1、概述

　　目前,國(guó)內(nèi)的截止閥大多采用手輪或電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。采用手輪驅(qū)動(dòng)截止閥開啟或關(guān)閉時(shí),動(dòng)作緩慢,勞動(dòng)強(qiáng)度大,自動(dòng)化程度低,不利于閥門的集成控制,且易造成由于誤操作引起的安全事故。采用普通電動(dòng)裝置開啟和關(guān)閉截止閥時(shí),機(jī)構(gòu)龐大,能耗大,成本高,應(yīng)用在輸油或化工易燃易爆流體的管路上時(shí),不便維修且存在事故隱患。因此研制了新型帶先導(dǎo)球閥的截止閥。該閥能夠達(dá)到普通截止閥的基本功能,具有操作靈活省力、精度高、動(dòng)作快、不銹蝕、安裝簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2、閥門結(jié)構(gòu)

　　帶先導(dǎo)球閥的截止閥有手動(dòng)控制和電動(dòng)控制兩種類型。手動(dòng)帶先導(dǎo)球閥的截止閥(圖1)由閥體、閥瓣、閥蓋、導(dǎo)向套、密封圈、彈簧和導(dǎo)流管等零部件組成。閥瓣呈直圓筒形,閥瓣底部有底孔,閥體下部設(shè)有排污孔,該孔安裝有密封螺母。閥瓣底孔的孔徑小于導(dǎo)流管的內(nèi)徑,閥瓣上部有壓環(huán)。

　　帶先導(dǎo)球閥的截止閥無(wú)手輪、閥桿和內(nèi)升降螺母,將導(dǎo)向塊與導(dǎo)向槽改為導(dǎo)向套,將盤形閥瓣改為類缽體形閥瓣,并在底部開閥瓣孔,將閥蓋原閥桿孔改為導(dǎo)流孔,因增加壓環(huán)、密封圈和將閥瓣改為類缽體,使上通流腔分隔為上腔、外腔、內(nèi)腔,在上腔與外腔的外部加設(shè)有導(dǎo)流管與不銹鋼手動(dòng)球閥,在蓋板與閥瓣底的中心部加設(shè)彈簧,閥瓣上部加設(shè)壓緊密封圈的壓環(huán),在外腔的壁上開有放水孔。對(duì)于電動(dòng)控制的截止閥,只需將先導(dǎo)控制的手動(dòng)球閥用3～5V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)即可。

1.閥體　2.導(dǎo)向套　3.密封圈　4.閥蓋　5.手動(dòng)球閥　6.彈簧　7.閥瓣　8.排污閥　9.球閥手柄　10.導(dǎo)流管

圖1　帶先導(dǎo)球閥的截止閥

3、工作原理

　　由伯努利方程可知,當(dāng)流體流動(dòng)斷面發(fā)生變化時(shí),包括斷面收縮和擴(kuò)張等,流體會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)阻力,相應(yīng)的流體壓力會(huì)下降。帶先導(dǎo)球閥的截止閥即為一種壓差閥門,利用介質(zhì)自身的壓力為動(dòng)力、利用壓差推動(dòng)閥瓣完成閥瓣的啟閉,使得采用較小的啟閉閥完成相對(duì)大閥門的啟閉。

　　假定先導(dǎo)閥門的初始狀態(tài)為關(guān)閉,導(dǎo)流管不通。由于閥瓣底部與進(jìn)口相通,此時(shí)進(jìn)口壓力和閥瓣內(nèi)壓力一致,則閥瓣在自重以及彈簧力的作用下下落與閥座閉合,截止閥處在關(guān)閉狀態(tài)。

　　當(dāng)打開先導(dǎo)閥門,閥瓣與出口相通,水外流,此時(shí)上部水壓下降(兩者壓力相等,均為P2 ) ,由于進(jìn)口壓力P1 與出口壓力P2 存在壓力差, 則進(jìn)口壓力P1 將閥瓣頂起,打開閥門。由于導(dǎo)流管直徑大于底孔的孔徑,因此,即使有閥瓣底孔的存在, 進(jìn)口管的壓力P1 始終大于閥瓣內(nèi)的壓力(抵消閥瓣自重和彈簧力的作用) ,因而閥瓣不會(huì)下落,而保持全通開啟,從而保證最大通量的流體通過。

　　當(dāng)關(guān)閉先導(dǎo)閥門,閥瓣與出口斷開。經(jīng)過一定時(shí)間后,流入進(jìn)口的水經(jīng)閥瓣底孔注入閥瓣的內(nèi)腔,至兩者壓力平衡時(shí),在閥瓣重力及彈簧力作用下,閥瓣再次與閥座閉合,閥門關(guān)閉。需要放水時(shí),可以通過閥體上的放水孔將水排放干凈,從而保證水不結(jié)冰,閥門不生銹。如此循環(huán)往復(fù),即可實(shí)現(xiàn)閥門的關(guān)閉和開啟。

4、性能測(cè)試

　　通過試驗(yàn)測(cè)試,帶先導(dǎo)球閥的截止閥開啟時(shí)間10～15 s,關(guān)閉時(shí)間10～20 s,開啟壓力0.01MPa,對(duì)于電動(dòng)控制閥門,利用先導(dǎo)技術(shù),以3～5V 直流電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉,其電耗約為普通電控閥門的2%。該閥具有結(jié)構(gòu)緊湊,密封性能好,操作省力,維護(hù)方便的特點(diǎn)。

5、結(jié)語(yǔ)

　　帶先導(dǎo)球閥的截止閥是一種新型的截止閥。其核心技術(shù)是合理確定其導(dǎo)流管直徑與閥瓣底孔孔徑的比值,該比值決定了閥瓣的動(dòng)作性能和動(dòng)作能耗。若比值遠(yuǎn)大于1,則配置的先導(dǎo)球閥規(guī)格就大,驅(qū)動(dòng)能耗就會(huì)上升。若比值等于或小于1,則閥門不能維持開啟狀態(tài)。同時(shí),可以利用調(diào)整閥瓣的自重、彈簧的彈力以及閥瓣的底孔大小來(lái)確定閥門的開啟壓力和啟閉時(shí)間。

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