[發明專利]流量系數隨開度線性變化的節流閥的設計方法

有效

• 申請號: 201410364273.4
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105320789B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 王果;范紅康;牛新明;王國榮;劉匡曉;陶思宇;劉建華;朱顥;孫連忠;楚飛;張建龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

1.一種流量系數隨開度線性變化的節流閥的設計方法，包括以下步驟：

通過節流閥的壓降流量特性、控壓節流特性和閥芯幾何形狀建立數學模型，推導出閥芯輪廓線應滿足的軌跡方程，再利用軌跡方程得出閥芯的輪廓曲線，從而得到閥芯的結構；

節流閥的控壓節流特性通過節流閥的流量系數Kv與節流閥的閥芯開度L之間的關系來體現，即：其中K、C為常數，Kv為節流閥流量系數，L_max表示節流閥的最大開度；

通過閥芯的幾何條件d＝D-2x，以及得到N點的橫坐標x與過流面積A_r之間的關系為：其中D、d分別為錐環體的上下圓直徑，L_MN為母線長，θ為夾角，x為閥芯輪廓線上N點的橫坐標；

節流閥的壓降流量特性包括經過該節流閥的流體應滿足的伯努利方程和流體的連續性方程Q＝A₁v₁＝A₂v₂，令A＝A₁，其中A為節流閥通徑，cm²；則A₁為節流閥最大過流面積，據此得到A₂為節流閥閥芯與閥座交界面處過流面積；通過壓降流量特性方程代入得到再根據以及流量系數Kv與閥芯開度L之間的線性關系建立閥芯輪廓的數學模型，所述數學模型由得到的等值面積曲線方程來表示，ρ為流體密度，g/cm³；Q為流量，m³/h；P₁和v₁分別為A₁處的壓力和流體速度，P₂和v₂分別為A₂處的壓力和流體速度；ΔP為壓差，100Kpa。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，若令得到各開度下等值面積曲線所組成的等值面積曲線簇，并通過滿足公式

來求解得到閥芯的輪廓線應滿足的軌跡方程。

3.根據權利要求2中所述的方法，其特征在于設計一種大小為2英寸的閥芯輪廓曲線，并使得在其20％-80％有效行程內流量系數Kv與開度L成線性關系。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，若排量Q＝72m³/h，介質密度ρ＝1.7g/cm³，閥芯有效行程在30mm以內，設△P_min＝1MPa，△P_max＝10MPa，則閥芯曲線應滿足的調節特性為Kv＝6.77L+9.382。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，聯立開度與過流面積間的關系式、過流面積與壓降間關系式，可得等值面積曲線方程：

在上式中各項參數采用如下單位：過流面積A，cm²；代入設計要求：D＝50.8cm；即可得到關于x、y、θ的方程組，

其中，y為閥芯廓線上N點的垂直位移。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對于開度每隔1mm取一個點，將值賦給L，求解對應的輪廓點的坐標值。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，根據求出的坐標值得到閥芯的輪廓線，通過擬合得到輪廓曲線方程為：y＝-11.39x+13.42，其中，1.26≤x≤3.80。