針型閥結構及工作原理詳解

一、針型閥的結構組成

針型閥主要由以下關鍵部件構成，共同保障其精細調節功能：

1、閥體：閥門的主體結構，內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，形成閥桿運動的腔室，通常包含填料函結構。

3、閥桿：細長的螺桿部件，一端連接手輪（或執行器），另一端固定閥芯。旋轉手輪時，閥桿帶動閥芯做精確的軸向（升降）運動。

4、閥芯：針型閥的核心部件，呈細長的圓錐形針狀結構。其錐度經過精密加工，頂端尖銳。材質通常為硬質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，是一個具有精密內錐孔的環形結構。閥芯的錐面最終與閥座的內錐孔緊密貼合實現關閉。閥座有時設計為可更換結構。

6、填料：位于閥蓋的填料函內，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壁，防止介質沿閥桿向外泄漏。

7、手輪：手動操作部件，旋轉手輪驅動閥桿升降。

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，確保靜態密封。

二、針型閥的工作原理

針型閥的工作原理基于其獨特的針狀閥芯設計，通過精確控制閥芯與閥座之間的環形流通面積來實現流量的精細調節：

1、關閉狀態：

當手輪順時針旋轉時，閥桿帶動針狀閥芯向下（旋入）運動。

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。

閥芯錐面與閥座錐孔形成線接觸密封（金屬硬密封為主，也有軟密封設計），完全切斷流體通道，實現零泄漏或極低泄漏的關閉。

2、開啟與流量調節過程：

當手輪逆時針旋轉時，閥桿帶動針狀閥芯向上（旋出）運動，逐漸遠離閥座。

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

流體只能通過這個微小的環形縫隙流過閥門。

調節原理：閥芯的錐度設計是關鍵。當旋轉手輪使閥芯微量提升時，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形流通面積會隨之發生微小的、線性的變化。

流量控制：根據流體力學原理，流經此環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，通過極其精細地旋轉手輪，帶動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，從而實現對流體（氣體或液體）流量高精度的、連續的微小調節。

閥芯行程與流通面積的關系：閥芯錐度越小（即越細長），單位閥芯行程變化所引起的流通面積變化就越小，調節精度就越高，但可調流量范圍相對變小；反之，錐度越大，調節范圍越大，但精度會略有降低。