柱塞閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、分類介紹

柱塞閥亦稱為活塞閥，其啟閉件由閥桿帶動，是沿閥座（密封圈）軸線做直線升降運動的閥門。性能與截止閥相同，除用于截流外，也可起一定的節(jié)流作用。

柱塞閥工作基于徑向密封原理，具有結(jié)構(gòu)簡單、啟閉靈活、密封性好、拆裝維修方便、使用壽命長等特點。在柱塞閥中，閥門開啟時，只有當(dāng)柱塞全部離開密封圈后，介質(zhì)才能開始流動。因此閥座密封面就不會受到流體侵蝕破壞。當(dāng)閥門關(guān)閉時，柱塞能夠刮去附著在閥座上的固相顆粒，因此柱塞閥可以用于含懸浮顆粒的介質(zhì)。當(dāng)密封損壞時，可以在現(xiàn)場更換柱塞和閥座，這樣不需要進(jìn)行機(jī)加工就能得到一只完好的新柱塞閥。與截止閥一樣，柱塞閥也能夠很好地控制流量。如果需要對流量進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)，那么柱塞上可安裝一個針形加長段。在能夠接受彎曲流道所產(chǎn)生的流體阻力的情況下，柱塞閥也可用于切斷和接通流體。

8. 2.1 結(jié)構(gòu)

柱塞閥的結(jié)構(gòu)簡單，由閥體、閥蓋、柱塞、閥桿、導(dǎo)向套、上下密封環(huán)、閥桿螺母和手輪等部件組成。

8. 2.2工作原理

當(dāng)旋轉(zhuǎn)手輪時，閥桿便帶動柱塞在上、下兩個密封圈中往復(fù)運動，完成閥的開啟和關(guān)閉。柱塞與密封圈、密封圈與閥體之間均采用適量的過盈配合，通過調(diào)節(jié)閥蓋上固定螺栓的壓緊力，使密封圈被壓縮，其內(nèi)圈緊緊“抱住”柱塞外配合表面，外圈緊貼閥體內(nèi) 配合表面，這樣在密封圈上所產(chǎn)生的徑向分力大于流體壓力，從而保證了密封性。

由于非金屬密封圈采用回彈性強(qiáng)、耐磨性高的無毒新型密封材料，所以密封可靠，經(jīng)久耐用。金屬密封柱塞閥在閥座錐面上堆焊了合金鋼或硬質(zhì)合金，故全面提高了閥門的使用性能范圍。

8.2.3特點

與截止閥相比，柱塞閥具有以下優(yōu)點。

①柱塞閥密封副為金屬與非金屬相組合，密封比壓較小，容易達(dá)到密封要求。

②密封比壓依靠密封件之間的過盈產(chǎn)生，并且可以用壓蓋螺栓調(diào)節(jié)密封比壓的大小。

③密封面處不易積留介質(zhì)中的雜物，能確保密封性能。

④密封件采用耐磨材料制成，使用壽命比截止閥長。

⑤檢修方便，除必要時更換密封圈外，不像截止閥那樣需對閥瓣、閥座進(jìn)行研磨。

柱塞閥根據(jù)密封材料可分為金屬密封和非金屬密封柱塞閥。按照結(jié)構(gòu)可分為閥瓣平衡式和閥瓣非平衡式兩大類，而閥瓣非平衡式又分為直通式柱塞閥、三通柱塞閥、角式柱塞閥、直流式柱塞閥、Z形流道式柱塞閥，閥瓣平衡式分為直流式閥瓣平衡柱塞閥和角式閥瓣平衡柱塞閥。

由于金屬密封柱塞閥在市場上用量并不是很大， 加之國內(nèi)制造金屬密封柱塞閥廠家很少，因此本章對金屬密封柱塞閥只做概括性介紹。

（1）金屬密封柱塞閥

金屬密封柱塞閥（圖8-1）的密封副由精密磨削及拋光處理后的柱塞和在堆焊后的硬閥座面組成。柱塞經(jīng)粗加工后分別進(jìn)行滲碳、高頻淬火及滲氮等熱處理，硬度可高達(dá)58?64HRC。

（2）非金屬密封柱塞閥

非金屬密封柱塞閥（圖8-2）的密封副由上下兩個軟密封圈和柱塞組成，當(dāng)柱塞塞人密封圈內(nèi)孔時，通過由閥蓋螺母施加在閥蓋上的載荷把柱塞周圍的密封圈壓緊，從而保證了密封，當(dāng)閥門開啟抽出柱塞時，密封圈的材料在彈性的作用下恢復(fù)原始狀態(tài)。柱 塞經(jīng)精密磨削及拋光處理后與閥桿相連接。密封圈采用新型無毒非金屬材料，具有耐壓、耐磨及自潤滑的功能，密封性能好，使用壽命長。

③拆裝、維修方便柱塞閥的閥體與閥蓋之間留有一定的調(diào)整間隙，一旦當(dāng)密封圈磨損，與柱塞配合表面產(chǎn)生間隙而引起泄漏時，只需將閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，然后稍微擰緊閥蓋上的螺母，使密封圈再次壓縮變形，重新緊緊“抱住”柱塞外配合表面，即可繼續(xù)使用。直至調(diào)整間隙為零時，再換密封圈，這可大大減少維修時間和工作量。

柱塞閥由于密封圈與閥體、柱塞的材質(zhì)不同，熱膨脹系數(shù)不一，故在冷熱交替的部位會造成瞬時泄漏，但是總的看來，柱塞閥啟閉靈活，密封效果好， 同時維修拆裝方便，在實際生產(chǎn)中還是很適用的。

④啟閉輕便，操作靈活柱塞閥所選用的密封圈材料具有熱膨脹系數(shù)小、自潤滑性好、強(qiáng)度高、摩擦因數(shù)小、耐酸堿、不易老化等優(yōu)點，加上密封部件接觸表面粗糙度等級較高，所以柱塞閥的關(guān)閉力只要略大于介質(zhì)壓力即可，因而柱塞閥啟閉輕便，操作 靈活。

非金屬密封柱塞閥性能特點如下。

①密封性好柱塞閥的密封副由一個不銹鋼柱塞、上下兩只富有彈性的密封圈及能保持上下密封圈固定距離的金屬支撐環(huán)組成。柱塞像瓶塞一樣，插在兩只密封圈中。閥體與密封圈、柱塞與密封圈之間的密封力由連接閥體與閥蓋的緊固件提供，使它們彼此 保持緊密貼合，形成瓶塞效應(yīng)。

柱塞閥中柱塞和密封圈的接觸面是圓柱形表面， 其密封面面積大。又因柱塞閥中使用的密封圈具有回彈性好、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑性好等優(yōu)點，使柱塞閥的密封性能大大提高。

另外，柱塞閥在工作過程中，柱塞在上密封圈之 中，柱塞的上、下往復(fù)運動由上密封圈給予導(dǎo)向，保證了密封面受力均勻，工作穩(wěn)定，不會因為操作者使用不當(dāng)損傷密封面而造成泄漏。

②耐磨損關(guān)閉柱塞閥時，閥桿帶動柱塞插人密封環(huán)，如同將瓶塞塞入瓶口一樣。無論施加多大的力量旋動手輪，都不會影響柱塞與密封圈之間的密封力，它們之間仍然保持著裝配時預(yù)緊的程度，亦即其工作表面不受外界因素影響，啟閉柱塞閥時，柱塞在 密封圈中只做緩慢移動，柱塞與密封圈的接觸面幾乎不磨損。 

流體中的細(xì)微雜質(zhì)不會傷害柱塞閥。當(dāng)關(guān)閉閥門時，柱塞進(jìn)入密封環(huán)中，會將附于密封環(huán)內(nèi)表面的流體中的懸浮微粒刮去。

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