新型帶先導球閥的截止閥的原理與性能
1、概述
目(mu)前,國內的(de)(de)截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)(fa)大多采(cai)用(yong)手(shou)輪(lun)或(huo)電(dian)動(dong)(dong)裝(zhuang)置驅動(dong)(dong)。采(cai)用(yong)手(shou)輪(lun)驅動(dong)(dong)截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)(fa)開(kai)啟(qi)或(huo)關(guan)閉(bi)時,動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)緩慢,勞動(dong)(dong)強(qiang)度大,自動(dong)(dong)化程度低,不利于閥(fa)(fa)(fa)門(men)的(de)(de)集成控制,且易造成由于誤(wu)操(cao)作(zuo)(zuo)引起的(de)(de)安(an)(an)全事故(gu)。采(cai)用(yong)普通電(dian)動(dong)(dong)裝(zhuang)置開(kai)啟(qi)和(he)關(guan)閉(bi)截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)(fa)時,機(ji)構龐大,能(neng)(neng)耗(hao)大,成本高,應(ying)用(yong)在輸油或(huo)化工易燃易爆流(liu)體的(de)(de)管路上時,不便維修(xiu)且存在事故(gu)隱患(huan)。因(yin)此研制了新型帶先導球閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)(fa)。該閥(fa)(fa)(fa)能(neng)(neng)夠達到普通截(jie)止(zhi)(zhi)閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)基本功能(neng)(neng),具有操(cao)作(zuo)(zuo)靈(ling)活省力、精度高、動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)快、不銹蝕、安(an)(an)裝(zhuang)簡單、使用(yong)壽命長和(he)維護方便等優點。
2、閥門結構
帶先(xian)導(dao)(dao)球閥(fa)的截止閥(fa)有(you)手動(dong)(dong)控制(zhi)和(he)電動(dong)(dong)控制(zhi)兩種類型。手動(dong)(dong)帶先(xian)導(dao)(dao)球閥(fa)的截止閥(fa)(圖1)由閥(fa)體(ti)、閥(fa)瓣(ban)(ban)、閥(fa)蓋(gai)、導(dao)(dao)向套、密封圈、彈簧(huang)和(he)導(dao)(dao)流管等零(ling)部件組成。閥(fa)瓣(ban)(ban)呈直(zhi)圓(yuan)筒形,閥(fa)瓣(ban)(ban)底(di)部有(you)底(di)孔(kong),閥(fa)體(ti)下部設有(you)排污孔(kong),該孔(kong)安(an)裝有(you)密封螺母。閥(fa)瓣(ban)(ban)底(di)孔(kong)的孔(kong)徑(jing)小于導(dao)(dao)流管的內徑(jing),閥(fa)瓣(ban)(ban)上部有(you)壓環。
帶(dai)先導(dao)球(qiu)閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)截(jie)止閥(fa)(fa)(fa)無手輪(lun)、閥(fa)(fa)(fa)桿和內升降螺(luo)母(mu),將(jiang)導(dao)向(xiang)(xiang)塊與(yu)導(dao)向(xiang)(xiang)槽(cao)改為(wei)導(dao)向(xiang)(xiang)套,將(jiang)盤形(xing)(xing)閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)改為(wei)類(lei)缽(bo)(bo)體形(xing)(xing)閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban),并在(zai)底部開閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)孔(kong)(kong),將(jiang)閥(fa)(fa)(fa)蓋原(yuan)閥(fa)(fa)(fa)桿孔(kong)(kong)改為(wei)導(dao)流孔(kong)(kong),因增加(jia)壓(ya)環(huan)、密封圈(quan)和將(jiang)閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)改為(wei)類(lei)缽(bo)(bo)體,使上(shang)通流腔(qiang)分隔為(wei)上(shang)腔(qiang)、外腔(qiang)、內腔(qiang),在(zai)上(shang)腔(qiang)與(yu)外腔(qiang)的(de)(de)外部加(jia)設(she)有(you)導(dao)流管與(yu)不銹鋼手動球(qiu)閥(fa)(fa)(fa),在(zai)蓋板與(yu)閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)底的(de)(de)中心部加(jia)設(she)彈簧,閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)上(shang)部加(jia)設(she)壓(ya)緊密封圈(quan)的(de)(de)壓(ya)環(huan),在(zai)外腔(qiang)的(de)(de)壁(bi)上(shang)開有(you)放水孔(kong)(kong)。對于電(dian)動控制的(de)(de)截(jie)止閥(fa)(fa)(fa),只需將(jiang)先導(dao)控制的(de)(de)手動球(qiu)閥(fa)(fa)(fa)用3～5V直(zhi)流電(dian)機驅動即可。
3、工作原(yuan)理
由伯努利(li)方程可知,當流(liu)(liu)體(ti)(ti)流(liu)(liu)動(dong)斷面(mian)發(fa)生(sheng)變化時,包括斷面(mian)收縮和擴張等,流(liu)(liu)體(ti)(ti)會(hui)產生(sheng)流(liu)(liu)動(dong)阻力,相應的(de)流(liu)(liu)體(ti)(ti)壓(ya)力會(hui)下降。帶先導球閥的(de)截止閥即為一種壓(ya)差(cha)閥門(men),利(li)用(yong)介質自身的(de)壓(ya)力為動(dong)力、利(li)用(yong)壓(ya)差(cha)推動(dong)閥瓣完成閥瓣的(de)啟閉(bi),使得采用(yong)較小的(de)啟閉(bi)閥完成相對(dui)大閥門(men)的(de)啟閉(bi)。
假定先導(dao)閥(fa)門的(de)初(chu)始狀態(tai)為關閉(bi)(bi),導(dao)流管不通。由于閥(fa)瓣底部與進(jin)口(kou)相通,此時進(jin)口(kou)壓力(li)和(he)閥(fa)瓣內壓力(li)一(yi)致(zhi),則閥(fa)瓣在(zai)自重以及彈簧力(li)的(de)作用下(xia)下(xia)落(luo)與閥(fa)座閉(bi)(bi)合,截止閥(fa)處在(zai)關閉(bi)(bi)狀態(tai)。
當打開(kai)(kai)先(xian)導(dao)閥(fa)門,閥(fa)瓣(ban)與出口(kou)相通(tong),水(shui)(shui)外流,此(ci)時上(shang)部水(shui)(shui)壓下降(兩者壓力(li)(li)相等(deng),均(jun)為(wei)P2),由于(yu)(yu)進(jin)口(kou)壓力(li)(li)P1與出口(kou)壓力(li)(li)P2存(cun)在壓力(li)(li)差,則進(jin)口(kou)壓力(li)(li)P1將閥(fa)瓣(ban)頂起,打開(kai)(kai)閥(fa)門。由于(yu)(yu)導(dao)流管直徑(jing)大(da)于(yu)(yu)底孔(kong)(kong)的孔(kong)(kong)徑(jing),因(yin)此(ci),即使有閥(fa)瓣(ban)底孔(kong)(kong)的存(cun)在,進(jin)口(kou)管的壓力(li)(li)P1始(shi)終大(da)于(yu)(yu)閥(fa)瓣(ban)內(nei)的壓力(li)(li)(抵消閥(fa)瓣(ban)自重和彈簧力(li)(li)的作(zuo)用(yong)),因(yin)而閥(fa)瓣(ban)不(bu)會下落,而保持全通(tong)開(kai)(kai)啟,從而保證最大(da)通(tong)量的流體(ti)(ti)通(tong)過。
當關(guan)閉先導(dao)閥(fa)門,閥(fa)瓣(ban)(ban)與出口斷開。經(jing)過(guo)一定(ding)時間后(hou),流入進口的水(shui)經(jing)閥(fa)瓣(ban)(ban)底(di)孔注(zhu)入閥(fa)瓣(ban)(ban)的內腔,至兩(liang)者壓力平衡時,在(zai)閥(fa)瓣(ban)(ban)重力及彈簧力作用下,閥(fa)瓣(ban)(ban)再次與閥(fa)座閉合,閥(fa)門關(guan)閉。需要放水(shui)時,可以(yi)通過(guo)閥(fa)體上的放水(shui)孔將水(shui)排放干凈,從而保(bao)證水(shui)不結冰(bing),閥(fa)門不生銹。如此循(xun)環往復,即可實現閥(fa)門的關(guan)閉和(he)開啟(qi)。
4、性能(neng)測試(shi)
通過(guo)試驗(yan)測試,帶先導球閥(fa)的(de)截止閥(fa)開(kai)啟時間(jian)10～15s,關閉(bi)時間(jian)10～20s,開(kai)啟壓力0.01MPa,對(dui)于電動控(kong)制閥(fa)門(men)(men)(men),利用先導技術,以3～5V直流(liu)電機可以實現閥(fa)門(men)(men)(men)的(de)開(kai)啟和關閉(bi),其(qi)電耗約為普通電控(kong)閥(fa)門(men)(men)(men)的(de)2%。該閥(fa)具有結構緊湊,密封性(xing)能(neng)好(hao),操作省力,維(wei)護方便的(de)特(te)點。
5、結語
帶(dai)先(xian)導球閥(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)截(jie)止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)是一種(zhong)新型的(de)(de)(de)截(jie)止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)。其核心技術(shu)是合理確(que)定其導流管直徑(jing)與(yu)閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)(ban)底孔(kong)(kong)孔(kong)(kong)徑(jing)的(de)(de)(de)比值(zhi),該比值(zhi)決定了閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)(ban)的(de)(de)(de)動作性能(neng)和動作能(neng)耗。若比值(zhi)遠(yuan)大(da)于(yu)(yu)1,則配置(zhi)的(de)(de)(de)先(xian)導球閥(fa)(fa)(fa)規格就大(da),驅動能(neng)耗就會上升。若比值(zhi)等于(yu)(yu)或小于(yu)(yu)1,則閥(fa)(fa)(fa)門(men)不能(neng)維持開(kai)啟(qi)狀態。同時(shi)(shi),可(ke)以利用(yong)調整(zheng)閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)(ban)的(de)(de)(de)自重、彈簧的(de)(de)(de)彈力以及閥(fa)(fa)(fa)瓣(ban)(ban)的(de)(de)(de)底孔(kong)(kong)大(da)小來確(que)定閥(fa)(fa)(fa)門(men)的(de)(de)(de)開(kai)啟(qi)壓力和啟(qi)閉時(shi)(shi)間。
