[發(fā)明專利]多級套筒式高壓差控制閥套筒結(jié)構(gòu)及設(shè)計優(yōu)化方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110511968.0 | 申請日： | 2021-05-11 |
| 公開（公告）號： | CN113251204B | 公開（公告）日： | 2022-02-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 錢錦遠;于龍杰;郝嬌山;蔣永兵;王偉波;侯聰偉;金志江 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學;重慶川儀調(diào)節(jié)閥有限公司 |
| 主分類號： | F16K47/08 | 分類號： | F16K47/08;G06F30/17;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 傅朝棟;張法高 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多級 套筒 高壓 控制 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 優(yōu)化 方法 | ||
1.一種多級套筒式高壓差控制閥套筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于，所述多級套筒式高壓差控制閥套筒結(jié)構(gòu)為設(shè)置于閥蓋(1)和閥體(2)間的套筒組件(3)，所述的套筒組件(3)包括上套筒(31)、若干層開孔的套筒和套筒下底(35)；若干層套筒同軸嵌套，且頂部均連接于上套筒(31)底部，底部均由套筒下底(35)封堵；所述閥蓋(1)設(shè)置于閥體(2)和套筒組件(3)上，且閥蓋(1)對閥體(2)和套筒組件(3)有向下壓緊的力；
所述設(shè)計優(yōu)化方法包括以下步驟：
S1、根據(jù)每級套筒的壓降均需要小于阻塞流壓差的原則，確定多級套筒式高壓差控制閥套筒的套筒級數(shù)n，n的取值區(qū)間為[2,4]；
S2、同時考慮套筒受到的外部介質(zhì)徑向壓力和閥蓋施加的軸向壓力，計算其滿足徑向壓力的第一套筒初始厚度t0以及滿足軸向壓力的第二套筒初始厚度t1，選擇t0和t1最大值作為每一級套筒的厚度t；
所述第一套筒初始厚度t0的求解公式為：
式中：修正系數(shù)α取1.3～1.6；Pcr為徑向臨界壓力，MPa；L為套筒的長度，mm；D為最外層套筒的外直徑，mm；E為套筒材料的楊氏彈性模量，MPa；
所述第二套筒初始厚度t1的求解公式為：
式中：FN為套筒在閥體內(nèi)受到來自閥蓋的軸向壓力，N；μ為套筒材料的泊松比；
S3、根據(jù)確定的每一級套筒的厚度t，確定相鄰兩級套筒之間的最大允許間隙，作為相鄰兩級套筒之間的間隙值；
S4、根據(jù)套筒的目標流量特性曲線確定套筒全開時的全流通流量系數(shù)，在假設(shè)套筒滿足線性流量特性的條件下，通過計算流體力學軟件進行第一次迭代，得到在套筒的全開流量系數(shù)等于所述全流通流量系數(shù)時所需的每級套筒總流通面積S總；然后在每級套筒總流通面積始終為S總的前提下，通過計算流體力學軟件對每級套筒中開孔的設(shè)計層數(shù)、孔徑大小和開孔數(shù)量進行第二次迭代，使套筒的最終流量特性曲線符合目標流量特性曲線時，停止迭代得到每級套筒中孔的設(shè)計層數(shù)、孔徑大小和數(shù)量，完成多級套筒式高壓差控制閥套筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于，所述S1中，每級套筒的阻塞流壓差計算公式為：
p1(i+1)＝p1i-Δpchokedi
式中：Δpchokedi為第i級套筒的阻塞流壓差，kPa；i＝1,2,…,n，n為套筒總級數(shù)；FL為壓力恢復(fù)系數(shù)；FF為液體臨界壓力比系數(shù)；p1i為第i級套筒前壓力，kPa；當i＝1時，p1i＝pin；pin為閥門入口壓力，kPa；pv為入口溫度下液體蒸汽的絕對壓力，kPa；pc為絕對熱力學臨界壓力，kPa。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于，所述S1中，每級套筒的壓降計算公式為：
式中：Δp為閥門前后壓差，Δp＝pin-pout，kPa；pout為閥門出口壓力，kPa；Δp2i為預(yù)估的第i級套筒壓降，kPa。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于，所述套筒上的開孔列數(shù)為偶數(shù)列。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于，所述套筒中上下兩層開孔之間不存在空行程，每一層開孔的孔徑為該層開孔的高度，所有層的總長度為閥門行程。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于，所述S4中，套筒的目標流量特性曲線為線性流量特性曲線，在進行第二次迭代時應(yīng)滿足任意上下兩層開孔的孔徑均相同。
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