圆锥形旋塞阀是在圆柱形旋塞阀的基础上发展起来的旋塞阀。圆锥形旋塞阀密封副之间的泄漏间隙可通过力将阀塞更深入地压入阀座来调整。当旋塞与阀体紧密接触时，旋塞仍可旋转，或在旋转之前将旋塞提起旋转90°，然后再压入密封。

（1）紧定式锥形旋塞阀

紧定式锥形旋塞阀（图7-12）的结构zui为简单， 仅由阀体和旋塞组成，旋塞下端伸出阀体外，并加工出螺纹，当拧紧紧固螺母时，将旋塞往下拉，使其压紧在阀体密封面上。

紧定式锥形旋塞阀不带填料，旋塞与阀体密封面间靠本体金属来密封。密封力靠拧紧旋塞下面的螺母来实现。为了使用较小的预紧力便能达到密封，旋塞和阀体密封面的表面粗糙度精度一定要尽量高，而且

几何形状误差也一定要小，锥度配合一定要准，才能使该类旋塞阀实现密封。

紧定式锥形旋塞阀易于维修和清理，维修或清理时，松开下面的螺母，退出垫圈，旋塞便可从阀体中取出进行维修或清理。

紧定式锥形旋塞阀只适用于低压场合，目前已很少采用。

（2）填料式锥形旋塞阀

填料式锥形旋塞阀（图7-13）结构简单，仅由阀体、旋塞、填料和压盖等部件组成，当拧紧压盖上的螺母将填料压紧时，也同时压紧了旋塞与阀体的密封面，达到密封的目的。旋塞下面的螺母起到旋塞与阀体密封面之间配合松紧的调节作用。

填料式锥形旋塞阀是使用非润滑的金属密封件， 由于这种阀门密封副间的摩擦较大，为保证旋塞在阀体内能够转动自如，其许用密封载荷受到一定限制。 因此密封面的泄漏间隙相对较大，故这种阀只有使用在具有表面张力和黏性较高的液体时才能达到满意的密封效果。但是，如果在组装前将旋塞涂上一层密封脂，那么这种阀也可用于潮湿气体，例如潮湿的含油压缩空气。

填料式锥形旋塞阀密封性能较好，尤其是外漏的密封性更好，大量用于公称压力PN10工况。

（3）油封式锥形旋塞阀

油封式锥形旋塞阀（图7-14），除旋塞的形状外， 与油封圆柱形旋塞阀很相似，这两种阀具有相同的功能。但是油封锥形旋塞阀具有操作上的优点，即一旦由于长期处于静止状态或由于忽视润滑而导致旋塞不能转动时，通过注入密封剂就能把旋塞从阀座提起而使它重新转动。当以这种方式松开旋塞时，操作者经常错误地将压盖松开，而正确的方法是应进一步将压盖压紧。这种阀门的缺点在于，人为压紧旋塞可能会使旋塞过紧而导致其运动困难。

油封式锥形旋塞阀的结构和填料式旋塞阀基本相同。不同之处在于油封式旋塞阀设有注油装置，并在旋塞的密封面间加工出横向和纵向油槽。使用时，从注油孔向阀内注入密封油脂，使旋塞与阀体的密封面之间形成一层油膜，起润滑和密封的作用。油封式旋塞阀的主要特点是密封性能可靠，而且启闭省力。它的出现扩大了旋塞阀的使用范围。

油封式锥形旋塞阀的密封靠旋塞和阀体之间的密封脂来实现。密封脂是用注脂枪通过旋塞杆上的注脂阀注入旋塞的密封面上储存密封脂的油槽。因此，当阀门在使用时，就可以向油槽注射补充的密封脂，从而有效地弥补其密封的不足。然而，如果该阀的预紧力不够，即便再注射密封脂也不能保证密封，这时可通过紧固阀盖上的螺栓来施加预紧力，以保证密封。

油封式锥形旋塞阀的旋塞和阀体的密封面表面粗糙度等级要高，其几何形状精度及旋塞和阀体的锥度要准确，才能保证用较小的预紧力就能保证密封，从而使旋塞在阀体内的转动自如。由于密封面在全开位置时被保护而不与流动介质接触，同时损坏的密封面较易修复，所以油封式锥形旋塞阀特别适用于腐蚀性介质。但是，油封式锥形旋塞阀不宜用作节流工况， 这是因为节流时会从露出的油槽中冲掉密封脂，这样一方面密封脂可能对介质造成污染，另一方面在阀门每次关闭时，都要向油槽注入密封脂才能保证阀门密封。

油封式锥形旋塞阀zui适宜用于油、气田的分支管路上，因为这种管路不用清管，而油、气田的介质中又含有泥沙，用此种阀门。

阀体进出口端的密封采用油封结构，特别适用于颗粒泥浆管道中，它在圆锥表面上开有油沟，注人高于管道中浆体压力的密封脂；在旋塞静止状态下，形成油膜隔离泥浆，使之不能进入旋塞和阀体内壁之间的缝隙，防止产生研磨；在旋塞运动时，产生高速油流冲击泥浆，使之进入不了旋塞和阀体内壁之间的缝隙，确保阀门正常运行，提高了浆体管道运输工程的经济效益。

油封式锥形旋塞阀主要结构特点：

①阀门的密封性是通过外部油脂的方式来实现的。

②阀门没有空腔，介质不易积聚。

③阀门的使用温度是根据所用油脂的类型来确定的。而油脂的选择应根据管道内的介质选定。

④双向流动，使用安装更方便。

⑤阀门的流道形式主要有常规型、文丘里型、 短型及三通等，可以满足各种管道的需要。

（4）压力平衡式倒锥形旋塞阀

压力平衡式旋塞阀是可以使用于任何工况的理想的切断阀，包括大多数恶劣操作环境下也能使用。可用于动作要求快、*和密封要求的场合，设计非常紧凑，要求的安装空间较小，可以在任意位置安装。该类阀的基本操作相当简便，当旋塞转动90° 时，阀门就从关到开的位置：反之亦然。

旋塞锥度为1 : 6，*紧密地与阀体装配组合在一起，它采用金属-金属密封，也就是没有采用易被流动的流体损坏的软密封。

作为二级密封，该阀门提供了一个辅助密封系统，即当阀门动作时，允许加人特殊的密封脂到阀门里。除了密封作用，密封脂的另一个目的是防止阀内件腐蚀和磨损，同时也降低阀门的力矩。

阀门是根据“压力平衡”原理设计的，旋塞带有压力平衡孔，以确保旋塞在轴向上始终处于压力平衡状态，从而防止旋塞被卡住。另外，旋塞和阀杆是两个独立的部件，借助于称为通用连接片的平衡环将它们连成一体。阀杆不能随意取出，只有在停车重新装 配时，方能从底部取出。旋塞的安装位置是通过调节螺栓在阀体内部进行调整，当底部紧固螺栓固定时， 用调整螺杆调整钢球来固定旋塞位置。通过两个柔软的垫片来实现旋塞位置的所有调整。

压力平衡式旋塞阀的密封部位如下。

①阀杆顶部密封密封圈是嵌入式的特殊材料密封圈，该密封圈可以从外部进行更换，它是用于失火状态下保证阀杆的密封。

②阀杆密封由0形圈来保证。

③底盖密封底盖是用螺栓和螺母固定在阀体上的。两个柔软的垫片被放置在阀体和底盖之间的凹槽处，主要起金属密封作用，另外起到在调整紧定螺 钉时阻止介质泄漏。

上面提到的，该阀提供了一个注入密封脂系统， 它通过注脂阀和止回阀将可允许的特殊密封脂渗透到阀内部。密封脂是通过一个特殊高压注脂枪喷射到旋塞凹槽里的，该系统确保所有的密封表面都具有薄层的密封剂，实现有效的二级密封。

压力平衡式旋塞阀可以提供手柄或手轮操作机构。此外它也能够提供用于各种执行机构的顶部安装的法兰和阀杆。若阀门配有这样的顶部安装法兰，那么注人密封脂系统则会从阀杆移到阀体的侧面。

压力平衡式旋塞阀的主要特点如下：

①产品结构合理、密封可靠、性能优良、造型美观；

②倒装压力平衡的结构，启闭转矩小；

③阀体和密封面间设有油槽，可随时通过注脂阀向旋塞凹槽注人密封脂，增加密封性能；

④零件材质及法兰尺寸可根据实际工况或用户要求合理选配，满足各种工程需要。

压力平衡式倒锥形旋塞阀（图7-15）由阀体、阀杆、旋塞、底盖、注脂阀、填料等部件组成。其阀塞按相反位置安装并与阀杆分开。旋塞由底盖中的螺钉对其位置进行调节，为了防止介质压力将旋塞推入阀座，旋塞端部开有平衡孔，它可使介质压力进人旋塞两端的空腔内。这样的设计可使这种旋塞阀适用于很高的压力，不会由于介质压力将旋塞推向阀座而不能操作。目前，国内天然气管线及场站控制系统使用的旋塞阀全部采用进口的倒装平衡式油密封旋塞阀。

密封剂是从阀杆末端注入阀体的，在注人压力的作用下，通过旋塞上的油路，使阀体、旋塞的密封面间形成一层油膜，实现阀门的密封并起到润滑的作用。介质可通过旋塞底部的小孔进入下空腔，依靠介质压力将旋塞向上推动而压紧在阀体密封面上，介质 压力越大，则密封性能越可靠。

①压力平衡式倒锥形旋塞阀结构特点

a. 阀体。采用倒装式结构，整体铸造，强度高， 刚性好，受力均匀，阀门重心与管道中心基本重合， 操作稳定性好。阀体密封锥面采用高速精磨加工，经研磨后表面粗糙度精度高于RaO. 8。

b. 旋塞。采用倒装式旋塞，整体锻造，精密机械加工并研磨后表面粗糙度可达EaO. 4。旋塞表面采用氮化、镀镍磷合金或者喷涂硬质合金等表面处理手段提高表面硬度；超音速喷涂硬质合金的表面硬度可达65HRC以上，镀镍磷合金并经热处理后，其表面硬度可达58〜60HRC。在油膜润滑下具有*的耐磨性能。

旋塞锥体的上部有一止回阀，可补偿阀腔上部的注油压力。旋塞的下部开有平衡孔，可将介质压力引人旋塞底部，使旋塞压紧阀体，起到密封作用。

c. 密封副。采用金属密封结构加注油脂密封， 由于密封油脂的填充占位作用，介质中的固体颗粒物不会进入密封面，对密封面有非常好的保护作用。因为油脂的润滑，使得阀门操作力矩小，操作省力。

特殊的非对称油槽设计，转动旋塞时密封脂自动加注无泄漏，*保证油膜完整，密封可靠。这种非对称的油槽设计油耗损失非常小，延长了油脂的加注时间和使用周期。

锥面密封，密封接触面积大，油膜润滑，使用寿命长。

d. 阀杆及阀杆密封。阀杆的强度和密封性能是影响阀杆操作及阀门整体性能的主要因素之一。阀杆的受力主要来自于填料处的摩擦力、操作力矩及介质的推力。阀杆与旋塞采用滑环式连接方式，可减少阀杆中心与旋塞锥面的同心度误差，改善阀杆的受力条件和操作性能。阀杆采用防飞出设计，可在线更换填料密封件。阀杆密封采用防火填料、0形密封圈、加注密封脂三重密封设计，阀杆机加工后表面粗糙度可达i?a0.4，*阀杆密封要求，可长期可靠工作，免紧固维修。阀杆整体锻造，并加调质处理，强度高韧性好。阀杆表面采用氮化或镀镍磷合金，表面硬度高，抗摩擦磨损。

e. 阀盖及底部结构。底部阀盖是阀门底部承压部件，同时又是底部密封垫片、底部调节杆的固定和安装支撑件，要求具有高的刚度和强度。底部阀盖的密封采用整体密封垫*隔离式结构，在保证阀盖螺栓紧固时阀门具有可靠的密封。安装在阀盖底部的调节杆采用内置式结构，调整完成后旋紧压盖*零泄漏。底部调节杆支持旋塞，导出旋塞因各种原因产生的静电。

②工作原理其工作过程是通过阀杆旋转90°使旋塞上的通道口与阀体上的通道口接通或断开，实现阀门开启或关闭。通过该阀阀腔上部设计的注脂阀注入密封脂，该密封脂在注人压力作用下通过旋塞表面的特殊油槽均匀地涂在密封面上，形成致密的油膜 层，实现阀门双向密封并起到润滑密封面的作用。在旋塞大端开有流通的小孔，使管道介质能进入旋塞底部，旋塞在底部介质力推动下向上紧贴旋塞倒锥面。 旋塞小端装有单向阀，当阀腔上部的油脂压力低于介质压力时管道介质通过单向阀进入阀体上腔以补充油脂压力。同时旋塞在上腔油脂压力及旋塞自重作用下与旋塞底部向上的介质推力保持平衡，可以大大减轻密封面的密封比压，降低阀门操作力矩，延长阀门使用寿命。

旋塞表面硬化处理并开有特殊油槽回路，阀体外有两个密封脂注入装置，一个是通过注入密封脂对阀杆实现紧急密封，另一个是将密封脂注人阀体上腔。 锥形旋塞体的小端通过平衡环与阀杆连接，阀体底部阀盖上装有调节支撑，可以调整旋塞的位置。阀门采用防火设计，有静电导出装置，过流道按照API 6D的规定有全通径、缩径。阀门材料可采用碳钢、低温钢、不锈钢及合金钢。驱动方式有电动、气动、手动等。

③该种管线旋塞阀与传统衬套式旋塞阀相比所具有的特点。

a. 密封可靠，使用寿命长。旋塞阀靠锥面密封， 密封接触面大，油膜起到润滑和密封的作用。采用注密封脂密封，在旋塞的开关运动过程中能将密封脂均匀涂在密封面上，有效润滑密封面。同时因密封脂的填充占位及开关过程的擦拭作用，介质中所含的固体颗粒不会进入密封副内，而在全开时间可以*防止与流动介质接触，有效保护密封副。

b. 阀门力矩小，操作省力。采用倒装安装方式的旋塞锥体。在阀门开启瞬间，阀体下腔的压力与管道的介质压力平衡，推动旋塞体向上贴紧阀体内锥面，阀体上腔的高压油密封迫使塞体受到向下的推力，而使旋塞椎体的上下端受力达到平衡，旋转塞体 时的力矩将会减少。

c. 阀体底部阀盖上装有调节支撑，可以调整阀芯的位置。在高温工况下，旋塞的热膨胀可通过调节支撑来吸收，避免密封副楔死。同时该装置具有将阀芯与介质摩擦可能产生的静电导出的功能。

d. 阀杆防飞出设计，0形圈及石墨填料、注入密封脂三重阀杆密封设计，符合泄漏要求，可以长期可靠工作，免紧固维护，具有防火功能。这些设计与第3章所述的全焊接球阀相似。

④旋塞的几种结构压力平衡式倒锥形旋塞阀有密封脂压力辅助平衡旋塞、压力平衡旋塞、被保护的压力平衡旋塞和弹簧辅助平衡旋塞。

a. 密封脂压力辅助平衡旋塞。所有压力平衡式倒锥形旋塞阀都有一个保护装置，以防止由于旋塞锁定而引起旋塞被卡住。旋塞锁定是由一个不平衡力作用于旋塞，引起主压力压向下腔（即较宽的部分）。 如图7-16 （a）中箭头所示，合力作用于旋塞上面 （圆锥小头方向），使其压紧阀体锥面。即使主压力减弱，该旋塞仍然保持锁定。

为避免旋塞被锁定，可利用注入旋塞储油槽密封脂的压力，使其作用于旋塞的上表面以减弱向上的作用力。这种方法只能减少并不能消除圆锥锁定的可能性，且需定期注入密封脂，以保证阀门的启闭自如。

b. 压力平衡旋塞。压力平衡旋塞针对密封脂压力辅助平衡旋塞的缺点，如图7-16 （b）所示，在旋塞的上方加工一个压力平衡孔并安装一个简单的单向阀，这样就使主压力的一部分抵消了向上的压力以防止锥面锁定的发生，而无须频繁注脂。

c. 被保护的压力平衡旋塞。在一些工况，一些介质中可能含有杂质颗粒，为提高装置的可靠性，避免杂质颗粒进入压力平衡旋塞[图7-16 （c）]0保证平衡孔不会暴露于旋塞端口的介质通道，相比于普通的压力平衡旋塞，提供额外的安全性。 塞[图7-16

（d）]，以防止在压力和/或温度的急剧变化而使锥面锁定。作为一种选择，这也增加了管道配管的灵活性，阀门的安装方向不受限制。

（5）金属硬密封提升式锥形旋塞阀

金属硬密封提升式锥形旋塞阀（图7-17）是近年来发展比较快的新型旋塞阀，它采用了先提升后启闭的阀门操作方式，大大减少了旋塞阀的启闭力矩，而且不同于传统旋塞阀采用矩形缩径通道，该阀门通常采用圆形通道，使旋塞阀的流体阻力大大减少，金属硬密封提升式旋塞阀兼有球阀与闸阀的优点，能用于高温、高压工况，大大扩展了旋塞阀的使用范围。

①结构特点

a. 金属硬密封提升式锥形旋塞阀开启时先提升旋塞，使旋塞与阀座密封面相脱离，然后将旋塞旋转90°，使阀门开启。由于阀门在启闭过程中旋塞与阀座相脱离，故阀门启闭非常轻松，而且密封面在开启或关闭过程中不易擦伤，阀门使用寿命长。

b. 金属硬密封提升式锥形旋塞阀无论处在开启状态或关闭状态，密封面均受到保护，不受介质冲届IJ，密封紧密可靠。

c. 普通旋塞阀采用非圆形流道，且流道面积缩减，有较大的流体阻力损失，而金属硬密封提升式锥形旋塞阀采用与管道截面积相同的圆形通道，流体阻力zui小。

d.金属硬密封提升式锥形旋塞阀结构紧凑，体积小，与闸阀相比，阀门总体高度大大减小，与截止

阀相比，流阻大大减小。

e. 与普通旋塞阀相比，金属硬密封提升式锥形旋塞阀适用的压力及温度范围更大。

f. 金属硬密封提升式锥形旋塞阀两侧阀座密封面均可密封，阀门的安装与使用不受介质流向的限制。

g. 金属硬密封提升式锥形旋塞阀关闭时，可通过手轮和阀杆对阀座密封面加压，通过加大密封比压，可使旋塞阀具有更好的密封性能。

h. 阀座密封面凸起，便于密封面清洗，密封面上不易积存结晶介质或固体颗粒。

②工作原理逆时针旋转手轮以提升旋塞，使旋塞与阀座脱离，然后逆时针方向扳动扳手90°，使扳手与管道呈平行位置，此时扳手与支架接触并限位，旋塞的通道和阀体的通道相接通，阀门开启；顺时针方向扳动扳手，使扳手与管道呈垂直位置，此时 扳手与支架接触并限位，旋塞的通道和阀门的通道呈垂直状态，然后顺时针方向旋转手轮以降下旋塞，直至旋塞与阀体紧密接触，阀门关闭。

（6）卡套式锥形旋塞阀

卡套式锥形旋塞阀（图7-18）是采用具有自润滑作用的PTFE衬套镶嵌在阀体内，而且是在压力下将衬套压入，这样就能防止在衬套与阀体间产生泄漏。 卡套式锥形旋塞阀在使用中无须注入可能导致污染的密封脂，双向流动，采用较低的转矩，*的360°金属唇边保护和固定卡套，使密封部位没有金属对金属的直接接触，故卡套式锥形旋塞阀密封性能良好，并可避免密封面咬死现象。其适用范围广，摩擦因数小，使用寿命长，并且是非金属-金属密封，对旋塞加工要求可以降低，因而对于中小口径的旋塞阀较普遍采用衬套结构形式。

卡套式软密封旋塞阀适用于公称压力为Class150〜600、PN16〜100，工作温度为一29〜180°C的石油、化工、制药、化肥、电力行业等各种工况的管路上，切断或接通管路介质。

卡套式旋塞阀主要结构特点如下。

①阀体进出口端窗口设计为双道沟槽密封环结构，旋塞在旋转过程中，其密封副间的密封比压在逐渐变化，直至到达全幵或全关位置时，产生足够的密封比压，密封副达到零泄漏。

②双道沟槽密封环既可以使PTFE衬套稳固在阀体内不产生位移，又可以吸收由于温差变化引起衬套产生的微量变形，同时衬套与旋塞之间产生有力的擦拭作用，又提高了密封面的使用寿命。

③塞轴上部采用一个PTFE膜片和0形圈与调整垫片组合，既可以调整密封面间的密封比压，使塞子转动灵活，又可以保证进、出口端和中法兰连接端的密封。

④整个密封过程可近似认为与管道内压力无关。

⑤PTFE衬套内，根据使用温度和工作介质采用不同材料的填充物，润滑好、寿命长。

⑥阀门的密封性是通过卡套四周的密封面来实现的。*的360°金属唇边保护固定卡套。

⑦阀门没有空腔，介质不易积聚。

⑧金属唇边在旋塞旋转时提供自洁的作用，适用于黏稠和易结垢的工况。

⑨双向流动，使用安装更方便。

⑩零件材质及端部连接尺寸可根据实际工况或用户要求合理选配，满足各种工程需要。      

来源：上海自动化仪表销售网（www.40017.net）

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