圆柱形旋塞阀的种类与结构特点

2020-05-03 真空技术网整理 阀门手册

  圆柱形旋塞阀有一个整体旋塞在一个紧配合的圆柱形阀体里旋转。如果是采用直接的金属-金属密封,则需要相当大的力矩来驱动旋塞阀。也可以在阀体的密封面或者旋塞的外表面涂层以减少摩擦并提高密封能力。典型的涂层包括PTFE、RislanTM和陶瓷。旋塞是硬面的,可以减少摩擦和腐蚀。可以在旋塞和阀体之间安装一个PTFE的套筒来密封和减小摩擦。磨损后的套筒可以很容易被更换。

  旋塞阀的使用在一定程度上要看阀塞与阀体之间产生密封的情况。圆柱形旋塞阀通常使用四种密封方法来实现密封,即利用密封剂,利用旋塞膨胀、使用O形圈或使用偏心旋塞楔入阀座。

一、油封圆柱形旋塞阀

  油封圆柱形旋塞阀(图1)的密封靠旋塞与阀体之间的密封脂来实现。密封脂是用注脂机或注脂枪经阀杆、旋塞杆加注到密封面。因此,当阀门在使用时,就可通过注射补充密封脂来有效地弥补其密封的不足。

  由于密封面在阀门全开位置时被保护而不与流动介质接触,同时密封面即便磨损又可通过油封实现密封,所以油封式旋塞阀特别适用于磨蚀性介质。但是油封式旋塞阀不宜用于节流工况。这是因为节流时会从漏出的密封面上冲掉密封脂,这样阀门每次关闭时,都要对阀座的密封进行恢复。

  该阀的缺点是对密封脂的添加需要人工操作,采用自动注射密封脂虽能克服这一问题,但需增加装填设备的费用。一旦由于缺乏保养或由于密封脂选型不合适,或者在密封之间产生了结晶使旋塞不能在阀体中转动时,就必须对阀门进行清理和维修。

油封圆柱形旋塞阀

图1 油封圆柱形旋塞阀

二、膨胀圆柱形旋塞阀

  图2与图3所示圆柱形旋塞阀的密封是靠压紧螺母或旋塞对阀座的膨胀来实现的。

  图2所示的旋塞阀有一填料套筒,它用压紧螺母紧固于阀体上。填料通常由压缩石棉或聚四氟乙烯制成。如果阀门泄漏,需要再次压紧填料以实现密封,则必须在阀门关闭位置进行,以防止填料进入流道内。这种阀门的尺寸较小,但可以用于较高压力和高温度工况。其典型应用是对压力表和液面计进行隔离。

带有压紧螺母的圆柱形旋塞阀

图2 带有压紧螺母的圆柱形旋塞阀

1—阀体;2—压紧螺母;3—旋塞;4—填料

  图3中所示阀门的旋塞被分为两个部分,并有一个在外部可进行调节的楔块将其撑开。阀门的密封由镶入两个旋塞表面的狭窄PTFE环来实现。由于这种特殊的结构使得这种阀门也可实现双重截断和泄放。

膨胀圆柱形旋塞阀

图3 膨胀圆柱形旋塞阀

  这种阀门特别适用于要求使用不锈钢和其他贵重合金来制造阀门的场合中,能够用于处理泥浆,但不适用于磨蚀性介质。黏度很高的介质容易使楔紧机构不易操作。但是在使用条件限制的范围之内,将该阀门用于频繁操作的场合是非常可靠的。

三、O形圈密封圆柱形旋塞阀

秒速飞艇官网   图4所示旋塞阀是用O形圈密封的圆柱形旋塞阀。O形圈镶嵌于旋塞的止口上,组成旋塞的密封圈。当阀门关闭时,介质经上游O形圈流入旋塞与阀体间的腔室里,并迫使下游O形圈与旋塞和阀体密封副紧密接触,从而形成密封。

秒速飞艇官网   此类阀门主要用于高压液压系统中。但是,只要弹性O形圈的材料与介质相适应,也可以用于其他场合。

O形圈密封圆柱形旋塞阀

图4 O形圈密封圆柱形旋塞阀

四、弹性座封偏心圆柱形旋塞阀

  1、结构形式

  弹性座封偏心圆柱形旋塞阀(图5)是一种新型结构的旋塞阀,该阀采用弹性座封偏心结构。旋塞为曲轴式,表面全部包覆橡胶;阀座用耐蚀合金堆焊;与旋塞密封面中心有一定偏心距;流道的过流截面为矩形。

偏心旋塞阀

图5 偏心旋塞阀

秒速飞艇官网 1—阀体;2—旋塞;3—止推垫片;4—阀盖;5—填料; 6—垫片;7—压盖;8—支架;9—蜗轮

  2、工作原理

  该种弹性座封偏心结构,曲轴式旋塞不仅有足够的强度来承受高压和传递转矩,而且在阀门全开时可巧妙地避开流道,获得较大的过流面积;表面包覆的橡胶,采用热硫化模压的成形工艺,保证了橡胶与内部金属骨架的牢固黏合,光滑流畅的外表面,准确尺寸的密封面,提高了阀门的耐蚀性能和使用寿命、密封的可靠性和互换性;耐蚀合金堆焊的阀座,密封面接触面积小,与旋塞密封面中心有一定偏心距,确保密封的零泄漏效果,可降低阀门启闭操作力矩,并延长了使用寿命;矩形的过流截面,使阀门用于调节装置时,可获得理想的线性调节特性。

  弹性座封偏心旋塞阀的关闭和开启,是通过旋塞和阀体的偏心运动来实现的。旋塞相对阀体有一个偏心距,阀体上的阀座相对旋塞体的回转中心也有一个偏心距。当旋塞体旋转90°从全开到全闭位置时,旋塞体的密封面就和阀座贴合,从而达到阀门关闭,实现密封目的。

  当阀门处于打开位置时[图5(a)],整个旋塞体离开通道,流体全流量通过,这时通流能力最大,流阻最小。

秒速飞艇官网   当阀门处于调节位置时[图5(b)],旋塞的一部分挡住了通道,流通面积改变,从而使流量得到调节。由于偏心运动,使旋塞在旋转时不与阀座、阀体接触,无磨损,无卡住现象,这一特性特别适合作为自动控制阀。

秒速飞艇官网   当阀门处于关闭位置时[图5(c)],旋塞和阀座接触,由于偏心运动,使旋塞与阀座的密封比压随着输入力矩和介质压力的增加而增加,密封可靠性大大提高。

圆柱形旋塞阀的种类与结构特点

图6 工作原理

  3、性能特点

  弹性座封偏心旋塞阀,对传统旋塞阀和半球阀进行了诸多改进,确保产品可靠的使用功能,从下述性能特点中,可以了解到该阀先进的功能和结构设计。

  a、弹性座封结构。弹性旋塞与耐蚀阀座形成的密封结构,确保阀门密封可靠,实现零泄漏。克服了传统旋塞阀和半球阀金属密封易泄漏的缺陷。

  b、偏心密封设计。操作力只作用在阀门密封面接触或脱离的极短行程内,并且随工作压力的降低而迅速减小,密封面无磨损可自动补偿。解决了传统旋塞阀和球阀由于密封面全行程强制挤压,需要较大持久操作力且密封面磨损严重的问题。

  c、整体包胶旋塞。全部口径范围的整体旋塞均采用最新硫化工艺,外表面全部用高性能橡胶包覆,密封弹性佳,耐流体腐蚀和高速流体的冲蚀。克服了传统旋塞阀裸露的金属旋塞和半球阀分离式的球芯,容易受到流体腐蚀的缺陷。

  d、特种耐蚀阀座。不锈钢或纯镍堆焊的阀座与阀体结合牢固,耐固体颗粒的磨损、腐蚀介质的破坏和高速流体的冲蚀。密封件的可互换性高,仅更换阀门旋塞即可继续使用。克服了半球阀浮动式阀座密封件互换性差,后期维护困难的缺点。

  e、矩形直通流道。直通流道,流体水头损失小;矩形截面,可作为手动、电动及气动调节阀使用,流量线性调节特性非常好。克服了传统球阀和半球阀用作调节阀时,其圆形截面的线性调节特性不理想的问题。

  f、一体式弓形阀轴。阀轴与旋塞整体铸造成形,传动强度和刚度高。弓形阀轴设计,在阀门全开时可避开流道,导流效果显著。重量较传统旋塞阀和半球阀轻。

  g、可拆卸阀盖。阀盖与阀体通过螺栓连接,阀门只需拆下阀盖螺栓即可在管道上维护。传统球阀为对开式或筒状阀体,当阀门出现故障时,必须将阀门整体从管道上拆下方可维护。

秒速飞艇官网   h、高强度承压壳体。阀体、阀盖等承压壳体采用高强度球墨铸铁,承压强度和刚度高,比传统旋塞阀和半球阀的灰铸铁重量轻,运输吊装便利。同时作为密封面堆焊基体,与密封面堆焊材料结合工艺性好。

  i、高速介质。高性能球墨铸铁壳体、密封橡胶及堆焊阀座,适用于高速流体的冲蚀。介质使用温度可达-50~135℃,特别适用于各种冷、热水场合。

  j、耐蚀表面处理。可根据介质的腐蚀性及工作环境,灵活选择对应的表面防腐处理方案,确保在各种恶劣工况下的长久使用寿命。

秒速飞艇官网   4、应用范围

  弹性座封偏心旋塞阀因其偏心设计、不锈钢或纯镍堆焊的阀座、整体包胶旋塞,使得其耐蚀性、密封性极好,使用寿命、可靠性比传统部分回转阀门要长很多。因此,该阀作为传统旋塞阀和半球阀的理想升级产品,特别适合于工业污水、城市污水、泥浆和含固量高的介质的场合,目前在美国、德国和意大利等欧美发达国家的污水处理和其他工业系统已得到广泛应用。

  若弹性座封偏心旋塞阀用于清水管道系统中,其安装方式可以垂直也可以水平。

  在原水、污水系统里,旋塞阀必须要水平安装,使旋塞的轴线在垂直方向,并保证操作装置在上方,这样,在开启旋塞阀时,旋塞不会被沉于底部的杂质阻止或刮伤,另外杂质若沉积在阀体的底部,当旋塞在节流调节状态时,由于介质流速高,杂质易于冲出。

  对于清水,阀门安装方向应为正向,即阀座与流体方向相对。若流体内含有固体、可沉积的颗粒,则应优先考虑阀门的轴线为水平方向安装。即在水平管线上,若打开阀门,旋塞应位于水平管道的顶部;在竖直管线上,若关闭阀门,旋塞应位于上部。

  旋塞阀可以正向或反向安装,流体介质和阀门所处的位置决定阀门的安装方向。由于偏心密封结构,旋塞阀承受反向压力的能力受到限制,正常情况下只保证正向密封性能。

  弹性座封偏心旋塞阀的直通流道,使流体水头损失小,在相同的流量下旋塞阀的压力损失最小,能耗最低,且随着阀门通径的增大这一优点更加明显。弹性座封偏心旋塞阀的矩形截面,可获得理想的线性流量调节特性,阀门的驱动方式可以配置电动、气动或液动装置,以便实现自动控制。

秒速飞艇官网   例如,弹性座封偏心旋塞阀可用于泵出口控制阀,兼有防止回流、防止水锤和调节流量的功能。当泵启动时,阀逐渐开大,流量输出慢慢增加,不容易造成水锤,损坏系统上的设备。当泵关闭时,先关阀,再停泵,可提供分段关闭,控制阀能与泵的关闭保持同步,防止水流回流产生水锤。利用旋塞阀的调流和截流作用,可根据管理需要调节管路的送水量。

  弹性座封偏心旋塞阀,是一种新型的旋塞阀,作为管路的调节或截流装置,已在城市污水、工业污水、泥浆及清水等场合得到广泛应用。