化学工程与装备2023年第1期184ChemicalEngineering&Equipment2023年1月微小型单座阀阀芯型线的优化设计及试验魏高鹏，胡赟（杭州杭氧工装泵阀有限公司，浙江杭州311300）摘要：理论分析得出单座调节阀等百分比流量特性下行程与流通截面积间的一般关系式，通过几何关系确定出不同开度下的等值面曲线方程、采用包络线法绘制阀芯型线、建立三维模型，通过数值模拟计算阀芯在不同开度下的流通能力，根据计算结果对阀芯型线进行局部优化后试制，用试制阀芯做流量特性试验验证设计符合度。关键词：阀芯；型线设计；流量特性前言单座型调节阀是通过改变阀芯与阀座之间的流路截面积对流量进行控制，阀芯的型线是决定流路截面积的关键，通过设计阀芯型线可以得到不同的流量特性。阀门的固有流量特性指的是在阀前、阀后压差保持不变时,介质流经阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系[1]。固有流量特性主要有线性、等百分比特性，本文研究等百分比流量特性阀芯型线的设计。1理论基础等百分比流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系，其数学表达式化简后为：（1）通过对调节阀的节流原理分析，得出调节阀的流量系数计算公式如下[2]：（2）若用值来表达等百分比流量特性，则有：（3）单座调节阀的额定流量系数为，阀体和阀内件的流量系数分别为和，调节阀的总压差，由式(2)推出：（4）典型单座Globe阀体的流量系数用下式估算[3]：（5）式中，阀体的口径，in在ISO6358中规定，在压缩性可以忽略时可以采用有效流路面积A值来表示流量特性。A值与Cv值和Kv值是同一类特性参数，他们之间的换算关系如下[4]：（6）对于某一口径的单座调节阀，额定、额定行程H设计给定，根据式(5)可估算出阀体，根据(3)(4)式可计算出不同行程下相应阀内件的，根据式(6)可换算出不同行程下的流路面积A。2阀芯型线的设计如图2.1，为了保证密封，单座阀阀座密封面一般会设计一定的角度β。在某一行程下阀芯与阀座间的流路面积A为：以O为端点，以角度θ（0≤θ≤β）引出若干射线，射线与阀芯型线形成交点M，以OM为母线所形成的圆台体侧表面积。分别赋予θ不同的值，即可得到一系列M点，连接各M点所形成的曲线，即为该开度下的等值面积曲线。阀芯形线则是不同行程下等值面积曲线所组成的等值面积曲线簇的包络线。DOI:10.19566/j.cnki.cn35-1285/tq.2023.01.056魏高鹏：微小型单座阀阀芯型线的优化设计及试验185图2.1等值面积曲线示意图2.1相关几何关...
