筆者通過理論分析V形球閥不同開度下的流量與閥座處流通面積的關系，優(yōu)化閥芯球結構，使V形球閥的設計流量特性與等百分比流量特性趨于一致，減小調節(jié)誤差，增強V形球閥的可調性和靈敏度。

    1 流通面積結構

    筆者分析的V形調節(jié)球閥，其主要參數(shù)為：壓差Δp=100kPa，可調比R=50，介質為水，結構如圖1所示。V形球閥的閥芯是球冠，球冠底圓的邊緣上開有一個V形切口（圖2）。圖2中的V形切口由一個圓角為r的圓弧和與圓弧相切的有一定角度的兩端切線構成，t為球冠投影中心至V形切口頂點距離，V形切口的角度一般取60°。V形球閥是通過改變閥芯、閥芯的V形切缺口與閥體的流道構成的流通面積來調節(jié)設備和管道的介質流量，其不同開度下的流通面積由閥體通道、V形切口和球體球冠的組合面積構成。

圖1 V形球閥的結構

圖2 V形切口形狀

    按照規(guī)定，控制閥的相對流量系數(shù)與等百分比相對流量系數(shù)的誤差必須小于10%。通過測試該閥的流量特性，測試結果見表1。

表1 原結構測試相對流量系數(shù)與等百分比相對流量系數(shù)對比     %

    由表1可以看出，其在不同開度下的相對流量系數(shù)均大于等百分比的相對流量系數(shù)；在相對開度10%～50%時，相對流量系數(shù)誤差均大于10%，最大誤差達31.2%，因此，必須優(yōu)化閥芯結構，確定流通面積與流量系數(shù)關系，減小調節(jié)誤差。

    2 流量特性計算分析

    V形球閥的流量特性近似于等百分比流量特性，其數(shù)學表達式為：

        （1）

    式中 Kv———對應θv的流量系數(shù)；

    Kmax——對應θmax的系數(shù)；      

    Qi———對應θv的流量，m³/h

    Qmax——對應θmax的流量，m³/h；

    R———可調比，R=Qmax/Qmin；

    θv———調節(jié)閥的開度，（°）；

    θmax———調節(jié)閥的最大開度，（°）。