活塞閥結構及工作原理

 （1）概述

活塞閥是能滿足各種特殊調節要求的閥門。其調節功能是靠一個類似于活塞狀圓柱體在閥腔內做軸向運動來實現的，它的行程與管內水流方向是一致的。 水流從軸向弧狀進入外殼，活塞閥內的流道為軸對稱形，流體流過時不會產生紊流。流道面積的改變是通 過一個活塞沿管道軸向做直線運動實現的。無論活塞在何位置，閥腔內的水無論活塞運動到任何位置，閥腔內無論任何位置的水流斷面均為環狀，在出口處向軸心收縮，從而達到*防汽蝕，從而避免因節流而可能產生的汽蝕對閥體和管道的破壞。

（2）活塞閥的結構及作用

活塞閥（圖23-55）閥體通常設計成一個整體， 具有高流通能力，開度與流量呈線性關系，能有效地避免汽蝕和振動。內殼有流線型的導流筋和外殼相連，不銹鋼活塞被可靠導引滑動，杜絕產生傾斜或運行不暢。內殼上游的端面為球形，使水流形成一個漸變過程，活塞用安裝在殼內的曲柄連桿來操作。活塞閥采用金屬對金屬及金屬與橡膠雙重密封，實現雙向氣泡級密封，從而實現密封系統使用壽命長，關閉嚴密。

（3）活塞閥的下游出水口調節型部件類型及作用

由于活塞閥的結構特殊，根據運行工況的不同， 閥的過水特性可以用閥下游出水口出口部件的類型來調節（可更換出口部件）,從而適應不同目的的工況要求，達到*的調流效果。出口調節型部件有四種。

①E型具有截彎取直和沿端座下游橫截面突然放大結構，從而消除汽蝕破壞。適用午控流、高壓差、背壓大的場合，而截彎取直，橫截面突然放大結構可以減小汽蝕效應。

②S型其關閉的導向部件有開槽的套筒。適用于控流、調節高壓差及背壓大的場合，它的調節性與流體狀態匹配，可以達到較佳的效果。

③F型在閥體出口部分具有短擴散管作用， 適用于調節及啟閉場合，起到開關作用。啟閉時水頭損失非常小，*開啟時阻力小。

④LH型或SZ型在閥腔內的活塞關閉的導向部件安裝有防汽蝕的多孔環網，適用于調節、防汽蝕、高壓差、背壓小（蓄水池入口處）的場合，它的控流調節特性和運行工況要求*匹配，從而達到了消除汽蝕效應。

活塞閥在引水方面可以用作泄放閥和防爆管閥， 在儲存時活塞閥LH型、E型可以用作液位或壓力調 閥，在輸水上活塞閥LH型、S型可以用作流量調節閥，E型、LH型或SZ型可用作放凈閥或灌管閥， 在污水、水處理活塞閥可以用作泵啟動保護閥，或是配備特殊的調節出口部件，也可以用在水處理廠的流量調節閥，E型活塞閥亦可以用作污水處理廠氣量調節閥，在供水上活塞閥根據液態工況采用不同的出口部件，用作壓力或流量調節閥，例如管網壓力平衡。

（4）活塞閥的調節結構'

活塞閥的調節結構一般有兩種標準類型滿足不同的工況，針對特殊工況，可以選擇特殊類型的調節結構。

①扇葉圈式（圖23-56）是由均勻分布的導流葉片，將上游的介質流分為多股小流，并在扇葉圈的引導下做螺旋流動。介質流被迫改變流向，產生汽蝕的氣泡被限制在管道中央，失穩氣泡的破裂不在管道與閥門的壁面，故而不產生汽蝕破壞。

②鼠籠式（圖23-57）是在活塞前部延伸出的一段帶矩形孔的圓筒，孔是對稱均布的，孔道與數量依工況而定。介質流經過圓柱形鼠籠節流孔道時被分成多股高速流體，沿徑向向鼠籠中心噴射對撞，由此 汽蝕被限定在鼠籠中心，因而也不會對閥門和管道產生汽蝕破壞。鼠籠式適合于高壓差的工況，當下游壓力小于上游的2/3時，通常采用鼠籠式。

（5）活塞閥的特點,

①過水流量大；

②汽蝕較輕，若出口部件選用L型的多孔環網時，汽蝕zui弱；

③可調換閥出口部件的類型來改變水流特性；

④使用接觸式關閥止水密封圈，密封性好；

⑤關閥密封圈上只承壓而無摩擦，因而磨損很少，使用壽命長；

⑥更換活塞缸的密封座圈和關閥密封圈都較方便；

⑦活塞關閉時，有導向裝置支撐；

⑧活塞閥內壓力均衡，所需的驅動力很小，不 像閘閥、球閥，作用于閥座面上的兩側水壓力無方向性，而活塞閥上、下游兩側的水壓力恰好方向相反，作用于密封面上的力為兩側的壓力差值；

⑨活塞行程距離較短；

⑩閥體為圓柱斷面，因而占據空間小，環向剛度大，抗水壓性能好；

?此閥可安裝在管道的任何位置；

©此閥的動作部件都浸于水中，因此部件的耐蝕性能要求較高，通常用不銹鋼焊接組裝；

©此閥雖可短期逆向流動，但控流有方向性； ?此閥比蝶閥重，價格高；

?此閥流阻較大；

?閥門可手動調節，也可電動及自動調節。

（6）汽蝕對活塞閥控流的影響

當水在管道內加速流動的過程中，水流通過一段漸縮斷面時，部分水汽化，產生的氣泡在活塞閥下游爆裂的現象為汽蝕，這種現象有三種不同的表現形式：發生噪聲；振動，從而對構件產生疲勞斷裂；對閥體和管內壁產生侵蝕而破壞材料組織。

至今對汽蝕程度的量度特別困難，還沒有一種標準的判別方法。至于活塞閥的汽蝕值U）的通常計算方法如下：

式中執——閥入口處的水頭值，m;

H2——閥出口處的水頭值，m;

H——大氣壓力值以10m計）/m;

v閥體內流速，m/s;

g重力加速度，g=9. 8m/s2。

活塞閥采用不同出口部件，其臨界汽蝕（氙）變化曲線如圖23-58所示。

按式（23-6）計算的5值在圖23-58的乳曲線下方時，說明出現汽蝕，這時應改變壓力值或更換出口部件類型。當5值在曲線上方時，汽蝕不明顯，若有噪聲則是因為其他原因造成。

（7）活塞閥的適用場合

由于活塞閥具有上述的諸多特點，具有較佳的調流特性，適用于以下場合：

①用于高流速、高壓差情況的啟閉裝置；

②供水管網的來水控制；

③管網中不同水壓區之間的輸水控制；

④水泵運行時的流量、壓力控制；

⑤水箱進水的水位控制；

⑥水庫進水、出水的控制；

⑦濾池進、出水的控制；

⑧加工工藝中的水量控制；

⑨冷卻水系統中的水量控制。