新型帶先導球閥的截止閥的原理與性能|最新資料

1、概述

目前，國內(nèi)的截止閥大多采用手輪或電動裝置驅(qū)動。采用手輪驅(qū)動截止閥開啟或關(guān)閉時，動作緩慢，勞動強度大，自動化程度低，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。采用普通電動裝置開啟和關(guān)閉截止閥時，機構(gòu)龐大，能耗大，成本高，應用在輸油或化工易燃易爆流體的管路上時，不便維修且存在事故隱患。因此研制了新型帶先導球閥的截止閥。該閥能夠達到普通截止閥的基本功能，具有操作靈活省力、精度高、動作快、不銹蝕、安裝簡單、使用壽命長和維護方便等優(yōu)點。

2、閥門結(jié)構(gòu)

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

帶先導球閥的截止閥無手輪、閥桿和內(nèi)升降螺母，將導向塊與導向槽改為導向套，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有導流管與不銹鋼手動球閥，在蓋板與閥瓣底的中心部加設彈簧，閥瓣上部加設壓緊密封圈的壓環(huán)，在外腔的壁上開有放水孔。對于電動控制的截止閥，只需將先導控制的手動球閥用3～5V直流電機驅(qū)動即可。

1.閥體2.導向套3.密封圈4.閥蓋5.手動球閥6.彈簧7.閥瓣8.排污閥9.球閥手柄10.導流管

3、工作原理

由伯努利方程可知，當流體流動斷面發(fā)生變化時，包括斷面收縮和擴張等，流體會產(chǎn)生流動阻力，相應的流體壓力會下降。帶先導球閥的截止閥即為一種壓差閥門，利用介質(zhì)自身的壓力為動力、利用壓差推動閥瓣完成閥瓣的啟閉，使得采用較小的啟閉閥完成相對大閥門的啟閉。

假定先導閥門的初始狀態(tài)為關(guān)閉，導流管不通。由于閥瓣底部與進口相通，此時進口壓力和閥瓣內(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)。

當打開先導閥門，閥瓣與出口相通，水外流，此時上部水壓下降(兩者壓力相等，均為P2)，由于進口壓力P1與出口壓力P2存在壓力差，則進口壓力P1將閥瓣頂起，打開閥門。由于導流管直徑大于底孔的孔徑，因此，即使有閥瓣底孔的存在，進口管的壓力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)，因而閥瓣不會下落，而保持全通開啟，從而保證最大通量的流體通過。

當關(guān)閉先導閥門，閥瓣與出口斷開。經(jīng)過一定時間后，流入進口的水經(jīng)閥瓣底孔注入閥瓣的內(nèi)腔，至兩者壓力平衡時，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，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，即可實現(xiàn)閥門的關(guān)閉和開啟。

4、性能測試

通過試驗測試，帶先導球閥的截止閥開啟時間10～15s，關(guān)閉時間10～20s，開啟壓力0.01MPa，對于電動控制閥門，利用先導技術(shù)，以3～5V直流電機可以實現(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，維護方便的特點。

5、結(jié)語

帶先導球閥的截止閥是一種新型的截止閥。其核心技術(shù)是合理確定其導流管直徑與閥瓣底孔孔徑的比值，該比值決定了閥瓣的動作性能和動作能耗。若比值遠大于1，則配置的先導球閥規(guī)格就大，驅(qū)動能耗就會上升。若比值等于或小于1，則閥門不能維持開啟狀態(tài)。同時，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確定閥門的開啟壓力和啟閉時間。