圓柱形旋塞閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

⑴分類

旋塞閥根據(jù)其旋塞類型，可分為圓柱形旋塞閥和圓錐形旋塞閥兩大類。

圓柱形旋塞閥根據(jù)密封材料可分為軟密封圓柱形旋塞閥和金屬密封圓柱形旋塞閥。金屬密封圓柱形旋塞閥通常都是由油封來實(shí)現(xiàn)密封的，因而這里主要介紹油封圓柱形旋塞閥。軟密封圓柱形旋塞閥按其結(jié)構(gòu)又可分為膨脹圓柱形旋塞閥和o形圈密封圓柱形旋 塞閥。

圓錐形旋塞閥根據(jù)密封材料可分為軟密封圓錐形旋塞閥和金屬密封圓錐形旋塞閥。金屬密封圓錐形旋塞閥根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為緊定式、填料式、油封式、 壓力平衡式和提升式等結(jié)構(gòu)。軟密封圓錐形旋塞閥按照結(jié)構(gòu)形式可分為卡套式旋塞閥和襯里旋塞閥等結(jié)構(gòu)。襯里旋塞閥在“氟塑料襯里閥門” 一章中將做詳 細(xì)闡述，這里不做介紹。

（2）定義

①軟密封旋塞閥：閥體和旋塞之間由軟性材料例如聚四氟乙烯等材料制成的閥座。

②金屬密封旋塞閥：閥體和旋塞及密封面同為金屬材料制成。

③油封式旋塞閥：采用油脂密封的旋塞閥。

④襯里旋塞閥：在閥門內(nèi)腔及內(nèi)件，例如旋塞等，介質(zhì)可潤濕到的全部表面上，用于基體緊密結(jié)合的襯里，包括法蘭和端部的密封面。有時(shí)可部分襯里。 

7. 3.1圓柱形旋塞閥

圓柱形旋塞閥有一個(gè)整體旋塞在一個(gè)緊配合的圓柱形閥體里旋轉(zhuǎn)。如果是采用直接的金屬-金屬密封， 則需要相當(dāng)大的力矩來驅(qū)動旋塞閥。也可以在閥體的密封面或者旋塞的外表面涂層以減少摩擦并提高密封能力。典型的涂層包括PTFE、陶瓷。旋塞是硬面的，可以減少摩擦和腐蝕。可以在旋塞和閥體之間安裝一個(gè)PTFE的套筒來密封和減小摩擦。磨損后的套筒可以很容易被更換。

旋塞閥的使用在一定程度上要看閥塞與閥體之間產(chǎn)生密封的情況。圓柱形旋塞閥通常使用四種密封方法來實(shí)現(xiàn)密封，即利用密封劑，利用旋塞膨脹、使用0形圈或使用偏心旋塞楔入閥座。

（1）油封圓柱形旋塞閥

油封圓柱形旋塞閥（圖7-6）的密封靠旋塞與閥體之間的密封脂來實(shí)現(xiàn)。密封脂是用注脂機(jī)或注脂槍經(jīng)閥桿、旋塞桿加注到密封面。因此，當(dāng)閥門在使用時(shí)，就可通過注射補(bǔ)充密封脂來有效地彌補(bǔ)其密封的不足。

由于密封面在閥門全開位置時(shí)被保護(hù)而不與流動介質(zhì)接觸，同時(shí)密封面即便磨損又可通過油封實(shí)現(xiàn)密封，所以油封式旋塞閥特別適用于磨蝕性介質(zhì)。但是油封式旋塞閥不宜用于節(jié)流工況。這是因?yàn)楣?jié)流時(shí)會從漏出的密封面上沖掉密封脂，這樣閥門每次關(guān)閉時(shí)，都要對閥座的密封進(jìn)行恢復(fù)。

該閥的缺點(diǎn)是對密封脂的添加需要人工操作，采用自動注射密封脂雖能克服這一問題，但需增加裝填設(shè)備的費(fèi)用。一旦由于缺乏保養(yǎng)或由于密封脂選型不合適，或者在密封之間產(chǎn)生了結(jié)晶使旋塞不能在閥體中轉(zhuǎn)動時(shí)，就必須對閥門進(jìn)行清理和維修。

（2）膨脹圓柱形旋塞閥

圖7-7與圖7-8所示圓柱形旋塞閥的密封是靠壓緊螺母或旋塞對閥座的膨脹來實(shí)現(xiàn)的。

圖7-7所示的旋塞閥有一填料套筒，它用壓緊螺母緊固于閥體上。填料通常由壓縮石棉或聚四氟乙烯制成。如果閥門泄漏，需要再次壓緊填料以實(shí)現(xiàn)密封，則必須在閥門關(guān)閉位置進(jìn)行，以防止填料進(jìn)入流道內(nèi)。這種閥門的尺寸較小，但可以用于較高壓力和髙溫度工況。其典型應(yīng)用是對壓力表和液面計(jì)進(jìn)行隔離。

圖7-8中所示閥門的旋塞被分為兩個(gè)部分，并有一個(gè)在外部可進(jìn)行調(diào)節(jié)的楔塊將其撐開。閥門的密封由鑲?cè)雰蓚€(gè)旋塞表面的狹窄PTFE環(huán)來實(shí)現(xiàn)。由于這種特殊的結(jié)構(gòu)使得這種閥門也可實(shí)現(xiàn)雙重截?cái)嗪托狗拧?/p>

這種閥門特別適用于要求使用不銹鋼和其他貴重合金來制造閥門的場合中，能夠用于處理泥漿，但不適用于磨蝕性介質(zhì)。黏度很高的介質(zhì)容易使楔緊機(jī)構(gòu)不易操作。但是在使用條件限制的范圍之內(nèi)，將該閥門用于頻繁操作的場合是非?？煽康摹?/p>

（3） 0形圈密封圓柱形旋塞閥

圖7-9所示旋塞閥是用0形圈密封的圓柱形旋塞閥。0形圈鑲嵌于旋塞的止口上，組成旋塞的密封圈。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，介質(zhì)經(jīng)上游0形圈流入旋塞與

閥體間的腔室里，并迫使下游o形圈與旋塞和閥體密封副緊密接觸，從而形成密封。此類閥門主要用于高壓液壓系統(tǒng)中。但是，只要彈性0形圈的材料與介質(zhì)相適應(yīng)，也可以用于其他場合。

（4）彈性座封偏心圓柱形旋塞閥

①結(jié)構(gòu)形式彈性座封偏心圓柱形旋塞閥（圖 7-10）是一種新型結(jié)構(gòu)的旋塞閥，該閥采用彈性座封偏心結(jié)構(gòu)。旋塞為曲軸式，表面全部包覆橡膠；閥座用耐蝕合金堆焊；與旋塞密封面中心有一定偏心距； 流道的過流截面為矩形。

②工作原理該種彈性座封偏心結(jié)構(gòu)，曲軸式旋塞不僅有足夠的強(qiáng)度來承受高壓和傳遞轉(zhuǎn)矩，而且在閥門全開時(shí)可巧妙地避開流道，獲得較大的過流面積；表面包覆的橡膠，采用熱硫化模壓的成形工藝， 保證了橡膠與內(nèi)部金屬骨架的牢固黏合，光滑流暢的 外表面，準(zhǔn)確尺寸的密封面，提高了閥門的耐蝕性能和使用壽命、密封的可靠性和互換性；耐蝕合金堆焊的閥座，密封面接觸面積小，與旋塞密封面中心有一定偏心距，確保密封的零泄漏效果，可降低閥門啟閉操作力矩，并延長了使用壽命；矩形的過流截面，使閥門用于調(diào)節(jié)裝置時(shí)，可獲得理想的線性調(diào)節(jié)特性。

彈性座封偏心旋塞閥的關(guān)閉和開啟，是通過旋塞和閥體的偏心運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。旋塞相對閥體有一個(gè)偏心距，閥體上的閥座相對旋塞體的回轉(zhuǎn)中心也有一個(gè)偏心距。當(dāng)旋塞體旋轉(zhuǎn)90°從全開到全閉位置時(shí)，旋塞體的密封面就和閥座貼合，從而達(dá)到閥門關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)密封目的。 

當(dāng)閥門處于打開位置時(shí)[圖7-11 （a）],整個(gè)旋塞體離開通道，流體全流量通過，這時(shí)通流能力zui大，流阻zui小。

當(dāng)閥門處于調(diào)節(jié)位置時(shí)[圖7-11 （b）]，旋塞的一部分擋住了通道，流通面積改變，從而使流量得到調(diào)節(jié)。由于偏心運(yùn)動，使旋塞在旋轉(zhuǎn)時(shí)不與閥座、閥體接觸，無磨損，無卡住現(xiàn)象，這一特性特別適合作為自動控制閥。

當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置時(shí)[圖7-11 （c）]，旋塞和閥座接觸，由于偏心運(yùn)動，使旋塞與閥座的密封比壓隨著輸入力矩和介質(zhì)壓力的增加而增加，密封可靠性大大提高。

③性能特點(diǎn)彈性座封偏心旋塞閥，對傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥進(jìn)行了諸多改進(jìn)，確保產(chǎn)品可靠的使用功能，從下述性能特點(diǎn)中，可以了解到該閥*功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

a. 彈性座封結(jié)構(gòu)。彈性旋塞與耐蝕閥座形成的密封結(jié)構(gòu)，確保閥門密封可靠，實(shí)現(xiàn)零泄漏。克服了傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥金屬密封易泄漏的缺陷。

b. 偏心密封設(shè)計(jì)。操作力只作用在閥門密封面接觸或脫離的極短行程內(nèi)，并且隨工作壓力的降低而迅速減小，密封面無磨損可自動補(bǔ)償。解決了傳統(tǒng)旋塞閥和球閥由于密封面全行程強(qiáng)制擠壓，需要較大持久操作力且密封面磨損嚴(yán)重的問題。

c. 整體包膠旋塞。全部口徑范圍的整體旋塞均釆用硫化工藝，外表面全部用高性能橡膠包覆， 密封彈性佳，耐流體腐蝕和高速流體的沖蝕。克服了傳統(tǒng)旋塞閥裸露的金屬旋塞和半球閥分離式的球芯， 容易受到流體腐蝕的缺陷。

d. 特種耐蝕閥座。不銹鋼或純鎳堆焊的閥座與閥體結(jié)合牢固，耐固體顆粒的磨損、腐蝕介質(zhì)的破壞和高速流體的沖蝕。密封件的可互換性高，僅更換閥門旋塞即可繼續(xù)使用?？朔税肭蜷y浮動式閥座密封件互換性差，后期維護(hù)困難的缺點(diǎn)。

e. 矩形直通流道。直通流道，流體水頭損失??； 矩形截面，可作為手動、電動及氣動調(diào)節(jié)閥使用，流量線性調(diào)節(jié)特性非常好。克服了傳統(tǒng)球閥和半球閥用作調(diào)節(jié)閥時(shí)，其圓形截面的線性調(diào)節(jié)特性不理想的問題。

f. 一體式弓形閥軸。閥軸與旋塞整體鑄造成形， 傳動強(qiáng)度和剛度高。弓形閥軸設(shè)計(jì)，在閥門全開時(shí)可避開流道，導(dǎo)流*。重量較傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥輕。

g. 可拆卸閥蓋。閥蓋與閥體通過螺栓連接，閥門只需拆下閥蓋螺栓即可在管道上維護(hù)。傳統(tǒng)球閥為對開式或筒狀閥體，當(dāng)閥門出現(xiàn)故障時(shí)，必須將閥門整體從管道上拆下方可維護(hù)。

h. 高強(qiáng)度承壓殼體。閥體、閥蓋等承壓殼體采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵，承壓強(qiáng)度和剛度高，比傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥的灰鑄鐵重量輕，運(yùn)輸?shù)跹b便利。同時(shí)作為密封面堆焊基體，與密封面堆焊材料結(jié)合工藝性好。

i. 高速介質(zhì)。高性能球墨鑄鐵殼體、密封橡膠及堆焊閥座，適用于高速流體的沖蝕。介質(zhì)使用溫度可達(dá)一50?135°C，特別適用于各種冷、熱水場合。

j.耐蝕表面處理?？筛鶕?jù)介質(zhì)的腐蝕性及工作環(huán)境，靈活選擇對應(yīng)的表面防腐處理方案，確保在各種惡劣工況下的長久使用壽命。

④應(yīng)用范圍。彈性座封偏心旋塞閥因其偏心設(shè)計(jì)、不銹鋼或純鎳堆焊的閥座、整體包膠旋塞，使得其耐蝕性、密封性*，使用壽命、可靠性比傳統(tǒng)部分回轉(zhuǎn)閥門要長很多。因此，該閥作為傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥的理想升級產(chǎn)品，特別適合于工業(yè)污水、城市 污水、泥漿和含固量髙的介質(zhì)的場合，目前在美國、 德國和意大利等歐美發(fā)達(dá)國家的污水處理和其他工業(yè)系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。

若彈性座封偏心旋塞閥用于清水管道系統(tǒng)中，其安裝方式可以垂直也可以水平。

在原水、污水系統(tǒng)里，旋塞閥必須要水平安裝， 使旋塞的軸線在垂直方向，并保證操作裝置在上方， 這樣，在開啟旋塞閥時(shí)，旋塞不會被沉于底部的雜質(zhì)阻止或刮傷，另外雜質(zhì)若沉積在閥體的底部，當(dāng)旋塞在節(jié)流調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)，由于介質(zhì)流速高，雜質(zhì)易于沖出。

對于清水，閥門安裝方向應(yīng)為正向，即閥座與流體方向相對。若流體內(nèi)含有固體、可沉積的顆粒，則應(yīng)優(yōu)先考慮閥門的軸線為水平方向安裝、。即在水平管線上，若打開閥門，旋塞應(yīng)位于水平管道的頂部；在豎直管線上，若關(guān)閉閥門，旋塞應(yīng)位于上部。

旋塞閥可以正向或反向安裝，流體介質(zhì)和閥門所處的位置決定閥門的安裝方向。由于偏心密封結(jié)構(gòu)， 旋塞閥承受反向壓力的能力受到限制，正常情況下只保證正向密封性能。

彈性座封偏心旋塞閥的直通流道，使流體水頭損失小，在相同的流量下旋塞閥的壓力損失zui小，能耗zui低，且隨著閥門通徑的增大這一優(yōu)點(diǎn)更加明顯。彈性座封偏心旋塞閥的矩形截面，可獲得理想的線性流量調(diào)節(jié)特性，閥門的驅(qū)動方式可以配置電動、氣動或液動裝置，以便實(shí)現(xiàn)自動控制。

例如，彈性座封偏心旋塞閥可用于泵出口控制閥，兼有防止回流、防止水錘和調(diào)節(jié)流量的功能。當(dāng)泵啟動時(shí)，閥逐漸幵大，流量輸出慢慢增加，不容易造成水錘，損壞系統(tǒng)上的設(shè)備。當(dāng)泵關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閥，再停栗，可提供分段關(guān)閉，控制閥能與泵的關(guān)閉 保持同步，防止水流回流產(chǎn)生水錘。利用旋塞閥的調(diào)流和截流作用，可根據(jù)管理需要調(diào)節(jié)管路的送水量。

彈性座封偏心旋塞閥，是一種新型的旋塞閥，作為管路的調(diào)節(jié)或截流裝置，已在城市污水、工業(yè)污水、泥漿及清水等場合得到廣泛應(yīng)用。      

來源：上海自動化儀表銷售網(wǎng)（www.40017.net）

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