針型閥結(jié)構(gòu)及工作原理詳解

一、針型閥的結(jié)構(gòu)組成

針型閥主要由以下關(guān)鍵部件構(gòu)成，共同保障其精細(xì)調(diào)節(jié)功能：

1、閥體：閥門的主體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包含流體通道和精確加工的閥座。通常由不銹鋼、黃銅等耐腐蝕材料制成，連接形式有螺紋、卡套、法蘭等。

2、閥蓋/閥帽：與閥體連接，形成閥桿運(yùn)動(dòng)的腔室，通常包含填料函結(jié)構(gòu)。

3、閥桿：細(xì)長(zhǎng)的螺桿部件，一端連接手輪（或執(zhí)行器），另一端固定閥芯。旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，閥桿帶動(dòng)閥芯做精確的軸向（升降）運(yùn)動(dòng)。

4、閥芯：針型閥的核心部件，呈細(xì)長(zhǎng)的圓錐形針狀結(jié)構(gòu)。其錐度經(jīng)過精密加工，頂端尖銳。材質(zhì)通常為硬質(zhì)合金或與閥體相同的材料，確保耐磨性和密封性。閥芯的錐形表面與閥座孔形成密封副。

5、閥座：位于閥體流道內(nèi)，是一個(gè)具有精密內(nèi)錐孔的環(huán)形結(jié)構(gòu)。閥芯的錐面最終與閥座的內(nèi)錐孔緊密貼合實(shí)現(xiàn)關(guān)閉。閥座有時(shí)設(shè)計(jì)為可更換結(jié)構(gòu)。

6、填料：位于閥蓋的填料函內(nèi)，包裹閥桿。常用柔性石墨或PTFE等材料制成，在壓緊螺母的作用下徑向膨脹，緊密貼合閥桿和填料函內(nèi)壁，防止介質(zhì)沿閥桿向外泄漏。

7、手輪：手動(dòng)操作部件，旋轉(zhuǎn)手輪驅(qū)動(dòng)閥桿升降。

8、壓緊螺母/填料壓蓋：用于壓緊填料，保證閥桿處的密封。

9、密封墊片：位于閥體與閥蓋連接處，確保靜態(tài)密封。

二、針型閥的工作原理

針型閥的工作原理基于其獨(dú)特的針狀閥芯設(shè)計(jì)，通過精確控制閥芯與閥座之間的環(huán)形流通面積來實(shí)現(xiàn)流量的精細(xì)調(diào)節(jié)：

1、關(guān)閉狀態(tài)：

當(dāng)手輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥桿帶動(dòng)針狀閥芯向下（旋入）運(yùn)動(dòng)。

閥芯尖銳的錐形頭部逐漸接近并最終緊密地嵌入閥座的錐形孔內(nèi)。

閥芯錐面與閥座錐孔形成線接觸密封（金屬硬密封為主，也有軟密封設(shè)計(jì)），完全切斷流體通道，實(shí)現(xiàn)零泄漏或極低泄漏的關(guān)閉。

2、開啟與流量調(diào)節(jié)過程：

當(dāng)手輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥桿帶動(dòng)針狀閥芯向上（旋出）運(yùn)動(dòng)，逐漸遠(yuǎn)離閥座。

閥芯錐面與閥座錐孔之間形成一個(gè)微小的、環(huán)形縫隙。這個(gè)縫隙的形狀是圍繞閥芯的環(huán)形空間。

流體只能通過這個(gè)微小的環(huán)形縫隙流過閥門。

調(diào)節(jié)原理：閥芯的錐度設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。當(dāng)旋轉(zhuǎn)手輪使閥芯微量提升時(shí)，由于閥芯直徑沿軸向是漸變的（錐形），閥芯與閥座之間形成的環(huán)形流通面積會(huì)隨之發(fā)生微小的、線性的變化。

流量控制：根據(jù)流體力學(xué)原理，流經(jīng)此環(huán)形縫隙的流量與該縫隙的流通截面積成正比（在壓差恒定的情況下）。因此，通過極其精細(xì)地旋轉(zhuǎn)手輪，帶動(dòng)閥芯做微小的軸向位移，就能精確地、線性地改變流通截面積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體（氣體或液體）流量高精度的、連續(xù)的微小調(diào)節(jié)。

閥芯行程與流通面積的關(guān)系：閥芯錐度越小（即越細(xì)長(zhǎng)），單位閥芯行程變化所引起的流通面積變化就越小，調(diào)節(jié)精度就越高，但可調(diào)流量范圍相對(duì)變??；反之，錐度越大，調(diào)節(jié)范圍越大，但精度會(huì)略有降低。