江蘇V 型氣動球閥以壓縮空氣為動力,由氣動執(zhí)行器與 V 型球閥構(gòu)成。其球體呈 V 形切口,與閥座間形成剪切力,能有效切斷含纖維、顆粒等雜質(zhì)的介質(zhì)。氣動執(zhí)行器響應(yīng)迅速,可精準(zhǔn)控制閥門開閉。該球閥具有流通能力大、調(diào)節(jié)精度高、密封性能好等優(yōu)勢,適用于需要精確流量調(diào)節(jié)和快速切斷的復(fù)雜工況。在石油化工、污水處理、造紙等行業(yè),常依靠它實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的流體控制,保障生產(chǎn)流程順暢運(yùn)行 。
V 型氣動球閥的氣動執(zhí)行器是提供動力的核心部件,常見的有雙作用和單作用兩種類型。雙作用氣動執(zhí)行器內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的氣腔,當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入其中一個(gè)氣腔時(shí),推動活塞運(yùn)動,進(jìn)而帶動與活塞相連的活塞桿動作,活塞桿將力傳遞給球閥的閥桿,實(shí)現(xiàn)球體的旋轉(zhuǎn);而另一個(gè)氣腔則同步排氣。當(dāng)需要改變球體旋轉(zhuǎn)方向時(shí),壓縮空氣的進(jìn)氣方向切換,進(jìn)入另一側(cè)氣腔,推動活塞反向運(yùn)動,從而使球體反向旋轉(zhuǎn)。這種雙作用模式使得閥門能夠在兩個(gè)方向上快速、精準(zhǔn)地響應(yīng)控制信號,適用于頻繁開啟和關(guān)閉,以及需要精確調(diào)節(jié)開度的應(yīng)用場景。
V 型球閥的核心部件是帶有 V 形切口的球體,球體通常采用鍛造工藝制造,以保證其具有足夠的強(qiáng)度和精度。球體安裝在閥體內(nèi),通過閥桿與氣動執(zhí)行器相連。閥座則環(huán)繞在球體周圍,與球體的 V 形表面緊密配合。閥座一般選用具有良好彈性、耐磨性和耐腐蝕性的材料,如聚四氟乙烯(PTFE)、增強(qiáng)聚四氟乙烯(RPTFE)等,以確保在各種工況下都能實(shí)現(xiàn)可靠的密封。閥體作為整個(gè)閥門的外殼,不僅為球體、閥座等部件提供安裝支撐,還承受著管道內(nèi)流體的壓力,因此通常采用優(yōu)質(zhì)的金屬材料,如碳鋼、不銹鋼等,經(jīng)過精密鑄造或鍛造加工而成,以保證其具備足夠的強(qiáng)度和密封性。
(二)工作機(jī)制詳解
流體控制過程
當(dāng) V 型氣動球閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),球體的 V 形切口與閥座緊密貼合,形成一道嚴(yán)密的密封線,有效阻止流體通過。此時(shí),管道內(nèi)的流體壓力被阻斷。當(dāng)需要開啟閥門時(shí),氣動執(zhí)行器接收到來自控制系統(tǒng)的信號,壓縮空氣進(jìn)入相應(yīng)的氣腔,推動活塞運(yùn)動,活塞通過活塞桿帶動閥桿旋轉(zhuǎn),閥桿進(jìn)而帶動球體同步旋轉(zhuǎn)。隨著球體的旋轉(zhuǎn),V 形切口逐漸與閥座分離,流體通道逐漸打開,流體開始通過閥門。在閥門開啟過程中,通過控制壓縮空氣的流量和壓力,可以精確調(diào)節(jié)球體的旋轉(zhuǎn)角度,從而實(shí)現(xiàn)對流體流量的精準(zhǔn)控制。例如,在化工生產(chǎn)中,根據(jù)反應(yīng)工藝的要求,需要精確控制某種原料的進(jìn)料流量,通過調(diào)節(jié) V 型氣動球閥的開度,能夠?qū)⒘髁靠刂圃跇O為精確的范圍內(nèi),確保反應(yīng)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。
V 型氣動球閥的 V 形切口設(shè)計(jì)賦予了其剪切功能。在一些含有固體顆粒、纖維或粘稠介質(zhì)的流體輸送場合,普通閥門容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而 V 型氣動球閥在開啟和關(guān)閉過程中,球體的 V 形邊緣與閥座之間會產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力。當(dāng)流體中的固體顆?;蚶w維等雜質(zhì)經(jīng)過閥門時(shí),會被 V 形邊緣與閥座之間的剪切力切斷或破碎,從而順利通過閥門,避免了堵塞問題的發(fā)生。例如,在污水處理廠的污泥輸送管道中,污泥中含有大量的固體顆粒和纖維雜質(zhì),V 型氣動球閥能夠有效地將這些雜質(zhì)剪切破碎,確保污泥的順暢輸送,保障污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這種剪切功能使得 V 型氣動球閥在處理復(fù)雜介質(zhì)的流體控制中具有明顯的優(yōu)勢,拓寬了其應(yīng)用范圍。
3. 密封原理
V 型氣動球閥的密封性能至關(guān)重要,直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行效率。其密封主要依靠球體的 V 形表面與閥座之間的緊密貼合。在閥門關(guān)閉狀態(tài)下,球體在氣動執(zhí)行器的作用下,緊緊壓向閥座,閥座材料的彈性使得其能夠與球體的 V 形表面充分接觸,形成良好的密封效果。同時(shí),由于閥座材料具有自潤滑性能,在球體旋轉(zhuǎn)過程中,能夠有效減少與球體之間的摩擦力,降低磨損,保證密封面的長期穩(wěn)定性。在一些高壓、高溫或強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的工況下,為了進(jìn)一步提高密封可靠性,還會采用特殊的密封結(jié)構(gòu)和材料。例如,在金屬密封的 V 型氣動球閥中,通過在球體和閥座表面采用特殊的硬質(zhì)合金涂層,以及優(yōu)化密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如采用多重密封環(huán)等方式,能夠在工況下實(shí)現(xiàn)零泄漏,滿足對密封要求工業(yè)應(yīng)用場景。
(三)控制與反饋系統(tǒng)
控制信號輸入
V 型氣動球閥通常與自動化控制系統(tǒng)緊密配合,接受來自控制系統(tǒng)的控制信號,以實(shí)現(xiàn)對閥門的精確控制。常見的控制信號包括工業(yè)自動化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的 4 - 20mA 電流信號、0 - 10V 電壓信號等。這些控制信號由控制系統(tǒng)根據(jù)工藝要求、現(xiàn)場傳感器反饋的數(shù)據(jù)以及預(yù)設(shè)的控制策略生成。例如,在一個(gè)大型石油化工生產(chǎn)裝置中,控制系統(tǒng)通過安裝在管道上的壓力傳感器、流量傳感器等設(shè)備,實(shí)時(shí)監(jiān)測流體的壓力、流量等參數(shù)。當(dāng)這些參數(shù)偏離預(yù)設(shè)的工藝值時(shí),控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制算法,計(jì)算出需要調(diào)整的閥門開度,并將相應(yīng)的控制信號發(fā)送給 V 型氣動球閥的氣動執(zhí)行器,通過調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量和壓力,精確控制球體的旋轉(zhuǎn)角度,從而實(shí)現(xiàn)對流體流量、壓力等參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié),確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運(yùn)行。
在石油和天然氣開采井口,V 型氣動球閥發(fā)揮著關(guān)鍵的控制作用。井口環(huán)境復(fù)雜惡劣,流體中往往含有硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體以及砂粒、泥漿等雜質(zhì)。V 型氣動球閥的耐腐蝕性能使其能夠在這種強(qiáng)腐蝕環(huán)境下長期穩(wěn)定運(yùn)行,其快速響應(yīng)特性可在緊急情況下迅速關(guān)閉閥門,有效防止井口泄漏事故的發(fā)生,保障開采作業(yè)的安全。例如,在海上石油開采平臺,井口采油管道上安裝的 V 型氣動球閥,當(dāng)檢測到井口壓力異常升高或出現(xiàn)其他緊急情況時(shí),自動化控制系統(tǒng)能夠在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)出信號,通過氣動執(zhí)行器驅(qū)動球閥快速關(guān)閉,避免了可能發(fā)生的大規(guī)模泄漏事故,保護(hù)了平臺上的人員安全和設(shè)備設(shè)施。同時(shí),其剪切功能能夠有效處理流體中的砂粒、泥漿等雜質(zhì),確保井口流體的順暢輸送,維持開采作業(yè)的連續(xù)性。
在硫酸、鹽酸、硝酸等強(qiáng)酸以及氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿的生產(chǎn)過程中,介質(zhì)具有腐蝕性,對閥門的材質(zhì)和密封性能要求極為苛刻。V 型氣動球閥采用耐腐蝕的不銹鋼、合金鋼等材質(zhì)制造閥體,以及特殊的耐腐蝕密封材料制作閥座,能夠在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。在生產(chǎn)流程中,用于控制原料的輸送、反應(yīng)過程的物料添加以及產(chǎn)品的出料等環(huán)節(jié)。例如,在硫酸生產(chǎn)中,從硫鐵礦焙燒產(chǎn)生二氧化硫,到二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫,再到濃硫酸的吸收和儲存,每個(gè)步驟都需要 V 型氣動球閥來精確控制物料的流動。其快速響應(yīng)和精確控制特性能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝的變化及時(shí)調(diào)整閥門開度,保證反應(yīng)條件的穩(wěn)定,提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在處理含有雜質(zhì)的原料時(shí),V 型氣動球閥的剪切功能能夠有效防止雜質(zhì)對閥門的堵塞,確保生產(chǎn)過程的連續(xù)性。