圓柱形旋塞閥的種類(lèi)與結構特點(diǎn)

　　圓柱形旋塞閥有一個(gè)整體旋塞在一個(gè)緊配合的圓柱形閥體里旋轉。如果是采用直接的金屬-金屬密封，則需要相當大的力矩來(lái)驅動(dòng)旋塞閥。也可以在閥體的密封面或者旋塞的外表面涂層以減少摩擦并提高密封能力。典型的涂層包括PTFE、RislanTM和陶瓷。旋塞是硬面的，可以減少摩擦和腐蝕�？梢栽谛�塞和閥體之間安裝一個(gè)PTFE的套筒來(lái)密封和減小摩擦。磨損后的套筒可以很容易被更換。

　　旋塞閥的使用在一定程度上要看閥塞與閥體之間產(chǎn)生密封的情況。圓柱形旋塞閥通常使用四種密封方法來(lái)實(shí)現密封，即利用密封劑，利用旋塞膨脹、使用O形圈或使用偏心旋塞楔入閥座。

一、油封圓柱形旋塞閥

　　油封圓柱形旋塞閥(圖1)的密封靠旋塞與閥體之間的密封脂來(lái)實(shí)現。密封脂是用注脂機或注脂槍經(jīng)閥桿、旋塞桿加注到密封面。因此，當閥門(mén)在使用時(shí)，就可通過(guò)注射補充密封脂來(lái)有效地彌補其密封的不足。

　　由于密封面在閥門(mén)全開(kāi)位置時(shí)被保護而不與流動(dòng)介質(zhì)接觸，同時(shí)密封面即便磨損又可通過(guò)油封實(shí)現密封，所以油封式旋塞閥特別適用于磨蝕性介質(zhì)。但是油封式旋塞閥不宜用于節流工況。這是因為節流時(shí)會(huì )從漏出的密封面上沖掉密封脂，這樣閥門(mén)每次關(guān)閉時(shí)，都要對閥座的密封進(jìn)行恢復。

　　該閥的缺點(diǎn)是對密封脂的添加需要人工操作，采用自動(dòng)注射密封脂雖能克服這一問(wèn)題，但需增加裝填設備的費用。一旦由于缺乏保養或由于密封脂選型不合適，或者在密封之間產(chǎn)生了結晶使旋塞不能在閥體中轉動(dòng)時(shí)，就必須對閥門(mén)進(jìn)行清理和維修。

圖1 油封圓柱形旋塞閥

二、膨脹圓柱形旋塞閥

　　圖2與圖3所示圓柱形旋塞閥的密封是靠壓緊螺母或旋塞對閥座的膨脹來(lái)實(shí)現的。

　　圖2所示的旋塞閥有一填料套筒，它用壓緊螺母緊固于閥體上。填料通常由壓縮石棉或聚四氟乙烯制成。如果閥門(mén)泄漏，需要再次壓緊填料以實(shí)現密封，則必須在閥門(mén)關(guān)閉位置進(jìn)行，以防止填料進(jìn)入流道內。這種閥門(mén)的尺寸較小，但可以用于較高壓力和高溫度工況。其典型應用是對壓力表和液面計進(jìn)行隔離。

圖2 帶有壓緊螺母的圓柱形旋塞閥

1—閥體；2—壓緊螺母；3—旋塞；4—填料

　　圖3中所示閥門(mén)的旋塞被分為兩個(gè)部分，并有一個(gè)在外部可進(jìn)行調節的楔塊將其撐開(kāi)。閥門(mén)的密封由鑲入兩個(gè)旋塞表面的狹窄PTFE環(huán)來(lái)實(shí)現。由于這種特殊的結構使得這種閥門(mén)也可實(shí)現雙重截斷和泄放。

圖3 膨脹圓柱形旋塞閥

　　這種閥門(mén)特別適用于要求使用不銹鋼和其他貴重合金來(lái)制造閥門(mén)的場(chǎng)合中，能夠用于處理泥漿，但不適用于磨蝕性介質(zhì)。黏度很高的介質(zhì)容易使楔緊機構不易操作。但是在使用條件限制的范圍之內，將該閥門(mén)用于頻繁操作的場(chǎng)合是非�？煽康�。

三、O形圈密封圓柱形旋塞閥

　　圖4所示旋塞閥是用O形圈密封的圓柱形旋塞閥。O形圈鑲嵌于旋塞的止口上，組成旋塞的密封圈。當閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，介質(zhì)經(jīng)上游O形圈流入旋塞與閥體間的腔室里，并迫使下游O形圈與旋塞和閥體密封副緊密接觸，從而形成密封。

　　此類(lèi)閥門(mén)主要用于高壓液壓系統中。但是，只要彈性O形圈的材料與介質(zhì)相適應，也可以用于其他場(chǎng)合。

圖4 O形圈密封圓柱形旋塞閥

四、彈性座封偏心圓柱形旋塞閥

　　1、結構形式

　　彈性座封偏心圓柱形旋塞閥(圖5)是一種新型結構的旋塞閥，該閥采用彈性座封偏心結構。旋塞為曲軸式，表面全部包覆橡膠；閥座用耐蝕合金堆焊；與旋塞密封面中心有一定偏心距；流道的過(guò)流截面為矩形。

圖5 偏心旋塞閥

1—閥體；2—旋塞；3—止推墊片；4—閥蓋；5—填料； 6—墊片；7—壓蓋；8—支架；9—蝸輪

　　2、工作原理

　　該種彈性座封偏心結構，曲軸式旋塞不僅有足夠的強度來(lái)承受高壓和傳遞轉矩，而且在閥門(mén)全開(kāi)時(shí)可巧妙地避開(kāi)流道，獲得較大的過(guò)流面積；表面包覆的橡膠，采用熱硫化模壓的成形工藝，保證了橡膠與內部金屬骨架的牢固黏合，光滑流暢的外表面，準確尺寸的密封面，提高了閥門(mén)的耐蝕性能和使用壽命、密封的可靠性和互換性；耐蝕合金堆焊的閥座，密封面接觸面積小，與旋塞密封面中心有一定偏心距，確保密封的零泄漏效果，可降低閥門(mén)啟閉操作力矩，并延長(cháng)了使用壽命；矩形的過(guò)流截面，使閥門(mén)用于調節裝置時(shí)，可獲得理想的線(xiàn)性調節特性。

　　彈性座封偏心旋塞閥的關(guān)閉和開(kāi)啟，是通過(guò)旋塞和閥體的偏心運動(dòng)來(lái)實(shí)現的。旋塞相對閥體有一個(gè)偏心距，閥體上的閥座相對旋塞體的回轉中心也有一個(gè)偏心距。當旋塞體旋轉90°從全開(kāi)到全閉位置時(shí)，旋塞體的密封面就和閥座貼合，從而達到閥門(mén)關(guān)閉，實(shí)現密封目的。

　　當閥門(mén)處于打開(kāi)位置時(shí)[圖5(a)]，整個(gè)旋塞體離開(kāi)通道，流體全流量通過(guò)，這時(shí)通流能力最大，流阻最小。

　　當閥門(mén)處于調節位置時(shí)[圖5(b)]，旋塞的一部分擋住了通道，流通面積改變，從而使流量得到調節。由于偏心運動(dòng)，使旋塞在旋轉時(shí)不與閥座、閥體接觸，無(wú)磨損，無(wú)卡住現象，這一特性特別適合作為自動(dòng)控制閥。

　　當閥門(mén)處于關(guān)閉位置時(shí)[圖5(c)]，旋塞和閥座接觸，由于偏心運動(dòng)，使旋塞與閥座的密封比壓隨著(zhù)輸入力矩和介質(zhì)壓力的增加而增加，密封可靠性大大提高。

圖6 工作原理

　　3、性能特點(diǎn)

　　彈性座封偏心旋塞閥，對傳統旋塞閥和半球閥進(jìn)行了諸多改進(jìn)，確保產(chǎn)品可靠的使用功能，從下述性能特點(diǎn)中，可以了解到該閥先進(jìn)的功能和結構設計。

　　a、彈性座封結構。彈性旋塞與耐蝕閥座形成的密封結構，確保閥門(mén)密封可靠，實(shí)現零泄漏�？朔�了傳統旋塞閥和半球閥金屬密封易泄漏的缺陷。

　　b、偏心密封設計。操作力只作用在閥門(mén)密封面接觸或脫離的極短行程內，并且隨工作壓力的降低而迅速減小，密封面無(wú)磨損可自動(dòng)補償。解決了傳統旋塞閥和球閥由于密封面全行程強制擠壓，需要較大持久操作力且密封面磨損嚴重的問(wèn)題。

　　c、整體包膠旋塞。全部口徑范圍的整體旋塞均采用最新硫化工藝，外表面全部用高性能橡膠包覆，密封彈性佳，耐流體腐蝕和高速流體的沖蝕�？朔�了傳統旋塞閥裸露的金屬旋塞和半球閥分離式的球芯，容易受到流體腐蝕的缺陷。

　　d、特種耐蝕閥座。不銹鋼或純鎳堆焊的閥座與閥體結合牢固，耐固體顆粒的磨損、腐蝕介質(zhì)的破壞和高速流體的沖蝕。密封件的可互換性高，僅更換閥門(mén)旋塞即可繼續使用�？朔�了半球閥浮動(dòng)式閥座密封件互換性差，后期維護困難的缺點(diǎn)。

　　e、矩形直通流道。直通流道，流體水頭損失��；矩形截面，可作為手動(dòng)、電動(dòng)及氣動(dòng)調節閥使用，流量線(xiàn)性調節特性非常好�？朔�了傳統球閥和半球閥用作調節閥時(shí)，其圓形截面的線(xiàn)性調節特性不理想的問(wèn)題。

　　f、一體式弓形閥軸。閥軸與旋塞整體鑄造成形，傳動(dòng)強度和剛度高。弓形閥軸設計，在閥門(mén)全開(kāi)時(shí)可避開(kāi)流道，導流效果顯著(zhù)。重量較傳統旋塞閥和半球閥輕。

　　g、可拆卸閥蓋。閥蓋與閥體通過(guò)螺栓連接，閥門(mén)只需拆下閥蓋螺栓即可在管道上維護。傳統球閥為對開(kāi)式或筒狀閥體，當閥門(mén)出現故障時(shí)，必須將閥門(mén)整體從管道上拆下方可維護。

　　h、高強度承壓殼體。閥體、閥蓋等承壓殼體采用高強度球墨鑄鐵，承壓強度和剛度高，比傳統旋塞閥和半球閥的灰鑄鐵重量輕，運輸吊裝便利。同時(shí)作為密封面堆焊基體，與密封面堆焊材料結合工藝性好。

　　i、高速介質(zhì)。高性能球墨鑄鐵殼體、密封橡膠及堆焊閥座，適用于高速流體的沖蝕。介質(zhì)使用溫度可達-50～135℃，特別適用于各種冷、熱水場(chǎng)合。

　　j、耐蝕表面處理�？筛鶕�介質(zhì)的腐蝕性及工作環(huán)境，靈活選擇對應的表面防腐處理方案，確保在各種惡劣工況下的長(cháng)久使用壽命。

　　4、應用范圍

　　彈性座封偏心旋塞閥因其偏心設計、不銹鋼或純鎳堆焊的閥座、整體包膠旋塞，使得其耐蝕性、密封性極好，使用壽命、可靠性比傳統部分回轉閥門(mén)要長(cháng)很多。因此，該閥作為傳統旋塞閥和半球閥的理想升級產(chǎn)品，特別適合于工業(yè)污水、城市污水、泥漿和含固量高的介質(zhì)的場(chǎng)合，目前在美國、德國和意大利等歐美發(fā)達國家的污水處理和其他工業(yè)系統已得到廣泛應用。

　　若彈性座封偏心旋塞閥用于清水管道系統中，其安裝方式可以垂直也可以水平。

　　在原水、污水系統里，旋塞閥必須要水平安裝，使旋塞的軸線(xiàn)在垂直方向，并保證操作裝置在上方，這樣，在開(kāi)啟旋塞閥時(shí)，旋塞不會(huì )被沉于底部的雜質(zhì)阻止或刮傷，另外雜質(zhì)若沉積在閥體的底部，當旋塞在節流調節狀態(tài)時(shí)，由于介質(zhì)流速高，雜質(zhì)易于沖出。

　　對于清水，閥門(mén)安裝方向應為正向，即閥座與流體方向相對。若流體內含有固體、可沉積的顆粒，則應優(yōu)先考慮閥門(mén)的軸線(xiàn)為水平方向安裝。即在水平管線(xiàn)上，若打開(kāi)閥門(mén)，旋塞應位于水平管道的頂部；在豎直管線(xiàn)上，若關(guān)閉閥門(mén)，旋塞應位于上部。

　　旋塞閥可以正向或反向安裝，流體介質(zhì)和閥門(mén)所處的位置決定閥門(mén)的安裝方向。由于偏心密封結構，旋塞閥承受反向壓力的能力受到限制，正常情況下只保證正向密封性能。

　　彈性座封偏心旋塞閥的直通流道，使流體水頭損失小，在相同的流量下旋塞閥的壓力損失最小，能耗最低，且隨著(zhù)閥門(mén)通徑的增大這一優(yōu)點(diǎn)更加明顯。彈性座封偏心旋塞閥的矩形截面，可獲得理想的線(xiàn)性流量調節特性，閥門(mén)的驅動(dòng)方式可以配置電動(dòng)、氣動(dòng)或液動(dòng)裝置，以便實(shí)現自動(dòng)控制。

　　例如，彈性座封偏心旋塞閥可用于泵出口控制閥，兼有防止回流、防止水錘和調節流量的功能。當泵啟動(dòng)時(shí)，閥逐漸開(kāi)大，流量輸出慢慢增加，不容易造成水錘，損壞系統上的設備。當泵關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閥，再停泵，可提供分段關(guān)閉，控制閥能與泵的關(guān)閉保持同步，防止水流回流產(chǎn)生水錘。利用旋塞閥的調流和截流作用，可根據管理需要調節管路的送水量。

　　彈性座封偏心旋塞閥，是一種新型的旋塞閥，作為管路的調節或截流裝置，已在城市污水、工業(yè)污水、泥漿及清水等場(chǎng)合得到廣泛應用。