水庫(kù)大壩底部錐形閥結(jié)構(gòu)原理

錐形閥通常作為水輪發(fā)電機(jī)組旁通閥的自由排放閥，或是連續(xù)排放流量控制。由于采用倒置錐形柱塞閥芯而得名，簡(jiǎn)稱錐形閥，又因其具有優(yōu)異的消能效果，故又稱消能閥。錐形閥除了在流道終端設(shè)置有錐形閥芯之外，所有運(yùn)動(dòng)部件全部設(shè)置在閥門的過(guò)流通道外部，使得閥體內(nèi)部流道通常順滑，流量大而壓降損耗少，其在整個(gè)工作范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生氣蝕及振動(dòng)；

該閥在整個(gè)工作范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生氣蝕及振動(dòng)，在小流量時(shí)仍具有良好的流量控制效果。其結(jié)構(gòu)為一個(gè)固定的倒置錐形，的水力設(shè)計(jì)形體及用來(lái)降低振動(dòng)的4個(gè)導(dǎo)流翼葉片支撐，流量則由外部活動(dòng)套管的前后移動(dòng)來(lái)控制，閥體上分別設(shè)有金屬對(duì)金屬的閥座和補(bǔ)充性的軟密封閥座，或兩者構(gòu)成了復(fù)合式的閥座確保密封性能。在排放到大氣中時(shí)，水流以寬廣的錐形角度擴(kuò)散，并分解為稀薄噴淋形態(tài)，將能量消耗在空氣之中。通常根據(jù)實(shí)際需求，可以要求控制水流區(qū)域，則在出口安裝一個(gè)不同形式的導(dǎo)流罩，這不僅能將空氣與充分水混合，而且還集中流量。錐形閥測(cè)試的結(jié)果顯示沒(méi)有明顯的振動(dòng),這取決于水流中的空氣量，當(dāng)固定錐形*開(kāi)啟時(shí)，不論有導(dǎo)流罩或沒(méi)有其排放系數(shù)都是0.9左右。

二、水庫(kù)大壩底部錐形閥結(jié)構(gòu)原理主要技術(shù)參數(shù)

1.閥體材料：碳鋼、不銹鋼

2.公稱壓力PN：0.6～4.0MPa

3.公稱通徑DN:200～2000mm

4.強(qiáng)度試驗(yàn)：PN×1.5

5.密封試驗(yàn)：PN×1.1

6.使用溫度T:0～70℃

7.連接形式：法蘭、焊接

8.適用介質(zhì)：水、污水

9.操作機(jī)構(gòu)：蝸輪、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)另附使用說(shuō)明）

10.流量特性

注：本表尺寸以基本型為依據(jù)，不含導(dǎo)流罩及附件部分；不同形式高度尺寸可能有所不同，請(qǐng)以實(shí)際圖紙尺寸為準(zhǔn)。

水庫(kù)大壩底部錐形閥結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理

錐形閥大致可以分為埋設(shè)管（或過(guò)渡管）、錐形閥體、套筒、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、拉桿及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等幾個(gè)部份。其閥體固定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)啟閉活動(dòng)的外套筒，達(dá)到閥體的啟閉。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1.水力條件好，具有較其它閥門高的流量系數(shù)u=0.75～0.83或更高；

2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕；所有傳動(dòng)部件均設(shè)置在閥體之外，一目了然，便于維護(hù)檢修；

3.啟閉力小，操作輕便，可適用于無(wú)電源的中小形水利工程場(chǎng)所，可設(shè)置電、氣、液動(dòng)操作啟閉機(jī)構(gòu)，輕松實(shí)現(xiàn)遙控或無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行；

4.泄流時(shí)噴出水舌為喇叭狀，空中擴(kuò)散摻氣，消能效果好，簡(jiǎn)單消能池或不用做消能措施，如設(shè)置為淹沒(méi)式出流，則水下之消能亦甚簡(jiǎn)單；

5.流體通過(guò)內(nèi)部4導(dǎo)流翼進(jìn)行均勻分割，不會(huì)產(chǎn)生漩渦和震動(dòng)；

6.其閥門的啟閉或流量控制則由外部套管的上下移動(dòng)來(lái)帶動(dòng)錐形閥芯的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，套筒與閥體之間通過(guò)導(dǎo)向環(huán)和O形圈實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向和密封，使閥的流量系數(shù)與閥開(kāi)度具備一定的比例關(guān)系。

7.針對(duì)不同狀況和壓力的流體介質(zhì)，可以設(shè)置金屬硬密封和橡膠軟密封。采用高強(qiáng)度合金不銹鋼耐磨閥座設(shè)計(jì)的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)兼具金屬對(duì)金屬硬密封和軟密封的特性；

8.可限制發(fā)散角度，使流體分解為稀薄噴淋形態(tài)或環(huán)狀對(duì)流達(dá)到?jīng)_擊抵消的目的。同時(shí)適應(yīng)不同現(xiàn)場(chǎng)的需求。

9.根據(jù)閥門水平線與中軸線的夾角大小，以180°水平安裝最為常見(jiàn)，此外采用的方式有45°，60°、90°；

四、水庫(kù)大壩底部錐形閥結(jié)構(gòu)原理選擇布置

錐形閥的布置與樞紐建筑物有密切關(guān)系,如布置不妥,將因射流引起對(duì)建筑物之沖刷或形成的霧氣對(duì)電站的運(yùn)行帶來(lái)麻煩,以及放水時(shí)引起的顯著震動(dòng),因此,布置形式必須慎重考慮，我們建議根據(jù)地貌和實(shí)際情況，主要從出口方式、安裝方式和發(fā)散方式三個(gè)方面入手，合理安排錐形閥的布置。

1、出口方式的選擇：

(1)  淹沒(méi)式：適合水頭較低的溝渠等灌溉或飲用水系統(tǒng)，出口四周都為寬闊平坦，以沙石地形為主；

(2)  噴射式：適合水頭較高、陡峭山體場(chǎng)合；

2、安裝方式的選擇：

(1)  水平安裝：適合于消能池較薄弱、但場(chǎng)地寬廣、周圍無(wú)建筑物；

(2)  垂直安裝：適合場(chǎng)地狹小或近距離建筑物較多。

(3)  可選角度安裝：介于水平安裝與垂直安裝之間。

3、水庫(kù)大壩底部錐形閥結(jié)構(gòu)原理發(fā)散形式選擇：

(1)  自由發(fā)散型：在空氣中自由發(fā)散，根據(jù)水頭大小形成不同范圍的發(fā)散區(qū)域；

(2)  限制發(fā)散型：利用導(dǎo)流罩有效控制錐形閥的出口發(fā)散程度：都用于水頭高，出口狹小，涉及建筑物或其他設(shè)施等；如圖所示，用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)消能池或泄洪渠的具體尺寸選擇合適的導(dǎo)流罩，具體如圖所示，a、b為導(dǎo)流罩的夾角延長(zhǎng)線，L為消能池或泄洪渠的寬度，H為導(dǎo)流罩夾角頂部到消能池或泄洪渠表面的高度，按等邊三角形原理計(jì)算該選用的導(dǎo)流罩角度。

錐形閥設(shè)在高壓泄水管道的出口，具有圓筒形固定的閥殼，用4～6條平行水流方向的肋片把錐頭成90deg;的錐體固定在閥殼上， 用一活動(dòng)鋼閥套套在錐體外面(或里面)， 閥套與錐體之間的環(huán)形空間用來(lái)泄流。用螺桿傳動(dòng)將閥套沿流向前后移動(dòng)， 即可調(diào)節(jié)流量。全部開(kāi)啟時(shí)流量系數(shù)達(dá)0.85以上。錐形閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 操作方便。由于全閥的重量由根部錨定螺栓承受， 閥殼呈懸臂伸出， 故結(jié)構(gòu)受力條件不利。

錐形閥泄流時(shí)， 利用水與空氣的摩擦和入水后在水中的漩渦進(jìn)行消能， 故可不再設(shè)消能工。當(dāng)幾個(gè)錐形閥平行布置時(shí)其軸線間距不宜過(guò)小(例如不小于5倍閥殼直徑D)，否則水流相互撞擊，產(chǎn)生一股反射水流，若水流落入閥室將造成運(yùn)行困難