蒸汽控制閥(一) - 閥體

概論:

目前市面上常見的閥門型式大致上分為球型閥(Globe)、球(塞)閥、閘閥(Gate)、

蝶閥(Butterfly)、活塞閥(Piston)、柱塞閥(Plug)……等等。


做為比例式控制閥(本文簡稱為”控制閥”)因關係到閥門的開度控制與閥門流通量之間的比例關係,一般以線性閥作控制閥來達到流體流量控制為多;上述提到的六種閥門型式中,為線性閥的有球型閥、閘閥以及活塞閥,而閘閥與活塞閥因其本身結構上的種種因數,並不完全的適合用於流量控制上,因此,如今在各種流量控制的應用上,絕大部分以球型閥來作為控制閥使用。


閥頭(Valve Head)型式介紹:

球型閥閥門處以閥頭(Valve Head)以及閥座(Valve Seat)組合而成,閥座為固定件,與本體銜接密合固定;閥頭為可動件,如下圖以上下的線性動作,與閥座貼合關閉閥門遮斷流體;與閥座分離開啟閥門通過流體。


而閥頭的外觀形狀決定了閥門開度與流體流量間的比例曲線,其曲線分為三種-


快開(Fast or on/off) –小開度時即有大流量;不適用於比例式的控制,多數使用在流體的開關(下圖-PT曲線)。

線性(Linear) – 閥門開度與流量成正比;依情況有時使用於比例式控制,多數為液態流體居多。(下圖-PL曲線)

等比(Equal) – 小開度時流量變化小,大開度時流量變化大;廣泛應用於流量控制。(下圖-EQP曲線)



密封方式:

蒸汽的應用源於工業蒸汽機的現世,進而推動了第一次工業革命;而當時石化產業尚未發展,耐高溫的人造橡膠尚未普及,而蒸汽為高溫流體(本文主題為蒸汽控制閥,流體以蒸汽論之),所以並無適用的軟密封材質可使用在閥頭與閥座間的密合,造就蒸汽閥件主要以硬座密封(即metal to metal)為主,硬座密封成為多數蒸汽閥件的標準品,其洩漏等級一般可達Class IV(0.01 of Kvs)。

隨著石化產業的發達,各式各樣的人造橡膠產品問世,慢慢地也將某些耐高溫橡膠材質應用在蒸汽閥門的密封上(如Viton、PTFE….等等),其洩漏等級最高可達Class VI。



軸密封方式:

閥頭為可動件,以閥桿連接閥頭與驅動元件(驅動器),閥桿一端與閥頭相連,另一端延伸至閥本體外部與驅動元件銜接;而閥桿(可動件)與閥門本體(固定件)必須有密封結構,一般常見的密封方式有兩種,格蘭式(Gland)以及伸縮囊式(Bellow)。


格蘭式(Gland)密封 –

以軟質材質(現今以PTFE、EPDM、Ruber……等等為主)填滿閥桿與本體間的縫隙,再以格蘭壓迫該軟質材質令其向周圍擴張來達到密封效果。


伸縮囊式(Bellow)密封 –

使用一可撓曲波浪狀的金屬筒,桶底一側與閥頭銜(焊)接,另一側與閥桿銜(焊)接,筒頂開口處與閥體銜接(使用軟墊曲密封),而以該金屬本身的延展性與其波浪狀的構造,達到可撓區伸縮及密封效果,故名為”伸縮囊”。


伸縮囊式軸密封效果較格蘭式的好,成本也相對高。



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索能小編

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