高压水切割机设备的安全、卸荷、控制离不开各种型式的阀，本章详细讨论这些阀的作用、原理和结构。

这些阀的共性就是承压件均采用高强度金属材料。它们的阀芯大多采用线接触锥阀（针阀），根据压力其阀芯、阀座的热处理硬度大多为40-55HRC（高压）或50-55HRC（超高压），习惯上阀芯硬度高于阀座硬度，这样便于阀组的线研磨。

    下述这些阀并非一套高压水射流设备全部配备，应该根据机组作业的需要和各种阀的功能搭配选用。

    安全阀的作用是安全报警，即当机组溢流阀或其他因素出现意外，泵的压力超过排出压力的1. 10 -1. 25倍（高压）或1. 08-1.10倍（超高压）时，高压液体就会克服安全阀弹簧的预压力，打开阀芯，报警降压“1。可见，这是系统安全的最后一道防线，只是为了预防意外而设置。安全阀一经安装调试好（即保证在预定压力范围灵敏起跳），就要求铅封不得再动。安全阀一般布置在泵的排出端或排出管路。如果采用强制型溢流阀，非常可靠，也可考虑合二而一。

安全阀大多为弹簧阀，其设计原则是弹簧预压力与阀芯起跳压力下限相平衡，即当作用在阀芯表面的液力达到其起跳压力下限，则克服作用在阀芯上的弹簧预压力，使阀芯起跳卸荷。典型的弹簧式安全阀结构，这里讲究阀座孔与弹簧力的对应。由于高压、超高压的压力变化梯度较大，弹簧多选用承载力大且尺寸小的蝶簧，它还有一个优点就是工作性能曲线斜率较大，即较小的变形就能反映较大的压力变化。阀芯多采用锥阀。为了保证阀芯液力敏感传至弹簧，在阀座与弹簧座间置一钢珠点接触。同时，要注意阀芯和弹簧的导向，避免弹簧卡阻失效。阀芯起跳瞬间即降压，由于弹簧作用，阀芯会多次起跳一关闭一起跳，这就是报警，此时须立即停机。两种弹簧式安全阀实例。其共同特点是锥阀阀芯与阀杆之间以钢珠连接，以利阀芯对中；另外，弹簧预载均采用螺柱施力，然后在上端以螺母锁定。密封圈材料为氟橡胶。

对于大参数工况的阀，仅靠弹簧往往难以平衡阀芯液力，则在阀芯下部设计一导杆，极大地减小阀芯承受液力的面积，从而减小了弹簧所承受的液力，也就减小了弹簧的尺寸。安全阀可以平置也可以竖置，竖置时与阀芯起跳方向一致，也少占空间。

将安全与溢流作用合二而一的阀多采用强制型，这种安全溢流阀。其工作原理是预压力由油压或气压通过杠杆机构作用在阀芯上。显然，当降低油压或气压，阀芯则开启全部溢流；而当机组运行出现意外（如喷嘴遇堵），突然超载，油压和气压是个常量，阀芯也会克服该作用力而起跳溢流。这种强制型安全溢流阀运行很可靠，缺点是需要另加油压或气压。另外，安全阀的偶尔使用和溢流阀的频繁使用也是一对矛盾。尽管如此，超高压工况不宜采用弹簧阀（因受弹簧制造精度与设计精度的制约），这样就必须采用强制型安全溢流阀。

    尽管安全阀与溢流阀有很大程度的结构一致性，但安全阀一经压力预置后则铅封不得再调节，而溢流阀的压力则随作业要求设定或改变。因此，安全阀尽管“闲置”，却是高压水射流设备必不可少的。

高压水射流设备可在额定压力以下的任意压力运行，调节这一运行的机构叫调压阀。因为凡在额定压力以下运行都要伴随溢流（即偏离额定工况点，溢出多余的流量），所以调压与溢流同时发生；而当在常压下运行时，流量全部溢流，没有压力负荷，这一作用则称之为卸荷。调压阀也可以设计成以卸荷为目的的阀。

调压指在额定调节范围内，借助改变弹簧对阀芯的预置压力，改变机组的排出压力；溢流指阀芯开启后液体的部分旁通或全部旁通，全部旁通时泵则在常压下运行，亦即卸荷。因此，调压引发的2种结果——部分溢流或卸荷，总会出现一种。调压溢流阀是最常用的一种，它连接在泵的排出端。

弹簧式调压溢流阀。这种阀的典型特征是三通型式，即进水、出水与旁通。正常工作状态，弹簧力的作用使溢流阀芯关闭高压水排出至执行机构；当因某种意外（如关闭执行机构或喷嘴堵住等），自排出端回流的液体压力随之上升，该液力直接作用在弹簧上，将克服弹簧预置力开启溢流阀芯，阀芯开启的同时又加大了弹簧的反作用力，形成全部溢流。在排出端设置一单向阀，其作用一是保证关闭执行机构的水锤现象反馈至弹簧；二是再打开执行机构时，回流腔卸压，弹簧力使溢流阀芯再度关闭，同时在前后压差作用下单向阀打开，使机组正常作业。以反馈回流来改变弹簧力对溢流阀芯的关闭平衡现象，是溢流阀的设计特征。

原理上的一种变形，单向阀为一球阀，所不同的是附加杠杆手柄。其作用有二：一是预压弹簧起安全阀作用，强制卸荷起旁通溢流阀作用；二是通过旋转，调节弹簧的预压力，即起调压作用。

如果将弹簧力由手柄控制，则手柄的转动用于调压，手柄的上下摇动用于预置压力和卸荷。这种强制卸荷的方法在机组启动时尤为必要。这样，该阀即可以自动溢流，又可以强制溢流。图5-8所示为调压阀溢流和工作的两种情况。当排出口为高压腔（喷枪关闭），液体压力使阀芯关闭并克服弹簧力和小阀芯受力，打开小阀芯溢流；当排出口为低压腔（喷枪打开），高压水又克服并紧弹簧力使阀芯打开。与此同时小阀芯关闭，溢流阀处于连通工作状态。这里设置两个阀芯，且大阀芯以小阀杆为导向，非常巧妙。调压溢流阀的特点是借助先导阀间接调节溢流阀阀芯受力，保证溢流阀自动灵敏启闭。

该阀的工作原理是：在泵的高压水进入喷枪的同时，经过溢流阀阀芯中间节流孔进阀芯背腔亦即先导阀腔。高压回流加强了弹簧力对溢流阀阀芯的密封压力。当减小先导阀弹簧力，高压水将打开先导阀，回流至低压腔卸荷，同时溢流阀因背压失去而打开，全部高压水基本上均经此通道溢流，泵也就空载运行；反之，当增加先导阀弹簧力，又重新建立溢流阀背压保证其关阀，高压水直接至喷嘴形成射流。必须注意水切割机阀芯节流孔的设计。