1 概述
   在柱塞式調節(jié)閥設計中，閥瓣的型面設計與繪制直接影響調節(jié)閥的調節(jié)特性。首先以客戶提供的管道需求流量、閥前后壓降、介質工況、管道情況等已知條件選擇調節(jié)閥的類型，再依據相應的標準（如GB/T17213.2-2005)計算和確定所選閥門的流量系數CV。再以GB/T17213.2附錄A提示可以確定各行程單流路縮流段的總面積和環(huán)形流路的內徑，但閥瓣型面計算量大，手動完成繪制耗時。本文提出了根據調節(jié)閥的調節(jié)特性和流體力學原理建立數學模型的一種方法，并利用計算機完成閥瓣型面的繪制，以減少調節(jié)特性的偏差，縮短設計和制造周期。
   2 依據
   根據伯努利方程和連續(xù)方程得出不可壓縮流體的體積流量方程，即
   （1）
   式中 Qv———流量，m3/min
   C———節(jié)流裝置幾何相似，在相同的雷諾數下具有相同的流出系數
   β———等效節(jié)流直徑與管道橫截面內直徑之比
   A———節(jié)流流路面積等效，mm2
   ρ入口端介質的平均密度，lb/ft3
   ΔP———閥前后壓降值，psi
   為了簡化計算，忽略了紊流狀態(tài)C值變化小，調節(jié)閥體積流量Qv與A的關系為
   （2）
   式中 Q0-最大體積流量，USgal/min
   A0-單流路節(jié)流斷面總面積(見GB/T17213.2－2005），mm2
   （3）
   β0-最大等效節(jié)流直徑與管道橫截面內直徑之比
   f（h%，R）———流量特性函數
   因此，等效節(jié)流流路的面積A由閥瓣開度和可調比A由0組成的函數，即
   （4）
   式中 h%-閥瓣開度，mm
   R———可調比
   ADN———管道橫截面積，mm2
   可推導出線性流量特性時Ax和等百分比流量特性Ab為
   （5）
   （6）
   建立3 幾何模型
   確定閥門流量系數CV按公式(3)計算值A0，然后根據類型(4)對閥瓣開度h計算出調節(jié)閥閥閥型面形成的等效節(jié)流流路的面積A。在圖1所示的閥座密封點畫一條射線段，使其與水平夾角成為水平夾角θ，長度為r。假設這一點正好是閥瓣的開度h%時閥瓣型面上的點，即此射線段形成的圓臺側面積和A值相同，即有
   （7）
   式中 D0-閥座直徑，mm

1.一條包絡線2.閥座3.閥瓣4.閥瓣型面
圖1 幾何模型原理

   對于某個開度h節(jié)流流路面積%A，當夾角θ從0°～90°按公式(7)計算相應的遍歷(以確保18點的精度)r值形成的射線段端點的集合是此開度閥瓣型面的包絡線。以此類推，當閥瓣開度從0%~100%遍歷(為保證精度，取20條包絡線)時，形成一組包絡線集合。CAD每個包絡線按0%~100%的順序切割，即形成閥瓣型面圖案。
   4 繪制過程圖
   閥瓣繪制過程如圖2所示。與測繪的各種產品相比，根據該方法繪制的閥瓣圖案差異很小。

圖2 閥瓣繪制過程

   5 結語
   在設計調節(jié)閥的閥門類型時，根據不可壓縮流體流量方程，充分理解調節(jié)特性和流量系數的含義，根據幾何模型的演繹和計算機的計算能力，為提高閥門的設計效率提供了可靠的方法。應指出，任何新閥門的設計最終都必須通過實際驗證來證明其性能的準確性和可靠性。