新型帶先導球閥的截止閥的原理與性能
1、概述
目(mu)前,國(guo)內的截(jie)止閥大(da)多采(cai)用(yong)手輪或電(dian)動(dong)(dong)裝置驅動(dong)(dong)。采(cai)用(yong)手輪驅動(dong)(dong)截(jie)止閥開啟或關(guan)閉時,動(dong)(dong)作(zuo)緩(huan)慢,勞動(dong)(dong)強(qiang)度(du)(du)大(da),自動(dong)(dong)化程度(du)(du)低(di),不(bu)利于(yu)閥門的集成(cheng)控(kong)制(zhi),且易造成(cheng)由于(yu)誤操作(zuo)引起的安(an)全事故(gu)。采(cai)用(yong)普通(tong)電(dian)動(dong)(dong)裝置開啟和(he)關(guan)閉截(jie)止閥時,機(ji)構龐大(da),能(neng)耗大(da),成(cheng)本(ben)高,應用(yong)在輸油或化工易燃易爆流體(ti)的管路上時,不(bu)便(bian)維修且存在事故(gu)隱(yin)患。因(yin)此(ci)研制(zhi)了新型帶先導球閥的截(jie)止閥。該(gai)閥能(neng)夠達(da)到普通(tong)截(jie)止閥的基本(ben)功能(neng),具有操作(zuo)靈活省力(li)、精(jing)度(du)(du)高、動(dong)(dong)作(zuo)快、不(bu)銹蝕、安(an)裝簡單(dan)、使用(yong)壽命長和(he)維護方便(bian)等優點。
2、閥(fa)門結構(gou)
帶先(xian)(xian)導(dao)球閥的截止閥有(you)手(shou)動(dong)控(kong)制和電動(dong)控(kong)制兩種類型。手(shou)動(dong)帶先(xian)(xian)導(dao)球閥的截止閥(圖1)由閥體(ti)、閥瓣、閥蓋(gai)、導(dao)向套、密封圈(quan)、彈簧和導(dao)流管等零部(bu)件組(zu)成。閥瓣呈直圓筒形,閥瓣底(di)部(bu)有(you)底(di)孔(kong),閥體(ti)下部(bu)設有(you)排污(wu)孔(kong),該孔(kong)安裝有(you)密封螺母(mu)。閥瓣底(di)孔(kong)的孔(kong)徑小于(yu)導(dao)流管的內徑,閥瓣上部(bu)有(you)壓環。
帶先(xian)導(dao)(dao)球(qiu)閥(fa)的截(jie)(jie)止閥(fa)無手輪、閥(fa)桿和內升降螺母(mu),將(jiang)(jiang)導(dao)(dao)向(xiang)塊與導(dao)(dao)向(xiang)槽改為(wei)(wei)導(dao)(dao)向(xiang)套,將(jiang)(jiang)盤(pan)形(xing)閥(fa)瓣(ban)(ban)改為(wei)(wei)類缽(bo)體(ti)形(xing)閥(fa)瓣(ban)(ban),并在(zai)底部(bu)(bu)開(kai)閥(fa)瓣(ban)(ban)孔,將(jiang)(jiang)閥(fa)蓋(gai)原(yuan)閥(fa)桿孔改為(wei)(wei)導(dao)(dao)流孔,因(yin)增加壓環、密封圈和將(jiang)(jiang)閥(fa)瓣(ban)(ban)改為(wei)(wei)類缽(bo)體(ti),使(shi)上(shang)(shang)通(tong)流腔(qiang)(qiang)(qiang)分隔(ge)為(wei)(wei)上(shang)(shang)腔(qiang)(qiang)(qiang)、外腔(qiang)(qiang)(qiang)、內腔(qiang)(qiang)(qiang),在(zai)上(shang)(shang)腔(qiang)(qiang)(qiang)與外腔(qiang)(qiang)(qiang)的外部(bu)(bu)加設(she)有(you)導(dao)(dao)流管與不銹鋼手動球(qiu)閥(fa),在(zai)蓋(gai)板(ban)與閥(fa)瓣(ban)(ban)底的中心部(bu)(bu)加設(she)彈簧,閥(fa)瓣(ban)(ban)上(shang)(shang)部(bu)(bu)加設(she)壓緊密封圈的壓環,在(zai)外腔(qiang)(qiang)(qiang)的壁上(shang)(shang)開(kai)有(you)放水孔。對于電動控制的截(jie)(jie)止閥(fa),只需將(jiang)(jiang)先(xian)導(dao)(dao)控制的手動球(qiu)閥(fa)用3～5V直流電機驅動即(ji)可(ke)。
3、工作原理
由伯努利(li)(li)方程可知,當流(liu)體(ti)(ti)流(liu)動斷面發生變化時,包(bao)括斷面收縮和擴張等,流(liu)體(ti)(ti)會產生流(liu)動阻力,相應的流(liu)體(ti)(ti)壓力會下(xia)降(jiang)。帶先導球閥(fa)(fa)(fa)(fa)的截止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)即為一(yi)種壓差閥(fa)(fa)(fa)(fa)門,利(li)(li)用介(jie)質自身的壓力為動力、利(li)(li)用壓差推動閥(fa)(fa)(fa)(fa)瓣完成閥(fa)(fa)(fa)(fa)瓣的啟(qi)閉,使(shi)得采用較小(xiao)的啟(qi)閉閥(fa)(fa)(fa)(fa)完成相對(dui)大(da)閥(fa)(fa)(fa)(fa)門的啟(qi)閉。
假定先導閥門的(de)初始狀態為關閉(bi),導流管不通。由于閥瓣底部與(yu)進(jin)口相通,此時進(jin)口壓(ya)力和(he)閥瓣內壓(ya)力一致,則(ze)閥瓣在(zai)自(zi)重以及(ji)彈簧力的(de)作用(yong)下下落與(yu)閥座閉(bi)合,截止閥處在(zai)關閉(bi)狀態。
當打開(kai)先導(dao)閥(fa)(fa)門,閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)與(yu)出口(kou)相通(tong),水外流,此時(shi)上(shang)部(bu)水壓下(xia)降(jiang)(兩者(zhe)壓力(li)(li)相等,均為(wei)P2),由于(yu)(yu)進口(kou)壓力(li)(li)P1與(yu)出口(kou)壓力(li)(li)P2存在壓力(li)(li)差,則進口(kou)壓力(li)(li)P1將(jiang)閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)頂(ding)起(qi),打開(kai)閥(fa)(fa)門。由于(yu)(yu)導(dao)流管直徑(jing)大于(yu)(yu)底孔的孔徑(jing),因此,即使有閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)底孔的存在,進口(kou)管的壓力(li)(li)P1始終大于(yu)(yu)閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)內(nei)的壓力(li)(li)(抵消閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)自重(zhong)和彈簧力(li)(li)的作用),因而(er)閥(fa)(fa)瓣(ban)(ban)不(bu)會(hui)下(xia)落,而(er)保(bao)持全通(tong)開(kai)啟,從(cong)而(er)保(bao)證最大通(tong)量的流體(ti)通(tong)過(guo)。
當關閉先(xian)導閥(fa)(fa)門,閥(fa)(fa)瓣(ban)與出口斷開(kai)。經過(guo)一定時間后(hou),流入進口的水(shui)(shui)經閥(fa)(fa)瓣(ban)底孔注入閥(fa)(fa)瓣(ban)的內腔,至兩(liang)者壓力(li)(li)平(ping)衡(heng)時,在閥(fa)(fa)瓣(ban)重(zhong)力(li)(li)及彈簧力(li)(li)作用下,閥(fa)(fa)瓣(ban)再次與閥(fa)(fa)座閉合,閥(fa)(fa)門關閉。需要放水(shui)(shui)時,可以(yi)通過(guo)閥(fa)(fa)體上的放水(shui)(shui)孔將(jiang)水(shui)(shui)排(pai)放干凈,從而保證水(shui)(shui)不結冰(bing),閥(fa)(fa)門不生銹(xiu)。如此(ci)循環往復,即可實現閥(fa)(fa)門的關閉和開(kai)啟。
4、性能(neng)測試
通過(guo)試驗測試,帶先導(dao)球閥(fa)(fa)的截止閥(fa)(fa)開(kai)啟(qi)時間(jian)10～15s,關(guan)閉時間(jian)10～20s,開(kai)啟(qi)壓(ya)力0.01MPa,對于電(dian)動控(kong)制閥(fa)(fa)門(men),利(li)用(yong)先導(dao)技(ji)術,以(yi)3～5V直流電(dian)機(ji)可(ke)以(yi)實現閥(fa)(fa)門(men)的開(kai)啟(qi)和關(guan)閉,其電(dian)耗約為普通電(dian)控(kong)閥(fa)(fa)門(men)的2%。該閥(fa)(fa)具有結構緊湊,密封性能好,操(cao)作省力,維護方便(bian)的特點(dian)。
5、結(jie)語
帶(dai)先(xian)導球(qiu)閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)截(jie)止閥(fa)(fa)是一種(zhong)新型的(de)(de)(de)截(jie)止閥(fa)(fa)。其(qi)核(he)心(xin)技術是合理確定其(qi)導流(liu)管直徑與閥(fa)(fa)瓣(ban)底(di)孔孔徑的(de)(de)(de)比(bi)值(zhi),該比(bi)值(zhi)決定了閥(fa)(fa)瓣(ban)的(de)(de)(de)動作性能(neng)和(he)動作能(neng)耗。若(ruo)比(bi)值(zhi)遠大于(yu)1,則配置的(de)(de)(de)先(xian)導球(qiu)閥(fa)(fa)規格(ge)就大,驅動能(neng)耗就會上升。若(ruo)比(bi)值(zhi)等于(yu)或小(xiao)于(yu)1,則閥(fa)(fa)門(men)不(bu)能(neng)維持開(kai)啟(qi)狀態。同時,可(ke)以利用調整閥(fa)(fa)瓣(ban)的(de)(de)(de)自(zi)重、彈簧(huang)的(de)(de)(de)彈力(li)以及閥(fa)(fa)瓣(ban)的(de)(de)(de)底(di)孔大小(xiao)來(lai)確定閥(fa)(fa)門(men)的(de)(de)(de)開(kai)啟(qi)壓力(li)和(he)啟(qi)閉(bi)時間。
