性場合使用的筒體導(dǎo)向閥內(nèi)件不延伸到閥座接合面，由于套筒的長度短，而且是位于閥座上面的一個很小的距離，導(dǎo)向是極好的。這種結(jié)構(gòu)在油田使用的閥門中顯得更為重要。
    在閥芯中的平衡孔供壓力平衡用，為使閥門的性能良好，所以必須保持暢通。這些孔應(yīng)當(dāng)具有一定的流通能力，要高于閥芯和套筒導(dǎo)向之間長的環(huán)形間隙，萬一密封泄漏、發(fā)生故障或在現(xiàn)場維修組裝中密封的遺漏時以便維持平衡。
    失去密封將不會使閥芯不平衡。在一項試驗中，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)供氣使閥芯接觸到閥座，但沒有閥座密封力，將只百分表固定在閥桿上，給閥門施加一個壓力差，對不平衡閥芯將使閥芯離開閥座。而對于一個拆去平衡密封的平衡閥，仍然保持關(guān)閉，除了閥芯目標(biāo)間隙泄露，檢測不到任何閥芯向上推動。
    閥芯與套筒之間環(huán)形平衡空間就流動而言是一個相對的死區(qū)，僅在閥門產(chǎn)生行程移動時才發(fā)生沖洗作用。當(dāng)閥門安裝在垂直位置時，該空間具有自凈作用。供夾帶固體顆粒的介質(zhì)使用時，水平安裝的閥門在行程的最后10%可能發(fā)生卡住現(xiàn)象，不允許把閥門的膜頭朝下安裝。
    應(yīng)用于夾帶固體顆粒的介質(zhì)也沒問題。一個2英寸閥門處理含泥砂的水，砂水混合物每小時的流量為3600磅，在閥芯移動和停住的時候都不會被卡住。在垂直的安裝位置，閥門保持全行程。
    石蠟油不會堵塞平衡孔。帶長平衡孔的閥門已經(jīng)在油品中使用，流動管線可能被石蠟和沙子完全堵塞住，然而閥門仍可保持運行。
    已經(jīng)有一些特殊結(jié)構(gòu)的閥芯供會引起堵塞的介質(zhì)使用，閥芯設(shè)計成圓柱形薄壁筒，帶全開的平衡孔，在閥芯的頂部只有一個十字架供固定閥桿用，如圖1-2中所示。

圖1-2 不會堵塞的平衡式閥芯

 

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