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　　低噪音迷宮調(diào)節(jié)閥是一種流體壓力平衡型套筒闊（圖1、圖2）。該閥適合于對(duì)高壓差流體的控制。由于采用了迷宮套筒，可以完全控制流體流經(jīng)閥內(nèi)件時(shí)的流速，從而大幅度降低了高壓差氣體和蒸汽產(chǎn)生的噪音，能有效防止液體產(chǎn)生汽蝕，提高調(diào)節(jié)閥的使用壽命。
　　
一、迷宮結(jié)構(gòu)

迷宮套筒是由多片迷宮芯片疊加后經(jīng)真空釬焊而成。芯片的結(jié)構(gòu)如圖3所示。芯片表面刻有多條彎曲的溝槽，彎曲的溝槽增加了流體運(yùn)動(dòng)的阻尼，起到了多級(jí)降壓作用，使壓降平均分布在各個(gè)拐角處，從而達(dá)到有效控制流速的目的。圖2中波谷P3和波峰V3表示高壓差流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥節(jié)流斷面時(shí)引起的壓力大幅下降以及速度劇增，其結(jié)果會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音以及對(duì)閥內(nèi)件的沖刷和汽蝕等嚴(yán)重不良后果。而采用迷宮套筒后，壓力-速度曲線變得平穩(wěn)過(guò)渡。既達(dá)到調(diào)節(jié)閥降壓和調(diào)節(jié)流量的目的，又消除了不良后果，提高了閥門壽命。
　　
二、流路設(shè)計(jì)

圖3中所示液體的流向?yàn)閭?cè)進(jìn)底出，而氣體和蒸汽則相反為底進(jìn)側(cè)出。這是因?yàn)橐后w是不可壓縮性流體，采用側(cè)進(jìn)底出可使芯片內(nèi)各流路出口處的高速液體在迷宮套筒中心軸線上互相碰撞，抵消各自能量，形成液體緩沖墊，從而進(jìn)一步降低流速，減少了高速液體對(duì)閥體及閥內(nèi)件的沖刷。高壓差氣體和蒸汽是可壓縮性流體，經(jīng)迷宮芯片降壓后，體積急劇膨脹，這就要求出口處流路的流通截面積大于入口處，故采用底進(jìn)側(cè)出，否則會(huì)影響降壓效果。
　　
閥體通路設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)閥門通徑D（見(jiàn)圖4）選定迷宮套筒的尺寸D1，然后再設(shè)計(jì)D2。對(duì)小口徑（小于50mm）閥門，套筒中心與閥體中心同心。而對(duì)于50mm以上閥門，則最好將套筒中心與閥體中心偏心設(shè)計(jì)，通過(guò)偏心量e來(lái)控制從迷宮套筒內(nèi)流出的各個(gè)方向流體的速度（液體的運(yùn)動(dòng)方向相反）。使V1>V2>V3，這樣各路流體到達(dá)閥出口處時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度就基本一致，從而避免產(chǎn)生渦流。
　　
三、材料選擇

材料選擇主要是指閥內(nèi)件材料，包括閥芯、閥座和迷宮套筒。選擇材料時(shí)要考慮到材料的熱膨脹系數(shù)和熱處理后的硬度。即套筒的熱膨脹系數(shù)≥閥芯的熱膨脹系數(shù)，套筒和閥芯都要有一定的硬度或硬度差，以防止工作時(shí)閥內(nèi)件咬死，提高閥門壽命。具體可參考表1。
 

名稱	材料 I	材料Ⅱ	材料Ⅲ	材料Ⅳ
迷宮套筒	1Cr13/熱處理	SU5316	SUS316	SUS316
閥芯	1Cr13/熱處理	SU5316	SU5316/部分堆焊司 太萊合金、鍍硬烙	SU5316/部分堆焊 司太萊合金
閥芯	1Cr13/熱處理	SU5316/TEFLON	SU5316/部分堆焊司太萊合金	SU5316/部分堆焊 司太萊合金

四、迷宮芯片設(shè)計(jì)及Cv計(jì)算

設(shè)計(jì)芯片時(shí)主要考慮到流體的降壓及氣體體積的膨脹，因此設(shè)計(jì)每個(gè)溝槽流路時(shí)要將流通截面積按一定比例逐級(jí)等比放大。圖5中入口槽寬度為W，第一個(gè)拐角處寬為r·W，第n個(gè)拐角處寬為rn·W。r為擴(kuò)張系數(shù)即等比系數(shù)，圖中Wmin為芯片釬焊時(shí)各溝槽之間的最小距離。在保證Wmin的前提下，每片芯片上的溝槽流路數(shù)越多，則芯片流通能力越大。

芯片流通能力為

Cvd=h·W·N·K1

式中：Cvd--單片芯片的流通力圖5芯片溝槽設(shè)計(jì)
                                                                          
h -- 溝槽深度，mm

W -- 槽入口寬度，mm

N -- 溝槽流路數(shù)

K1-- 單片芯片流通系數(shù)（取決于擴(kuò)張系數(shù)r及拐角數(shù)n）

擴(kuò)張系數(shù)r可取1~1.2，單個(gè)溝槽流路上拐角數(shù)n取決于壓差。壓差越大，n數(shù)增加，同時(shí)K1也就變小，Cvd隨之減小。例如：r=1.072時(shí)，n=2，K1=19.7；n=8，K1=13.7。

迷宮閥的總流通能力Cv受2個(gè)因素影響，即閥座流通能力Cvb及迷宮套筒流通能力Cvc。從理論上講提高Cvb或Cvc可以使閥Cv的增加。但閥座流通能力Cvb取決于閥的公稱通徑，公稱通徑確定后，一般閥座直徑也就確定了，所以Cvb是定值。此時(shí)閥的Cv隨Cvc的變化而變化。然而，當(dāng)Cvc>Cvb時(shí)，繼續(xù)提高Cvc，閥的Cv幾乎沒(méi)什么變化。因?yàn)榇藭r(shí)閥的Cv又受制于Cvb。Cvc若設(shè)計(jì)得太大，迷宮套筒的尺寸就很大，價(jià)格就變得很貴。所以Cvc的最大值應(yīng)是接近于Cvb，即Cvc≈Cvb。

閥門的總流通能力

　　式中：D--閥座直徑，mm

K--總流通能力系數(shù)，直通閥取21，角閥取31

M--迷宮套筒所疊加的芯片數(shù)，取決于閥的行程

五、結(jié)論

低噪音迷宮調(diào)節(jié)閥已在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用，并在控制噪音和防止汽蝕方面取得了良好的效果。本文所給出的設(shè)計(jì)思路及經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，旨在供同行參考。有錯(cuò)誤之處，謹(jǐn)請(qǐng)批評(píng)指正。