柱塞阀的工作原理、结构特点、分类介绍

柱塞阀亦称为活塞阀，其启闭件由阀杆带动，是沿阀座（密封圈）轴线做直线升降运动的阀门。性能与截止阀相同，除用于截流外，也可起一定的节流作用。

柱塞阀工作基于径向密封原理，具有结构简单、启闭灵活、密封性好、拆装维修方便、使用寿命长等特点。在柱塞阀中，阀门开启时，只有当柱塞全部离开密封圈后，介质才能开始流动。因此阀座密封面就不会受到流体侵蚀破坏。当阀门关闭时，柱塞能够刮去附着在阀座上的固相颗粒，因此柱塞阀可以用于含悬浮颗粒的介质。当密封损坏时，可以在现场更换柱塞和阀座，这样不需要进行机加工就能得到一只完好的新柱塞阀。与截止阀一样，柱塞阀也能够很好地控制流量。如果需要对流量进行灵敏的调节，那么柱塞上可安装一个针形加长段。在能够接受弯曲流道所产生的流体阻力的情况下，柱塞阀也可用于切断和接通流体。

8. 2.1 结构

柱塞阀的结构简单，由阀体、阀盖、柱塞、阀杆、导向套、上下密封环、阀杆螺母和手轮等部件组成。

8. 2.2工作原理

当旋转手轮时，阀杆便带动柱塞在上、下两个密封圈中往复运动，完成阀的开启和关闭。柱塞与密封圈、密封圈与阀体之间均采用适量的过盈配合，通过调节阀盖上固定螺栓的压紧力，使密封圈被压缩，其内圈紧紧“抱住”柱塞外配合表面，外圈紧贴阀体内 配合表面，这样在密封圈上所产生的径向分力大于流体压力，从而保证了密封性。

由于非金属密封圈采用回弹性强、耐磨性高的无毒新型密封材料，所以密封可靠，经久耐用。金属密封柱塞阀在阀座锥面上堆焊了合金钢或硬质合金，故全面提高了阀门的使用性能范围。

8.2.3特点

与截止阀相比，柱塞阀具有以下优点。

①柱塞阀密封副为金属与非金属相组合，密封比压较小，容易达到密封要求。

②密封比压依靠密封件之间的过盈产生，并且可以用压盖螺栓调节密封比压的大小。

③密封面处不易积留介质中的杂物，能确保密封性能。

④密封件采用耐磨材料制成，使用寿命比截止阀长。

⑤检修方便，除必要时更换密封圈外，不像截止阀那样需对阀瓣、阀座进行研磨。

柱塞阀根据密封材料可分为金属密封和非金属密封柱塞阀。按照结构可分为阀瓣平衡式和阀瓣非平衡式两大类，而阀瓣非平衡式又分为直通式柱塞阀、三通柱塞阀、角式柱塞阀、直流式柱塞阀、Z形流道式柱塞阀，阀瓣平衡式分为直流式阀瓣平衡柱塞阀和角式阀瓣平衡柱塞阀。

由于金属密封柱塞阀在市场上用量并不是很大， 加之国内制造金属密封柱塞阀厂家很少，因此本章对金属密封柱塞阀只做概括性介绍。

（1）金属密封柱塞阀

金属密封柱塞阀（图8-1）的密封副由精密磨削及抛光处理后的柱塞和在堆焊后的硬阀座面组成。柱塞经粗加工后分别进行渗碳、高频淬火及渗氮等热处理，硬度可高达58〜64HRC。

（2）非金属密封柱塞阀

非金属密封柱塞阀（图8-2）的密封副由上下两个软密封圈和柱塞组成，当柱塞塞人密封圈内孔时，通过由阀盖螺母施加在阀盖上的载荷把柱塞周围的密封圈压紧，从而保证了密封，当阀门开启抽出柱塞时，密封圈的材料在弹性的作用下恢复原始状态。柱 塞经精密磨削及抛光处理后与阀杆相连接。密封圈采用新型无毒非金属材料，具有耐压、耐磨及自润滑的功能，密封性能好，使用寿命长。

③拆装、维修方便柱塞阀的阀体与阀盖之间留有一定的调整间隙，一旦当密封圈磨损，与柱塞配合表面产生间隙而引起泄漏时，只需将阀门处于关闭状态，然后稍微拧紧阀盖上的螺母，使密封圈再次压缩变形，重新紧紧“抱住”柱塞外配合表面，即可继续使用。直至调整间隙为零时，再换密封圈，这可大大减少维修时间和工作量。

柱塞阀由于密封圈与阀体、柱塞的材质不同，热膨胀系数不一，故在冷热交替的部位会造成瞬时泄漏，但是总的看来，柱塞阀启闭灵活，密封效果好， 同时维修拆装方便，在实际生产中还是很适用的。

④启闭轻便，操作灵活柱塞阀所选用的密封圈材料具有热膨胀系数小、自润滑性好、强度高、摩擦因数小、耐酸碱、不易老化等优点，加上密封部件接触表面粗糙度等级较高，所以柱塞阀的关闭力只要略大于介质压力即可，因而柱塞阀启闭轻便，操作 灵活。

非金属密封柱塞阀性能特点如下。

①密封性好柱塞阀的密封副由一个不锈钢柱塞、上下两只富有弹性的密封圈及能保持上下密封圈固定距离的金属支撑环组成。柱塞像瓶塞一样，插在两只密封圈中。阀体与密封圈、柱塞与密封圈之间的密封力由连接阀体与阀盖的紧固件提供，使它们彼此 保持紧密贴合，形成瓶塞效应。

柱塞阀中柱塞和密封圈的接触面是圆柱形表面， 其密封面面积大。又因柱塞阀中使用的密封圈具有回弹性好、强度高、热膨胀系数小、自润滑性好等优点，使柱塞阀的密封性能大大提高。

另外，柱塞阀在工作过程中，柱塞在上密封圈之 中，柱塞的上、下往复运动由上密封圈给予导向，保证了密封面受力均匀，工作稳定，不会因为操作者使用不当损伤密封面而造成泄漏。

②耐磨损关闭柱塞阀时，阀杆带动柱塞插人密封环，如同将瓶塞塞入瓶口一样。无论施加多大的力量旋动手轮，都不会影响柱塞与密封圈之间的密封力，它们之间仍然保持着装配时预紧的程度，亦即其工作表面不受外界因素影响，启闭柱塞阀时，柱塞在 密封圈中只做缓慢移动，柱塞与密封圈的接触面几乎不磨损。 

流体中的细微杂质不会伤害柱塞阀。当关闭阀门时，柱塞进入密封环中，会将附于密封环内表面的流体中的悬浮微粒刮去。

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