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(qiáng)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(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,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、動作快、不銹蝕、安裝簡單、使用壽命長和維護(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控制和電動控制兩種類型。手動帶先導(dǎo)球閥的截止閥由閥體、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。對于電動控制的截止閥,只需將先導(dǎo)控制的手動球閥用3～5V直流電機(jī)驅(qū)動即可。
3、工作原理
由伯努利方程可知,當(dāng)流體流動斷面發(fā)生變化時,包括斷面收縮和擴(kuò)張等,流體會產(chǎn)生流動阻力,相應(yīng)的流體壓力會下降。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(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）,因而閥瓣不會下落,而保持全通開啟,從而保證zui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,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(fù),即可實(shí)現(xiàn)閥門的關(guān)閉和開啟。
4、性能測試
通過試驗(yàn)測試,帶先導(dǎo)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(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
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作性能和動作能耗。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。
參考文獻(xiàn)：
〔1〕陸培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊〔M〕.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
〔2〕王秀蘭,關(guān)正亞.截止閥傳動裝置與結(jié)構(gòu)改進(jìn)〔J〕.輕工機(jī)械,1996（3）:69-70.
〔3〕楊源泉.閥門設(shè)計(jì)手冊〔M〕.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1992.
〔4〕武萬才.介質(zhì)開動的新型截止閥〔J〕.發(fā)電設(shè)備,1998（1）.
〔5〕王德洪.帶先導(dǎo)電控球閥的截止閥〔P〕.中國:200710004645.2,2007-01-13.
〔6〕蔡仁良,顧伯勤,宋鵬云.過程裝備密封技術(shù)〔M〕.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.135-147.
〔7〕黃衛(wèi)星,陳文梅.工程流體力學(xué)〔M〕.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.60-65.
〔8〕陳潤泰,許琨.檢測技術(shù)與智能儀表〔M〕.長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,2005.
