气动调节阀结构分析​

气动调节阀结构分析

一、执行机构

（一）薄膜式执行机构

结构组成：薄膜式执行机构主要由膜片、压缩弹簧、推杆、支架等部件构成。膜片通常采用橡胶或橡胶与纤维织物复合材质，具有良好的柔韧性与密封性。压缩弹簧提供使阀门回复至初始位置的反向作用力，其弹性系数根据阀门工作压力与行程要求进行设计。推杆一端与膜片相连，另一端穿过支架，与阀体内部的阀芯等部件连接，负责传递动力。支架起到支撑和固定各部件的作用，确保执行机构稳定工作。

工作原理：当压缩空气进入膜片上方的气室时，膜片受到气体压力作用向下变形，推动推杆下移。推杆的运动带动阀芯动作，实现阀门的开启或关闭。随着气室内压力的变化，膜片变形程度相应改变，从而精确控制推杆的位移，进而调节阀门开度。当气室内压力降低时，压缩弹簧的弹力推动膜片和推杆复位，使阀门恢复至初始状态。这种执行机构具有结构简单、动作可靠、输出力较大等优点，广泛应用于各种工业场合，尤其适用于对控制精度要求较高、工作压力相对较低的气动调节阀。

应用场景：在化工生产中，对于一些腐蚀性不强、压力在 0.1 - 0.6MPa 范围内的流体介质控制，如普通酸碱溶液输送管道中的流量调节，薄膜式执行机构的气动调节阀能够稳定运行，精准控制流量，确保生产过程的稳定进行。在食品饮料行业，由于生产环境对卫生要求较高，薄膜式执行机构结构简单、不易藏污纳垢的特点使其适用于该行业的流体控制，如饮料灌装生产线中对糖浆、水等介质的流量调节。

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（二）活塞式执行机构

结构组成：活塞式执行机构由活塞、气缸、密封件、活塞杆、弹簧等组成。活塞在气缸内做往复运动，其表面安装有密封件，以保证气缸内气体的密封性。活塞杆与活塞相连，将活塞的运动传递给阀门阀芯。弹簧安装在气缸底部或顶部，用于在气源故障或控制信号消失时，使活塞复位，确保阀门处于安全位置。气缸材质通常采用铝合金或不锈钢，以保证其强度和耐腐蚀性。

工作原理：压缩空气进入气缸推动活塞运动，活塞带动活塞杆，进而驱动阀芯动作。与薄膜式执行机构相比，活塞式执行机构的活塞与气缸壁之间的摩擦力相对较大，但由于活塞面积较大，能产生更大的输出力，适用于高压、大口径阀门。在双作用活塞式执行机构中，通过控制进入气缸两端的压缩空气的通断和压力大小，可实现活塞的双向运动，从而灵活控制阀门的开度。单作用活塞式执行机构则依靠弹簧力实现活塞的单向复位。

应用场景：在石油天然气长输管道中，由于管道内压力较高（可达 10MPa 以上），且口径较大，活塞式执行机构的气动调节阀能够提供足够的驱动力，确保在高压环境下对天然气或石油的流量和压力进行有效控制。在大型化工装置中的高压反应釜进料管道上，活塞式执行机构的气动调节阀可精准调节进料流量，满足反应过程对物料精确控制的需求，保障生产安全和产品质量。

二、阀体

（一）直通单座阀体

结构特点：直通单座阀体呈圆筒状，内部有一个阀芯和阀座。阀体进出口位于同一直线上，结构简单紧凑。阀芯与阀座采用软密封或硬密封方式，软密封通常采用橡胶、聚四氟乙烯等材料，密封性能好，适用于对泄漏量要求严格的场合；硬密封则采用金属材料，具有较高的耐磨损和耐高温性能，适用于高温、高压及含有颗粒介质的工况。阀体材料根据使用环境和介质特性选择，常见的有铸铁、碳钢、不锈钢、合金钢等。

流量特性：直通单座阀体的流量特性近似为快开特性，在小开度时，流量变化较大，随着开度增大，流量变化逐渐趋于平缓。这种流量特性适用于一些需要快速开启或关闭的场合，如在紧急切断系统中，能够迅速截断流体，保障生产安全。但在需要精确调节流量的场合，通常需要与其他流量特性修正装置配合使用。

应用范围：在一般工业生产中的小口径管道（管径小于 50mm），如小型工厂的给排水系统、通风系统中，直通单座阀体的气动调节阀能够满足对流量的简单控制需求。在一些对泄漏要求极高的场合，如制药、食品饮料等行业的洁净管道系统中，采用软密封的直通单座阀体气动调节阀可确保介质无泄漏，符合卫生标准。

（二）直通双座阀体

结构特点：直通双座阀体内部有两个阀芯和阀座，进出口同样位于同一直线上。由于有两个阀芯同时工作，在相同口径下，流通能力比直通单座阀大。两个阀芯的设计使得作用在阀芯上的不平衡力相互抵消一部分，因此适用于压差较大的场合。阀体材料和密封方式与直通单座阀体类似，可根据工况选择不同材质和密封形式。

流量特性：直通双座阀体的流量特性接近等百分比特性，即单位行程的变化所引起的流量变化与当时流量成正比。这种流量特性在整个开度范围内都能实现较为精确的流量调节，适用于对流量调节精度要求较高的场合，如化工生产过程中对反应物料流量的精确控制。

应用范围：在化工、石油化工等行业的中、大口径管道（管径 50 - 200mm），且管道两端压差较大（可达 1 - 5MPa）的情况下，直通双座阀体的气动调节阀应用广泛。例如，在炼油厂的精馏塔进料管道上，通过直通双座阀体的气动调节阀精确调节进料流量，保证精馏过程的稳定运行，提高产品质量和生产效率。在热电厂的蒸汽输送管道中，用于调节蒸汽流量，满足不同用汽设备对蒸汽量的需求。

（三）角形阀体

结构特点：角形阀体的进出口呈 90° 角，结构紧凑，占地面积小。阀芯为单导向结构，可采用顶导向或底导向方式。阀体材料多为不锈钢、合金钢等，适用于高压、高温及腐蚀性介质。角形阀体内部流道较为顺畅，流体在阀内流动时转弯次数少，压力损失小，有利于提高流体输送效率。

流量特性：角形阀体的流量特性与阀芯形状有关，常见的有直线特性和等百分比特性。直线特性的角形阀在相同的开度变化下，流量变化量基本相等；等百分比特性的角形阀则在不同开度下，单位行程变化引起的流量变化与当时流量成正比，具有较好的调节性能。用户可根据实际工况需求选择合适流量特性的角形阀体气动调节阀。

应用范围：在高压差、高粘度、含有颗粒或纤维等介质的场合，角形阀体的气动调节阀具有明显优势。例如，在矿山选矿厂的矿浆输送管道中，矿浆含有大量矿石颗粒且具有一定粘度，角形阀体的顺畅流道可减少颗粒沉淀和堵塞，确保矿浆输送稳定。在化工行业的高压反应釜出料管道上，角形阀体能够承受高压，同时有效控制出料流量，保障反应过程的顺利进行。

三、阀芯与阀座

（一）阀芯结构与类型

柱塞型阀芯：柱塞型阀芯呈圆柱状，表面经过精密加工，与阀座配合实现密封和流量调节。根据端部形状不同，可分为平头柱塞阀芯、球形柱塞阀芯等。平头柱塞阀芯适用于对流量调节精度要求不高、介质较为清洁的场合，其结构简单，制造方便。球形柱塞阀芯则在调节过程中与阀座接触面积小，密封性能好，且在小开度时调节灵敏度较高，适用于对泄漏量要求严格、需要精确调节流量的场合，如化工、制药等行业的精细控制。

套筒型阀芯：套筒型阀芯由阀芯主体和套筒组成，套筒上开有不同形状和尺寸的窗口，通过阀芯在套筒内的上下移动，改变窗口的流通面积，从而实现流量调节。套筒型阀芯具有流量系数大、稳定性好、噪音低等优点。其抗气蚀和闪蒸性能较强，适用于高压差、高速流体的场合。例如，在电站锅炉的给水调节阀中，套筒型阀芯能够有效控制给水流量，确保锅炉安全稳定运行，同时减少气蚀对阀门的损坏，延长阀门使用寿命。

蝶形阀芯：蝶形阀芯呈圆盘状，绕着固定轴旋转来控制阀门的开度。蝶形阀芯结构简单、重量轻、流通能力大，适用于大口径、低压差的场合，如通风空调系统中的空气流量调节、污水处理厂的污水流量控制等。在一些对调节精度要求相对较低，但需要快速开启和关闭的场合，蝶形阀芯的气动调节阀也能发挥其优势，实现对流体的快速截断或开启。

（二）阀座结构与密封

软密封阀座：软密封阀座通常采用橡胶、聚四氟乙烯、乙丙橡胶等材料制成。这些材料具有良好的柔韧性和密封性，能够与阀芯紧密贴合，实现零泄漏或极低泄漏量。软密封阀座适用于温度较低（一般不超过 200℃）、压力不高（通常小于 1.6MPa）且介质无颗粒、无磨损性的场合。在食品饮料、制药、纯水输送等行业，对卫生要求极高，软密封阀座的气动调节阀可确保介质不受污染，满足行业标准。

硬密封阀座：硬密封阀座采用金属材料，如不锈钢、合金钢、硬质合金等制造。硬密封阀座具有较高的耐磨损、耐高温、耐高压性能，适用于高温（可达 500℃以上）、高压（可达 10MPa 以上）及含有颗粒、磨损性介质的工况。在石油化工、冶金、电力等行业的高温高压管道中，如炼油装置中的高温重油管道、冶金高炉的煤气管道等，硬密封阀座的气动调节阀能够稳定运行，保证管道系统的安全可靠。

密封结构形式：阀座与阀芯的密封结构形式多样，常见的有平面密封、锥面密封、球面密封等。平面密封结构简单，加工方便，适用于低压、中小口径阀门；锥面密封在一定程度上能够自动补偿密封面的磨损，密封性能较好，适用于中压阀门；球面密封则具有更好的对中性和密封性能，适用于高压、大口径阀门。不同的密封结构形式根据阀门的使用工况和性能要求进行选择，以确保阀门的密封可靠性和使用寿命。

发布于：福建省