什么是迷宫式调节阀

 

一、迷宫式调节阀的定义

电动或者气动多级迷宫调节阀采用的是多级轴流压套组成的迷宫式流道调节阀，完全控制了流过阀内的介质的流速，大幅度的降低了高压气体或者蒸汽在阀内产生的噪音，稳定的多级别降压有效使液体不会产生气蚀，是使用在高压介质场所性能稳定的控制阀，可选择多弹簧气动簿膜机构或电动执行机构等。

 

 

二、迷宫式调节阀的特征和应用

迷宫式套筒由同多个同轴表面分布着迷宫曲径的圆柱碟片组成。根据介质工艺参数不同，设计不同的迷宫曲径规格与叠合层数组成阀笼，阀笼将总的流道分成许多细小的迂回甚至台阶状分布的节流流道，迫使流体不断地改变流向与流通面积逐步降低流体的压力，以达到预防闪蒸空化的发生，延长阀内件的使用寿命。采用平衡式套筒阀芯，阀芯与阀座的紧密配合确保了极低的泄漏。此种阀内件适合于各种易产生阻塞流动造成汽蚀的工况。

以著名的进口高压调节阀品牌美国威盾VTON的迷宫式调节阀为例，一般用于高温高压的蒸汽，以及给水场合。

 

高温高压进口调节阀被广泛地应用于电站、冶金、石化等许多行业，高温高压调节阀的汽蚀、噪音和震动等问题，一直是一个难以解决的课题。从20世纪90年代开始，美国威盾VTON集团阀门公司，开发研制了迷宫式系列调节阀。这是目前最新一代的、具有较高技术含量的调节型阀门。它运用成熟的技术，成功地解决了普通控制阀门所遇到的诸如汽蚀、高噪音、震动等问题，目前已应用在电厂锅炉减温水、给水泵最小流量控制以及其他流量调节中。

 

迷宫式进口调节阀可专门针对用户的不同要求来设计，通过对介质流速的控制而消除汽蚀、噪音、腐蚀及震动问题。迷宫式调节阀在结构上设计成快拆式，维修方便，可很便捷地更换阀芯；在流量特性上采用个案设计，从而提供比较精确的流量控制，具有严谨的关闭特性。电厂采用迷宫式调节阀，可保证安全、稳定地运行，提高效率并延长维修周期。

 

三、迷宫式调节阀的工作原理

 

对于普通单级降压阀门，当介质进入时其压力为p1，流速为v1。当介质流动到阀芯部分时，由于阀芯与阀座的节流作用，产生颈缩现象，因此流速会迅速增加至v2，而压力则迅速降低至p2，且往往低于该介质的饱和汽化压力Pv。在这种情况下，介质汽化，形成气泡。当介质流过阀芯和阀座形成的颈缩部后，由于通道的改变，工况条件也发生了变化，压力口升，动能转换为势能，此时的压力回复为P3，速度回复为v3，如图1所示。

 

当压力超过该介质的饱和汽化压力Pv时，刚才形成的气泡就会发生破裂，产生极强的局部压力。气泡破裂时的巨大能量能在瞬间对阀芯、阀座等节流元件产生严重的破坏，形成所谓的汽蚀现象。汽蚀势必造成阀门的损坏，导致泄漏，产生严重的噪音并引起阀门内件的震动，从而影响整个系统的安全性和效率。

 

由于汽蚀会对节流元件产生高达几千个大气压的表面冲击压力，因此，单纯靠提高阀芯、阀座的表面硬度是无法从根本上解决汽蚀问题的。

 

迷宫式调节阀的抗汽蚀设计（见图2）是利用迷宫式芯包多级降压的原理，通过强制介质流经一系列的直角弯道使流速得到完全的控制，达到逐级降压的目的。无论压降大小，这些弯道的阻力使得介质流出芯包的速度受到限制。经过多级降压，使介质的压力始终维持在介质的饱和汽化压力pv之上，从而避兔了汽蚀现象，消除了不安全因素。

 

 

迷宫式芯包由多片迷宫盘片在特殊条件下粘合（用进口粘接剂）而成，如图3所示。每片迷宫盘片用专用成型方法加工形成很多通道，而每个通道能通过一定量的介质，通道内由一系列的直角弯道提供介质阻力（见图4）。根据用户不同的要求，经过精确的计算，选定不同弯道级数，使得流经迷宫式芯包的介质速度始终限制在一定范围内。参照国外的成熟经验，当流速小于或接近30m/S时，对节流元件的冲蚀影响最小。

 

 

由于每一片迷宫盘片的流量及弯道数量可以改变，而且盘片的厚度可以设计得很薄（如2.5mm），所以阀门就可以根据用户的特殊要求来设计，以提供精确的流量控制。根据阀门的应用场合及用户的要求，调节阀的流量特性曲线可设计为线性、等百分比、修正等百分比以及其他特殊曲线形式。

 

由于电厂阀门中的工作介质基本上都是流体（主要是水），因此迷宫式进口调节阀一般采用流关型结构。当采用流关型结构时，进入阀体的介质，首先经过芯包，再经过阀芯，最后由阀座流出，如图5所示。阀门流向由标在阀体上的标牌所指示。

四、迷宫式调节阀的分类

1、平滑式迷宫密封

平滑式迷宫密封有整体和镶片两种结构，它结构简单，便于制造，但密封效果较差。

2、曲折式迷宫密封

    曲折式迷宫密封也分整体和镶片两种结构，这种迷宫密封的结构特点，是密封齿的伸出高度不一样，而且高低齿相间排列，与之相配的轴表面，是特制的凹凸沟槽，这种高低齿与凹凸槽相配合的结构，使平滑的密封间隙变成了曲折式，因此，增加了流动阻力，提高了密封效能。但只能用在有水平剖分面的缸体或隔板中，并且密封体也要作成水平剖分型。

3、阶梯式迷宫密封

    阶梯式迷宫密封从结构上分析它类似于平滑式迷宫密封，而密封效果却与曲折式迷宫密封近似，常用于叶轮盖板和平衡盘处。

4、蜂窝式迷宫密封

蜂窝式迷宫密封的密封齿片焊成蜂窝状，以形成复杂形状的膨胀室，它的密封性能优于一般密封形式，适用于压力差较大的场合，如离心式压缩机的平衡盘密封。蜂窝式迷宫密封制造工艺复杂，密封片强度高，密封效果较好。

 

因此，我们可以结合具有典型代表性的国际品牌美国威盾VTON的迷宫式调节阀的参数特征，得出迷宫式调节阀的主要参数，以供选型：

控制阀参数说明：
阀内件特点： 套筒导向型,平衡内件结构,迷宫式阀笼结构,平衡密封环结构（常温）,金属密封环结构（高温）
进口调节阀迷宫式阀体类型： 直通式 ,角式 ,Z型阀体
阀盖形式： 标准型 ,散热型 ,低温型
流量特性： 等百分比 ,线性 ,快开
口径范围： DN25-400(1”-16”)
压力等级： PN15、25、42Mpa、70Mpa（ANSI 900、1500、2500LB、4500Lb）
泄漏等级： ASME B16.104 Ⅴ（标准型金属阀座）
管道连接方式： 法兰式 ,对焊式
适用温度范围： -30° ～ 260°（平衡密封环结构）-196° ～ 550°（金属密封环结构）
执行机构类型： 气动薄膜式执行机构气动调节阀，气动活塞式执行机构,电动执行机构