軌道式旋塞閥的工作原理與結構特點(diǎn)

　　軌道式旋塞閥（圖1）是美國將軍閥門(mén)公司在1946年推出的閥門(mén)產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷技術(shù)改進(jìn)，產(chǎn)品的性能安全可靠。在20世紀80年代進(jìn)入中國市場(chǎng)，并在民航機場(chǎng)和機坪使用。也有將軌道旋塞閥稱(chēng)為將軍閥或雙關(guān)雙斷閥的。按照結構分類(lèi)，軌道式旋塞閥應歸屬于膨脹式圓柱形旋塞閥，但其特殊的結構和普通的膨脹式圓柱形旋塞閥又有些區別，故單獨介紹如下。

圖1 軌道式旋塞閥

1—閥體；2—旋塞；3—密封圈；4—墊片； 5—閥蓋；6—填料；7—壓蓋；8—支架； 9—閥桿；10—手輪

一、軌道式旋塞閥的工作原理

　　軌道式旋塞閥的密封件（滑塊）與旋塞的連接采用導軌式結構。閥門(mén)在開(kāi)啟的過(guò)程中，先通過(guò)傳動(dòng)機構將旋塞提升到一定高度（設計給定），隨著(zhù)旋塞的提升，兩只滑塊逐步被旋塞向閥門(mén)中心拉回，當滑塊密封面完全脫離閥體密封面并形成一定的間隙（設計給定），繼續通過(guò)傳動(dòng)機構使旋塞與滑塊一起旋轉90°到閥門(mén)開(kāi)啟。閥門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中，先通過(guò)傳動(dòng)機構使旋塞與滑塊一起旋轉90°（閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，但未形成密封），繼續通過(guò)傳動(dòng)機構將旋塞推下，隨著(zhù)旋塞的向下移動(dòng)，從而推動(dòng)滑塊向閥體兩邊密封面靠攏，直至滑塊上的彈性密封圈被均勻地擠壓到閥體兩邊的密封面上，形成密封。

二、軌道式旋塞閥結構特點(diǎn)

　　1、中法蘭雙重密封結構軌道式旋塞閥大部分用于航空煤油、天然氣、液化石油氣、成品油等，由于航空煤油等介質(zhì)具有很強的滲透性且易燃易爆，為杜絕介質(zhì)外泄漏，在中法蘭處采用O形圈加纏繞墊片雙重密封結構（圖2）。

圖2 中法蘭雙重密封結構

　　2、填料密封結構軌道式旋塞閥的閥芯在閥門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程中，既要上下移動(dòng)又要進(jìn)行旋轉運動(dòng)，加上介質(zhì)的特殊性，為保證填料密封安全可靠采用內外O形圈與填料組合密封（圖3）。

圖3 內外O形圈與填料組合密封結構

　　3、閥門(mén)中腔超壓泄放功能按照API 6D的規定，所有雙密封的閥門(mén)，必須具有泄放裝置和功能。泄放的壓差是因環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生的。雙密封閥門(mén)在關(guān)閉狀態(tài)下，閥門(mén)中腔積存的介質(zhì)隨環(huán)境溫度的升高體積膨脹，壓力逐步升高，如果不及時(shí)泄放掉該壓差，將會(huì )對閥門(mén)的操作產(chǎn)生嚴重影響，甚至出現閥門(mén)的脹裂，給系統的安全造成嚴重隱患。軌道式旋塞閥通常有三種泄壓系統。

　　a、手控泄壓系統（用于手動(dòng)操作閥門(mén)）。通常為安裝在閥體上的針形閥，如圖4（a）所示。當閥門(mén)關(guān)閉后，開(kāi)啟中腔壓力泄放閥，將閥體中腔介質(zhì)泄到管道上游或大氣中（當向大氣中泄放時(shí)，可以檢驗閥門(mén)的密封效果）。

圖4 軌道旋塞閥泄壓系統

　　b、壓差式泄壓系統（用于手動(dòng)、電動(dòng)操作閥門(mén)）。是一帶有單向閥（止回閥）的管路系統，如圖4（b）所示。手控泄放閥、三通、單向閥、隔離閥構成差熱式泄壓系統。隔離閥保持常開(kāi)，當閥門(mén)關(guān)閉后，通過(guò)單向閥（止回閥）將閥體中腔的過(guò)壓泄放到閥門(mén)上游與管道接通。同時(shí)開(kāi)啟手控泄放閥可以檢驗閥門(mén)的密封效果，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)必須將手控泄放閥關(guān)閉。

　　c、自動(dòng)泄壓系統（用于電動(dòng)操作閥門(mén)）。閥門(mén)關(guān)閉的同時(shí)，通過(guò)操作機構將泄壓閥自動(dòng)開(kāi)啟，使閥腔與管道上游或外界連通。

　　4、閥門(mén)的操作機構及自鎖性軌道旋塞閥的操作機構（螺套）采用獨特的L形槽結構，如圖5（a）所示。將旋塞的軸向直線(xiàn)移動(dòng)和90°旋轉運動(dòng)分開(kāi)，使閥門(mén)操作靈活、輕便。圖5（a）中A-B為直線(xiàn)移動(dòng)部分，B-C為90°旋轉部分，導向鍵在槽內滑動(dòng)。為了減少手輪的轉動(dòng)圈數，一般閥桿與螺套的梯形螺紋采用雙頭或多頭。采用的齒輪傳動(dòng)機構本身具有自鎖性，梯形螺紋為重型梯形螺紋，可以承受更大的載荷。

　　而目前市場(chǎng)上同類(lèi)閥門(mén)中，導向槽也有設計為V形狀，如圖5（b）所示。該形狀在螺套圓柱面上近為V形螺旋線(xiàn)，其動(dòng)作原理是A-B是旋塞的初始直線(xiàn)運動(dòng)階段；B-C旋塞既做直線(xiàn)運動(dòng)，又做旋轉運動(dòng)，導向鍵承受更大的剪切力，對導向鍵的強度有很高的要求；而且旋塞需要設計較大的行程，否則，易造成軟密封面與閥體密封面的摩擦，使操作力矩增大，閥門(mén)的使用壽命縮短。因此，V形導向槽結構存在致命的設計缺點(diǎn)。

圖5 導向槽結構

　　5、關(guān)鍵零部件的特殊工藝處理閥體內腔機械加工后（磨削），經(jīng)鍍硬鉻處理，使閥體內腔具有耐銹蝕、耐沖刷、耐磨損、耐腐蝕性能�；瑝K機械加工后（壓氟橡膠前）經(jīng)鍍硬鉻處理，使滑塊金屬密封面具有耐銹蝕、耐沖刷、耐磨損、耐腐蝕性能。旋塞機械加工后，經(jīng)鍍鎳處理，旋塞及上下軸耐銹蝕、耐腐蝕。

　　閥桿粗加工后，進(jìn)行調質(zhì)處理，精加工后進(jìn)行滲氮處理，表面硬度不低于900HV，提高了與螺套的抗咬和及抗磨損性能。螺套上的L形導向槽及導向鍵頭部加工后進(jìn)行淬火處理，不低于45HRC，提高了耐磨損性能，保證了導向鍵能在導向槽內自由滑動(dòng)。

　　6、填料的在線(xiàn)調整和維修軌道旋塞閥在支架兩側面開(kāi)有進(jìn)行填料調整和維修的窗口，當填料產(chǎn)生泄漏時(shí)，可以在線(xiàn)增加或更換填料。

　　7、整體旋塞結構軌道旋塞閥的旋塞采用整體鑄造結構。旋塞與上、下軸為一整體，單向受壓時(shí)，確保上、下軸具有足夠的剛度和強度及抗彎曲性。旋塞的上、下軸與底蓋、閥蓋配合處采用了軸承，加工精度和軸承的硬度保證了上、下軸定位準確，防止受介質(zhì)壓力的作用使上、下軸與軸承產(chǎn)生摩擦而磨損，減少了摩擦力。

　　8、閥門(mén)開(kāi)關(guān)低力矩軌道旋塞閥在旋塞上、下軸處均安裝有軸承，在保證旋塞定位準確的同時(shí)，降低了旋塞與下蓋的摩擦力；尤其是大口徑閥門(mén)，滑塊在底蓋上旋轉和移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生非常大的摩擦力造成閥門(mén)開(kāi)關(guān)力矩大，同時(shí)滑塊與底蓋長(cháng)期摩擦會(huì )造成底蓋磨損（有磨痕）可能或導致滑片無(wú)法旋轉和移動(dòng)。因此在底蓋上安裝了噴涂碳化鎢（大于65HRC）的軸承圈，并在滑片底部安裝了滾珠（大于60HRC），通過(guò)精密的加工和材料的高硬度有效地避免了上述情況的發(fā)生，完全保證了閥門(mén)的開(kāi)關(guān)輕松靈活。

三、軌道式旋塞閥的應用

　　軌道旋塞閥主要應用在民航機場(chǎng)油庫、港口成品油庫的計量系統、計量標定系統、多支管混輸系統、罐根隔斷、航空油料的儲運及機場(chǎng)加油栓、頻繁操作的加料及卸料系統等工況中。介質(zhì)為航空煤油、輕質(zhì)油、天然氣、液化氣、管道煤氣等管道上，作為截斷介質(zhì)的理想裝置。