活塞阀结构及工作原理

 （1）概述

活塞阀是能满足各种特殊调节要求的阀门。其调节功能是靠一个类似于活塞状圆柱体在阀腔内做轴向运动来实现的，它的行程与管内水流方向是一致的。 水流从轴向弧状进入外壳，活塞阀内的流道为轴对称形，流体流过时不会产生紊流。流道面积的改变是通 过一个活塞沿管道轴向做直线运动实现的。无论活塞在何位置，阀腔内的水无论活塞运动到任何位置，阀腔内无论任何位置的水流断面均为环状，在出口处向轴心收缩，从而达到*防汽蚀，从而避免因节流而可能产生的汽蚀对阀体和管道的破坏。

（2）活塞阀的结构及作用

活塞阀（图23-55）阀体通常设计成一个整体， 具有高流通能力，开度与流量呈线性关系，能有效地避免汽蚀和振动。内壳有流线型的导流筋和外壳相连，不锈钢活塞被可靠导引滑动，杜绝产生倾斜或运行不畅。内壳上游的端面为球形，使水流形成一个渐变过程，活塞用安装在壳内的曲柄连杆来操作。活塞阀采用金属对金属及金属与橡胶双重密封，实现双向气泡级密封，从而实现密封系统使用寿命长，关闭严密。

（3）活塞阀的下游出水口调节型部件类型及作用

由于活塞阀的结构特殊，根据运行工况的不同， 阀的过水特性可以用阀下游出水口出口部件的类型来调节（可更换出口部件）,从而适应不同目的的工况要求，达到*的调流效果。出口调节型部件有四种。

①E型具有截弯取直和沿端座下游横截面突然放大结构，从而消除汽蚀破坏。适用午控流、高压差、背压大的场合，而截弯取直，横截面突然放大结构可以减小汽蚀效应。

②S型其关闭的导向部件有开槽的套筒。适用于控流、调节高压差及背压大的场合，它的调节性与流体状态匹配，可以达到较佳的效果。

③F型在阀体出口部分具有短扩散管作用， 适用于调节及启闭场合，起到开关作用。启闭时水头损失非常小，*开启时阻力小。

④LH型或SZ型在阀腔内的活塞关闭的导向部件安装有防汽蚀的多孔环网，适用于调节、防汽蚀、高压差、背压小（蓄水池入口处）的场合，它的控流调节特性和运行工况要求*匹配，从而达到了消除汽蚀效应。

活塞阀在引水方面可以用作泄放阀和防爆管阀， 在储存时活塞阀LH型、E型可以用作液位或压力调 阀，在输水上活塞阀LH型、S型可以用作流量调节阀，E型、LH型或SZ型可用作放净阀或灌管阀， 在污水、水处理活塞阀可以用作泵启动保护阀，或是配备特殊的调节出口部件，也可以用在水处理厂的流量调节阀，E型活塞阀亦可以用作污水处理厂气量调节阀，在供水上活塞阀根据液态工况采用不同的出口部件，用作压力或流量调节阀，例如管网压力平衡。

（4）活塞阀的调节结构'

活塞阀的调节结构一般有两种标准类型满足不同的工况，针对特殊工况，可以选择特殊类型的调节结构。

①扇叶圈式（图23-56）是由均匀分布的导流叶片，将上游的介质流分为多股小流，并在扇叶圈的引导下做螺旋流动。介质流被迫改变流向，产生汽蚀的气泡被限制在管道中央，失稳气泡的破裂不在管道与阀门的壁面，故而不产生汽蚀破坏。

②鼠笼式（图23-57）是在活塞前部延伸出的一段带矩形孔的圆筒，孔是对称均布的，孔道与数量依工况而定。介质流经过圆柱形鼠笼节流孔道时被分成多股高速流体，沿径向向鼠笼中心喷射对撞，由此 汽蚀被限定在鼠笼中心，因而也不会对阀门和管道产生汽蚀破坏。鼠笼式适合于高压差的工况，当下游压力小于上游的2/3时，通常采用鼠笼式。

（5）活塞阀的特点,

①过水流量大；

②汽蚀较轻，若出口部件选用L型的多孔环网时，汽蚀zui弱；

③可调换阀出口部件的类型来改变水流特性；

④使用接触式关阀止水密封圈，密封性好；

⑤关阀密封圈上只承压而无摩擦，因而磨损很少，使用寿命长；

⑥更换活塞缸的密封座圈和关阀密封圈都较方便；

⑦活塞关闭时，有导向装置支撑；

⑧活塞阀内压力均衡，所需的驱动力很小，不 像闸阀、球阀，作用于阀座面上的两侧水压力无方向性，而活塞阀上、下游两侧的水压力恰好方向相反，作用于密封面上的力为两侧的压力差值；

⑨活塞行程距离较短；

⑩阀体为圆柱断面，因而占据空间小，环向刚度大，抗水压性能好；

⑪此阀可安装在管道的任何位置；

©此阀的动作部件都浸于水中，因此部件的耐蚀性能要求较高，通常用不锈钢焊接组装；

©此阀虽可短期逆向流动，但控流有方向性； ⑭此阀比蝶阀重，价格高；

⑮此阀流阻较大；

⑯阀门可手动调节，也可电动及自动调节。

（6）汽蚀对活塞阀控流的影响

当水在管道内加速流动的过程中，水流通过一段渐缩断面时，部分水汽化，产生的气泡在活塞阀下游爆裂的现象为汽蚀，这种现象有三种不同的表现形式：发生噪声；振动，从而对构件产生疲劳断裂；对阀体和管内壁产生侵蚀而破坏材料组织。

至今对汽蚀程度的量度特别困难，还没有一种标准的判别方法。至于活塞阀的汽蚀值U）的通常计算方法如下：

式中执——阀入口处的水头值，m;

H2——阀出口处的水头值，m;

H——大气压力值以10m计）/m;

v阀体内流速，m/s;

g重力加速度，g=9. 8m/s2。

活塞阀采用不同出口部件，其临界汽蚀（氙）变化曲线如图23-58所示。

按式（23-6）计算的5值在图23-58的乳曲线下方时，说明出现汽蚀，这时应改变压力值或更换出口部件类型。当5值在曲线上方时，汽蚀不明显，若有噪声则是因为其他原因造成。

（7）活塞阀的适用场合

由于活塞阀具有上述的诸多特点，具有较佳的调流特性，适用于以下场合：

①用于高流速、高压差情况的启闭装置；

②供水管网的来水控制；

③管网中不同水压区之间的输水控制；

④水泵运行时的流量、压力控制；

⑤水箱进水的水位控制；

⑥水库进水、出水的控制；

⑦滤池进、出水的控制；

⑧加工工艺中的水量控制；

⑨冷却水系统中的水量控制。