直接控制閥門
直接流量控制閥由控制流量的孔口和控制面組成，控制面決定流量可通過的開口大小，從而決定通過閥門的流量。
- 優點：這種控制閥相對快速、便宜，而且只使用很少的功率來控制流量。
- 它的缺點是只能處理有限的壓力和流量。
以電磁閥為例
對於流量控制閥，打開閥門所需克服的力 (F) 取決於孔徑大小 (d) 和閥門上方的壓差 (Δp) , (F ~ Δp * ¼ d2)。當壓差或閥口直徑變大時，直接控制閥將因壓力而無法充分打開，對於 1mm 閥口上的 200 bar 壓差而言，此壓力可達 > 15 N，進而將閥門關閉。
電磁控制閥只能在柱塞上施加約 5N 的力。我們可以使用更強的線圈，提供更大的磁力。但是，質量流量控制器的電源通常有限，而且產生的熱量也會成為問題。導致最大流量有限，與壓力和直徑的平方成正比。
總而言之，由於這些限制，大多數的直接流量控制閥並不適用於高流量，或處理高壓差或絕對壓力。直接流量控制閥可適用於 1mln/min 至約 50ln/min 的低流量。
對於直接控制閥，我們有什麼替代方案？
- 針對更高壓力重新設計直接流量控制閥門
- 使用 2 相閥、間接控制閥
- 使用壓力補償閥，以低壓力達到高流量
選項 1) 高壓直接控制閥
應對更高壓力的最簡單解決方案是重新設計直接控制閥門。由於閥嘴的尺寸有限，它可以用於相對較小的流量（高達 20ln/min）。若要處理較大的壓差，最高可達 200 bar 的壓差 (bard)，閥門和質量流量控制器本體必須更加堅固耐用。大多數的閥門都無法處理 200 bar 的壓差；不是密封材料破裂，就是機械零件無法處理 200 bar 壓差時可能產生的突發力量。
閥門的尺寸只比一般閥門稍大，因此整個質量流量控制器也只比一般閥門稍大。另一邊廂，由於在高壓差時閥門會有洩漏，因此低流量通常會受到限制。 ；
間接控制閥
選項 2) 間接控制閥，一種 2 相閥
為了達到更高的壓力和更大的流量（高達 200ln/min），我們必須採取更大的措施來改變質量流量控制器。使用所謂的間接控制閥（圖 1），可以達到更高的流量、更高的絕對壓力和壓差。
間接控制閥（或兩相控制閥）由以下部分組成：
- 直接控制先導閥 (A)，性能如前所述，不需要任何額外動力。
- 閥體中的附加閥門；壓力補償部件 (B)，以保持先導閥 (A) 上只有幾巴的恆定壓差 (P1-P2)。如此一來，入口和出口壓力均可改變，而不會對閥門的功能造成任何影響。通過壓力補償部分的壓力力可保持閥門關閉。只有當頂閥門打開時，壓力力才會回復到足夠小的值，從而打開閥門並控制流量。
因此，間接控制閥由兩個串聯的閥門 (A+B) 組成，其中壓降和閥嘴大小共同決定所產生的流量。
二相間接控制閥的更多變化 ；
事實上，還有 2 種間接控制閥可供使用：
- 第一種是在間接閥上增加第三相，利用兩相閥的壓力變化來打開更大的閥門，以達到更高的流量，最高可達每分鐘幾千升。在此系統中，先導閥實際上是平行於主要流路。其缺點是，此閥門變得相當龐大且成本高昂，而且需要最小的壓力差來關閉控制主流量的活塞。
- 間接控制閥的另一種變體是先導閥再次與主流路平行，但平行流路僅由單個閥門和固定孔口組成。當先導閥關閉時，閥門內的壓力會上升至入口壓力，而入口壓力會透過薄膜關閉主流路。打開先導閥後，膜上的壓力差便可減少，並可控制流經較大路徑的流量。對於膜閥而言，需要較小的壓力差才能運作，低至僅幾十毫巴。缺點是，當使用大型膜時，系統中的絕對壓力會受到限制，當我們縮小膜的尺寸時，最大流量會受到限制，關閉閥門所需的壓力差又會上升。
這些閥門的缺點在於尺寸和相對較高的成本。此外，需要最小的壓力差來關閉閥門的壓力補償部分。而且，閥孔的尺寸仍然有限，因此要達到200 ln/min，最低入口壓力需要150 bara。要在較低的壓力下獲得這樣的流量，就需要一種完全不同的閥門，如壓力補償閥、波纹管閥。
選項 3) 壓力補償閥
直接控制閥有可能使用較大的孔口並達到較高的流量，但要做到這一點，必須降低閥門中的壓力。這可以使用壓力補償波紋管閥門實現，其中壓力力的有效孔徑已顯著減少（圖 2）。使用波紋管閥門，可以最小的壓差達到每分鐘幾百升的流量。但是，由於設計原因，絕對壓力受到限制，而且閥門比普通直接控制閥門大得多，也昂貴得多；
壓力補償閥
總結
根據您要在質量流量控制器上施加的壓力和所需的出口流量，您可以選擇使用：
- 直接控制高壓控制閥（高達 200 bara 和 20 ln/min），或
- 間接壓力補償閥 (最高可達 700 bara 或 400 bard 及 200 ln/min)。
若要在低壓力下達到高流量，壓力補償閥將是最佳解決方案。
使用哪種控制閥最好？
以下總結了所討論的閥選項，以及其可用的流量和壓力範圍。
閥類型 ； | 流量 (ln/min) ； | 壓力 (abs / delta) ； |
直接控制閥 | 0.0007..50 | 0..1005 / 0..40 |
直接控制高壓閥 | 0.0007..20 | 40..200 / 1..200 |
2 相控制閥 | 0.010..200 | 4..700 / 4..400 |
三相控制閥 | 50..5000 | 2..20 / 1..20 |
壓力補償閥 | 0.1..200 | 0..10 / 0..5 |
薄膜閥 | 5..2000 | 0..10 / 0..10 |
請參閱我們常用的控制閥門，以配合我們的氣體流量控制器、液體流量控制器或電子壓力控制器來調節流量。
需要更多資訊嗎？
您有興趣或想了解更多關於這個主題的資訊嗎？
