2.5 迷宫式盘片

1迷宫式流道降压原理

根据文丘里效应可知，增大介质阻力系数可达到高压降的目的。因此在高压差工况条件下，使用单级降压结构能够起到降压的作用，但往往伴随着过高的流速以及严重的汽蚀现象。如图6中单级流道降压曲线所示，当介质流经缩口时，压力内能转化为动能，剧烈的压降导致速度急剧上升，介质压力会骤降至饱和蒸汽压pv之下，出现闪蒸汽蚀现象[16]。

图6 降压示意图

而如图中迷宫流道降压曲线所示，采用分级降压的方法将阀内高压差分解为若干个小压差,使得每一级压力均高于饱和蒸气压pv,从而防止介质产生汽蚀。

从以上分析可以看出，迷宫式多级降压在实现高压降的前提下，能有效减轻介质在降压过程中对阀门及所在管系带来的汽蚀、冲蚀、振动和噪声等不良影响，保证调节阀在高压差等恶劣工况的工作性能，延长阀门的使用寿命[17]。

2迷宫式盘片结构

根据迷宫流道结构形式的不同，可将常见的迷宫盘片进行如下分类：

A.直流式迷宫盘片

如图7所示，盘片上每一个迷宫流道入口经多级转弯后直接连通着唯一的出口，流体在流动过程中只是改变流动方向而并不分支或汇合。此类盘片流道截面积可以保持一致，但多设计为逐渐扩张的形式，这是为了利于气体介质排放，但局限于盘片尺寸，一般扩张程度不会太大。而且这种盘片多用于液体介质。    

图7 直流式迷宫盘片

B.围栏式迷宫盘片

如图8所示，迷宫流道是由沿着盘片径向呈放射状的围栏型凸台围成的，此类盘片的特点在于其流通面积相对较大，从而可以达到更大的流量，但由于对材料与加工的要求更高。

图8 围栏式迷宫盘片

C.分流式迷宫盘片

如图9所示，迷宫流道入口处与出口数并不一致，流体在流动过程中会出现分支或汇合的现象。这种结构有助于提高流道截面积的扩张系数，使流体消耗更多的能量。此类盘片在液体与气体介质中的应用都表现出较好的降压及限速性能，是目前最常见的迷宫盘片类型。

图9 分流式迷宫盘片

对分流式和对冲式两种结构对比分析[18]可知,两种结构经逐级减压都能有效分解高压降，同时控制介质压力在饱和蒸气压之上，避免汽蚀的发生。其中，分流式相对于对冲式结构降压效果更加明显。而在流速控制方面，对冲式流道由于结构特征的缘故更有优势。为了提高调节阀的降压能力又能最大限度降低内部流速，现综合分流式和对冲式结构的特点，改进设计出一种新型结构流道，在保证总流通面积不变的前提下，此流道保留了分流降压结构又设有对冲降速区域，如图10所示。在对其进行流场模拟分析后，得出最终结论：

图10 新型结构流道简图

(1) 通过对分流式和对冲式结构的流场模拟，分析介质在流道中的流动特性，表明分流式流道降压效果比对冲式更好，而对冲式流道降速效果要优于分流

式流道;

(2) 经过对比分析分流式和对冲式结构的流场分布，可知对冲结构的存在使得介质在交汇处相互摩擦碰撞，使动能转化为内能，有效降低了流速，但同时引

起局部内压的增高;

(3)改进设计的新型结构能有效继承分流式和对冲式结构的优势，拥有较好的降压控速性能，为今后迷宫阀流道设计提供重要的参考。

参考文献

[1] 侯长江，唐松林，于靖民．化工装置调节阀的维护与常见故障分析[J]．自动化仪表，2010，31(9)：73-75