1、概述

　　應用于船舶和艦艇等回路系統中的閥門，由于受安裝空間及其使用條件的限制，要求閥門必須具有結構緊湊、體積小、質量輕、耐傾斜搖擺、抗沖擊、工作性能可靠、使用壽命長和便于維修等特點。全封閉電動閘閥是我國自主研發設計的一種零外泄漏、免維護和結構緊湊的電動閘閥。適用于船舶和艦艇等高溫高壓及有害介質的回路中，作啟閉用裝置。

2、性能參數

　　公稱壓力 2810MPa；公稱通徑 20～65mm；最高工作溫度 300℃；最高工作壓力 17.2MPa；連接形式 焊接；清潔度 A類；承壓件設計使用壽命 30a；無故障開關次數 > 2000次。

3、結構分析

3.1、密封結構

　　(1)中法蘭密封結構

圖1 中法蘭墊片密封

　　普通電動閘閥的中法蘭通常采用墊片密封結構(圖1)。優點是密封可靠，易于加工，需用的螺栓力矩小。缺點是易損壞，需定期更換。

圖2 中法蘭無墊片硬密封

　　全封閉電動閘閥采用無墊片硬密封結構(圖2)。此種密封結構性能可靠，不受溫度波動的影響，保證高溫高壓介質工況下的密封性能，避免了因墊片疲勞或超過壽命期限等引起的介質泄漏，減少污染。缺點是需用的螺栓力矩大，不易加工。

　　(2)閥桿密封結構

圖3 閥桿采用填料密封

　　普通電動閘閥閥桿采用填料密封結構(圖3)或波紋管與填料雙層密封結構。對于填料密封結構，由于電動閘閥的動作原理使閥桿與填料之間有相對運動以及閥內介質壓力或溫度變化對填料的影響，隨著閥門啟閉次數的增加，便會從填料處產生泄漏。對于波紋管密封結構，由于閘閥啟閉行程長，波紋管如滿足行程要求，則需將閥蓋加長，整機高度增加，重心上移，不利于閥門在艦船上回路系統中使用。

圖4 閥桿采用無填料全封閉密封

　　全封閉電動閘閥閥桿采用無填料密封結構(圖4)。整個閥門包括屏蔽電傳動裝置內均有介質，其外密封為螺栓連接靜密封動結構。與閥桿采用填料動密封相比，此結構免填料更換，免維護，不受溫度波動及壓力變化的影響。

3.2、傳動結構

圖5 梯形螺紋副

　　普通電動閘閥(圖5)通常采用梯形螺紋傳遞力及力矩，使閥門達到啟閉的目的。這種結構簡單，易于制造，成本低，承載能力大，并具有自鎖能力，介質壓力及波動不能任意改變閥門預先設定的啟閉位置。缺點是傳動摩擦力大，傳動效率較低。

圖6 滾珠絲杠副

　　全封閉電動閘閥(圖6)采用內循環滾珠絲杠副結構。在高溫高壓介質潤滑條件下，可防止介質中的腐蝕性異物進入絲杠副中使閥門運行時出現聲音異常現象。滾珠絲杠副由絲杠、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉運動轉化成直線運動，由于滾珠絲杠副的絲杠與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動，減少了摩擦力矩，使傳動力矩亦隨之減小，可選用功率較小的驅動機構，所以能得到較高的運動效率。通常滾珠絲杠副傳動效率是梯形螺紋的3倍。缺點是加工制造復雜，成本高，自鎖能力差。

3.3、屏蔽式電傳動裝置

　　對于船舶和艦艇用閥門，由于其工作環境和工作條件的要求，使閥門電裝的重心盡可能靠近中軸，減少由于電裝重心偏移在傾斜搖擺沖擊條件下對閥門的損壞。

圖7 屏蔽式電傳動裝置

　　全封閉電動閘閥采用屏蔽式電傳動裝置(圖7)。該電裝主要由屏蔽式電動機和減速機構兩個部分組成，屏蔽式電動機通過轉子軸向減速機構提供扭矩，減速機構再將扭矩傳遞給閥門，以控制閥門的啟閉，從而達到操作閥門開關的目的。因所有密封處均為靜密封，從而實現了整機無泄漏。屏蔽式電傳動裝置機座采用整體式結構，屏蔽式電動機和減速機裝置通過結構分析設計和力學計算，同置于一個整體機座體內，使整機尺寸減小，可靠性、可維護性更高。

　　在滿足輸出力矩要求的同時，選取合適的模數參數及傳動比。使電裝盡可能體積小、質量輕。經過優化設計，解決了閥門在開啟、關閉過程中的慣性能量問題，實現了通過電傳動裝置通電指令信號來準確控制閘閥開關位置的技術難題。可減小電傳動裝置能量損耗，使效率提高。

4、閥門自重及力矩

　　全封閉電動閘閥整機殼體內均有介質，且為無填料結構。與普通電動閘閥相比，全封閉電動閘閥不受介質作用于滾珠絲杠副(閥桿)上的力以及閥桿與填料之間的摩擦力，而滾珠絲杠副與絲杠螺母之間的摩擦力矩遠小于梯形螺紋摩擦力矩。通過分析計算和比較，相同設計參數、閘板結構形式均為楔式的全封閉電動閘閥與普通電動閘閥其整機質量和所需力矩值見表1。數據證明，相同設計參數下全封閉電動閘閥整機質量輕，所需力矩遠小于普通電動閘閥的力矩，其屏蔽電傳動裝置重心偏移小，耐沖擊性強，操作靈活，安全可靠。

表1 整機質量和力矩

5、結語

　　全封閉電動閘閥具有整機結構合理，體積小，免維護、可靠性和安全性高等優點。但該閥門技術含量高，加工制造難度大，成本高，更適于條件苛刻、安裝空間有限和有害性介質及特殊工況下使用。