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大家快來(lái)上兆網(wǎng)站免費(fèi)學(xué)習(xí)《最新閥門基礎(chǔ)知識(shí)》

第一章   閥門的基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)   概述

閥門是流體管路的控制裝置，其基本功能是接通或切斷管路介質(zhì)的流通，改變介質(zhì)的流通，改變介質(zhì)的流動(dòng)方向，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，保護(hù)管路的設(shè)備的正常運(yùn)行。

工業(yè)用的閥門的大量應(yīng)用是在瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)之后，近二三十年來(lái)，由于石油、化工、電站、冶金、船舶、核能、宇航等方面的需要，對(duì)閥門提出更高的要求，促使人們研究和生產(chǎn)高參數(shù)的閥門，其工作溫度從超低溫-269℃到高溫1200℃，甚至高達(dá)3430℃，工作壓力從超真空1.33x10-8Mpa（1x10-1㎜Hg）到超高壓1460MPa，閥門通徑從1mm到600mm，甚至達(dá)到9750mm，閥門的材料從鑄鐵，碳素鋼發(fā)展到鈦及鈦合金，高強(qiáng)度耐腐蝕鋼等，閥門的驅(qū)動(dòng)方式從手動(dòng)發(fā)展到電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、程控、數(shù)控、遙控等。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，閥門需求量不斷增長(zhǎng)，一個(gè)現(xiàn)代化的石油化工裝置就需要上萬(wàn)只各式各樣的閥門，閥門使用量大。開閉頻繁，但往往由于制造、使用選型、維修不當(dāng)，發(fā)生跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，由此引起火焰、爆炸、中毒、燙傷事故，或者造成產(chǎn)品質(zhì)量低劣，能耗提高，設(shè)備腐蝕，物耗提高，環(huán)境污染，甚至造成停產(chǎn)等事故，已屢見(jiàn)不鮮，因此人們希望獲得高質(zhì)量的閥門，同時(shí)也要求提高閥門的使用，維修水平，這時(shí)對(duì)從事閥門操作人員，維修人員以及工程技術(shù)人員，提出新的要求，除了要精心設(shè)計(jì)、合理選用、正確操作閥門之外，還要及時(shí)維護(hù)、修理閥門，使閥門的“跑、冒、滴、漏”及各類事故降到最低限度。

第二節(jié)   閥門的分類

閥門的用途廣泛，種類繁多，分類方法也比較多?？偟目煞謨纱箢悾?/span>

第一類自動(dòng)閥門：依靠介質(zhì)（液體、氣體）本身的能力而自行動(dòng)作的閥門。如止回閥、安全閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、減壓閥等。

第二類驅(qū)動(dòng)閥門：借助手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)來(lái)操縱動(dòng)作的閥門。如閘閥，截止閥、節(jié)流閥、蝶閥、球閥、旋塞閥等。

此外，閥門的分類還有以下幾種方法：

一、按結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)關(guān)閉件相對(duì)于閥座移動(dòng)的方向可分：

1． 截門形：關(guān)閉件沿著閥座中心移動(dòng)，如圖1—1所示。

2． 閘門形：關(guān)閉件沿著垂直閥座中心移動(dòng)，如圖1—2所示。

3． 旋塞和球形：關(guān)閉件是柱塞或球，圍繞本身的中心線旋轉(zhuǎn)，如圖1—3所示。

4． 旋啟形；關(guān)閉件圍繞閥座外的軸旋轉(zhuǎn)，如圖1—4所示。

5． 碟形：關(guān)閉件的圓盤，圍繞閥座內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)，如圖1—5所示。

6． 滑閥形：關(guān)閉件在垂直于通道的方向滑動(dòng)，如圖1—6所示。

二、按用途，根據(jù)閥門的不同用途可分：

1． 開斷用：用來(lái)接通或切斷管路介質(zhì)，如截止閥、閘閥、球閥、蝶閥等。

2． 止回用：用來(lái)防止介質(zhì)倒流，如止回閥。

3． 調(diào)節(jié)用：用來(lái)調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，如調(diào)節(jié)閥、減壓閥。

4． 分配用：用來(lái)改變介質(zhì)流向、分配介質(zhì)，如三通旋塞、分配閥、滑閥等。

5． 安全閥：在介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，用來(lái)排放多余的介質(zhì)，保證管路系統(tǒng)及設(shè)

備安全，如安全閥、事故閥。

6． 他特殊用途：如疏水閥、放空閥、排污閥等。

第二章 閥門的類型和用途

       

閥門類型繁多，本文只介紹常用閥門

                       

  第一節(jié)    閘    閥

閘閥是指關(guān)閉件（閘板）沿通路中心線的垂直方向移動(dòng)的閥門。

閘閥在管路中主要作切斷用。

閘閥是使用很廣的一種閥門，一般口徑DN≥50mm的切斷裝置都選用它，有時(shí)口徑

很小的切斷裝置也選用閘閥，閘閥有以下優(yōu)點(diǎn)：

①流體阻力小。

②開閉所需外力較小。

③介質(zhì)的流向不受限制。

④全開時(shí)，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥小。

⑤體形比較簡(jiǎn)單，鑄造工藝性較好。

閘閥也有不足之處：

①外形尺寸和開啟高度都較大。安裝所需空間較大。

②開閉過(guò)程中，密封面間有相對(duì)摩擦，容易引起擦傷現(xiàn)象。

③閘閥一般都有兩個(gè)密封面，給加工、研磨和維修增加一些困難。

 

一、閘閥的種類

1． 按閘板的構(gòu)造可分

1）平行式閘閥：密封面與垂直中心線平行，即兩個(gè)密封面互相平行的閘閥。如圖2—12所示。

在平行式閘閥中，以帶推力楔塊的結(jié)構(gòu)最常為常見(jiàn)，既在兩閘板中間有雙面推力楔塊，這種閘閥適用于低壓中小口徑（DN40—300mm）閘閥。也有在兩閘板間帶有彈簧的，彈簧能產(chǎn)生予緊力，有利于閘板的密封。

2）楔式閘閥：密封面與垂直中心線成某種角度，即兩個(gè)密封面成楔形的閘閥如圖2—13所示。

密封面的傾斜角度一般有2°52′，3°30′，5°， 8°， 10°等，角度的大小主要取決于介質(zhì)溫度的高低。一般工作溫度愈高，所取角度應(yīng)愈大，以減小溫度變化時(shí)發(fā)生楔住的可能性。

在楔式閘閥中，又有單閘板，雙閘板和彈性閘板之分。單閘板楔式閘閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠，但對(duì)密封面角度的精度要求較高，加工和維修較困難，溫度變化時(shí)楔住的可能性很大。雙閘板楔式閘閥在水和蒸氣介質(zhì)管路中使用較多。它的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)密封面角度的精度要求較低，溫度變化不易引起楔住的現(xiàn)象，密封面磨損時(shí)，可以加墊片補(bǔ)償。但這種結(jié)構(gòu)零件較多，在粘性介質(zhì)中易粘結(jié)，影響密封。更主要是上、下?lián)醢彘L(zhǎng)期使用易產(chǎn)生銹蝕，閘板容易脫落。彈性閘板楔式閘閥，它具有單閘板楔式閘閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，又能產(chǎn)生微量的彈性變形彌補(bǔ)密封面角度加工過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，改善工藝性，現(xiàn)已被大量采用。

2． 按閥桿的構(gòu)造閘閥又可分為

1） 明桿閘閥：閥桿螺母在閥蓋或支架上，開閉閘板時(shí)，用旋轉(zhuǎn)閥桿螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)閥桿的升降。如圖2—12所示。這種結(jié)構(gòu)對(duì)閥桿的潤(rùn)滑有利，開閉程度明顯，因此被廣泛采用。

2） 暗桿閘閥：閥桿螺母在閥體內(nèi)，與介質(zhì)直接接觸。開閉閘板時(shí)，用旋轉(zhuǎn)閥桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖2—14所示。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：閘閥的高度總保持不變，因此安裝空間小，適用于大口徑或?qū)Π惭b空間受限制的閘閥。此種結(jié)構(gòu)要裝有開閉指示器，以指示開閉程度。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：閥桿螺紋不僅無(wú)法潤(rùn)滑，而且直接接受介質(zhì)侵蝕，容易損壞。

二、閘閥的通徑收縮

如果一個(gè)閥體內(nèi)的通道直徑不一樣（往往都是閥座處的通徑小于法蘭連接處的通徑），稱為通徑收縮。如圖2—15所示。

通徑收縮能使零件尺寸縮小，開、閉所需力相應(yīng)減小，同時(shí)可擴(kuò)大零部件的應(yīng)用范圍。但通徑收縮后。流體阻力損失增大。

在某些部門的某些工作條件下（如石油部門的輸油管線），不允許采用通徑收縮的閥門。這一方面是為了減小管線的阻力損失，另一方面是為了避免通徑收縮后給機(jī)械清掃管線造成障礙。

 

 

第二節(jié)      截止閥

         

 截止閥是關(guān)閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動(dòng)的閥門。

           截止閥在管路中主要作切斷用。截止閥有以下優(yōu)點(diǎn)：

1． 在開閉過(guò)程中密封面的摩擦力比閘閥小，耐磨。

2． 開啟高度小。

3． 通常只有一個(gè)密封面，制造工藝好，便于維修。

截止閥使用較為普遍，但由于開閉力矩較大，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一般公稱通徑都限制在DN≤200mm以下。截止閥的流體阻力損失較大。因而限制了截止閥更廣泛的使用。

截止閥的種類很多，根據(jù)閥桿上螺紋的位置可分：

一、上螺紋閥桿截止閥

截止閥閥桿的螺紋在閥體的外面。其優(yōu)點(diǎn)是閥桿不受介質(zhì)侵蝕，便于潤(rùn)滑，此種結(jié)構(gòu)采用比較普遍。如圖 2—8所示。

二、下螺紋閥桿截止閥

截止閥閥桿的螺紋在閥體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)閥桿螺紋與介質(zhì)直接接觸，易受侵蝕，并無(wú)法潤(rùn)滑。此種結(jié)構(gòu)用于小口徑和溫度不高的地方。如圖 2—9所示。

根據(jù)截止閥的通道方向，又可分為；直通式截止閥，角式截止閥和三通式截止閥，后兩種截止閥通常做改變介質(zhì)流向和分配介質(zhì)用。

 

第三節(jié)      節(jié)流閥

 

節(jié)流閥是指通過(guò)改變通道面積達(dá)到控制或調(diào)節(jié)介質(zhì)流量與壓力的閥門。

節(jié)流閥在管路中主要作節(jié)流使用。

最常見(jiàn)的節(jié)流閥是采用截止閥改變閥瓣形狀后作節(jié)流用。但用改變截止閥或閘閥開啟高度來(lái)作節(jié)流用是極不合適的，因?yàn)榻橘|(zhì)在節(jié)流狀態(tài)下流速很高，必然會(huì)使密封面沖蝕磨損，失去切斷密封作用。同樣用節(jié)流閥作切斷裝置也是不合適的。

常見(jiàn)的節(jié)流閥如圖 2 —10所示。

節(jié)流閥的閥瓣有多種形狀，常見(jiàn)的有：

1． 鉤形閥瓣，常用于深冷裝置中的膨脹閥。如圖 2—11a所示。

2． 窗形閥瓣，適用于口徑較大的節(jié)流閥如圖2—11b所示。

3． 塞形閥瓣，適用于中小口徑節(jié)流閥，使用較普遍。如圖 2—11C所示。

第四節(jié) 止回閥

 

止回閥是指依靠介質(zhì)本身流動(dòng)而自動(dòng)開、閉閥瓣，用來(lái)防止介質(zhì)倒流的閥門。

止回閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分

一、升降式止回閥：閥瓣沿著閥體垂直中心線滑動(dòng)的止回閥，如圖2—16所示。

升降式止回閥只能安裝在水平管道上，在高壓小口徑止回閥上閥瓣可采用圓球。

升降式止回閥的閥體形狀與截止閥一樣（可與截止閥通用），因此它的流體阻力系數(shù)較大。

二、旋啟式止回閥：閥瓣圍繞閥座外的銷軸旋轉(zhuǎn)的止回閥，如圖2—17所示。

旋啟式止回閥應(yīng)用較為普遍。

三、碟式止回閥：閥瓣圍繞閥座內(nèi)的銷軸旋轉(zhuǎn)的止回閥。如圖2—18所示。

碟式止回閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能安裝在水平管道上，密封性較差。

四、管道式止回閥，閥瓣沿著閥體中心線滑動(dòng)的閥門。如圖2—19所示。

管道式止回閥是新出現(xiàn)的一種閥門，它的體積小，重量較輕，加工工藝性好，是止回閥發(fā)展方向之一。但流體阻力系數(shù)比旋啟式止回閥略大。

 

第五節(jié) 旋塞閥

 

旋塞閥是指關(guān)閉件（塞子）繞閥體中心線旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到開啟和關(guān)閉的一種閥門。

旋塞閥在管路中主要用作切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向的。

旋塞閥是歷史上最早被人們采用的閥件。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開閉迅速（塞子旋轉(zhuǎn)四分之一圈就能完成開閉動(dòng)作），操作方便，流體阻力小，至今仍被廣泛使用。目前主要用于低壓，小口徑和介質(zhì)溫度不高的情況下。

旋塞閥的塞子和塞體是一個(gè)配合很好的圓錐體，其錐度一般為1：6和1：7。

一、緊定式旋塞閥

緊定式旋塞閥通常用于低壓直通管道，密封性能完全取決于塞子和塞體之間的吻合度好壞，其密封面的壓緊是依靠擰緊下部的螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般用于PN≤0.6Mpa。如圖2—1所示。

 圖2-1                              圖2-2

二、填料式旋塞閥。

填料式旋塞閥是通過(guò)壓緊填料來(lái)實(shí)現(xiàn)塞子和塞體密封的。由于有填料，因此密封性能較好。通常這種旋塞閥有填料壓蓋，塞子不用伸出閥體，因而減少了一個(gè)工作介質(zhì)的泄漏途徑。這種旋塞閥大量用于PN≤1Mpa的壓力，如圖2—2所示。

 

三、自封式旋塞閥

自封式旋塞閥是通過(guò)介質(zhì)本身的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)塞子和塞體之間的壓緊密封的。塞子的小頭向上伸出體外，介質(zhì)通過(guò)進(jìn)口處的小孔進(jìn)入塞子大頭，將塞子向上壓緊，此種結(jié)構(gòu)一般用于空氣介質(zhì)。如圖2—3所示。

四、油封式旋塞閥

近年來(lái)旋塞閥的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了帶有強(qiáng)制潤(rùn)滑的油封式旋塞閥。由于強(qiáng)制潤(rùn)滑使塞子和塞體的密封面間形成一層油膜。這樣密封性能更好，開閉省力，防止密封面受到損傷。如圖2—4所示。

      圖2-3                                          圖2-4

 

第六節(jié)                   球閥

 

球閥和旋塞閥是同屬一個(gè)類型的閥門，只有它的關(guān)閉件是個(gè)球體，球體繞閥體中心線作旋轉(zhuǎn)來(lái)達(dá)到開啟、關(guān)閉的一種閥門。

球閥在管路中主要用來(lái)做切斷、分配和改變介質(zhì)的流動(dòng)方向。

球閥是近年來(lái)被廣泛采用的一種新型閥門，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1． 流體阻力小，其阻力系數(shù)與同長(zhǎng)度的管段相等。

2． 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。

3． 緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統(tǒng)中也已廣

泛使用。

4． 操作方便，開閉迅速，從全開到全關(guān)只要旋轉(zhuǎn)90°，便于遠(yuǎn)距離的控制。

5． 維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封圈一般都是活動(dòng)的，拆卸更換都比較方便。

6． 在全開或全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過(guò)時(shí)，不會(huì)引起閥門密封面的侵蝕。

7． 適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。

球閥已廣泛應(yīng)用于石油、化工、發(fā)電、造紙、原子能、航空、火箭等各部門，以及人們?nèi)粘Ｉ钪小?/div>

球閥按結(jié)構(gòu)形式可分：

一、浮動(dòng)球球閥

球閥的球體是浮動(dòng)的，在介質(zhì)壓力作用下，球體能產(chǎn)生一定的位移并緊壓在出口端的密封面上，保證出口端密封。如圖2—5所示。

     圖 2-5

浮動(dòng)球球閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好，但球體承受工作介質(zhì)的載荷全部傳給了出口密封圈，因此要考慮密封圈材料能否經(jīng)受得住球體介質(zhì)的工作載荷。這種結(jié)構(gòu)，廣泛用于中低壓球閥。

二、固定球球閥

球閥的球體是固定的，受壓后不產(chǎn)生移動(dòng)。固定球球閥都帶有浮動(dòng)閥座，受介質(zhì)壓力后，閥座產(chǎn)生移動(dòng)，使密封圈緊壓在球體上，以保證密封。通常在與球體的上、下軸上裝有軸承，操作扭距小，適用于高壓和大口徑的閥門。如圖2—6所示。

為了減少球閥的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年來(lái)又出現(xiàn)了油封球閥，既在密封面間壓注特制的潤(rùn)滑油，以形成一層油膜，即增強(qiáng)了密封性，又減少了操作扭矩，更適用高壓大口徑的球閥。

三、彈性球球閥

球閥的球體是彈性的。球體和閥座密封圈都采用金屬材料制造，密封比壓很大，依靠介質(zhì)本身的壓力已達(dá)不到密封的要求，必須施加外力。這種閥門適用于高溫高壓介質(zhì)。

如圖2—7所示。

彈性球體是在球體內(nèi)壁的下端開一條彈性槽，而獲得彈性。當(dāng)關(guān)閉通道時(shí)，用閥桿的楔形頭使球體漲開與閥座壓緊達(dá)到密封。在轉(zhuǎn)動(dòng)球體之前先松開楔形頭，球體隨之恢復(fù)原原形，使球體與閥座之間出現(xiàn)很小的間隙，可以減少密封面的摩擦和操作扭矩。

球閥按其通道位置可分為直通式，三通式和直角式。后兩種球閥用于分配介質(zhì)與改變介質(zhì)的流向。

圖2-6                                 圖2-7

                       第七節(jié)   蝶閥

蝶板在閥體內(nèi)繞固定軸旋轉(zhuǎn)的閥門，叫蝶閥。

1.作為密封型的蝶閥，是在合成橡膠出現(xiàn)以后，才給它帶來(lái)了迅速的發(fā)展，因此它是一種新型的截流閥。在我國(guó)直至二十世紀(jì)八十年代，蝶閥主要作用于低壓閥門，閥座采用合成橡膠，到九十年代，由于國(guó)外交流增多，硬密封〈金屬密封〉蝶閥得以迅速發(fā)展。目前已有多家閥門廠能穩(wěn)定地生產(chǎn)中壓金屬密封蝶閥，使蝶閥應(yīng)運(yùn)領(lǐng)域更為廣泛。

2.蝶閥能輸送和控制的介質(zhì)有水、凝結(jié)水、循環(huán)水、污水、海水、空氣、煤氣、液態(tài)天然氣、干燥粉末、泥漿、果漿及帶懸浮物的混合物。

目前國(guó)產(chǎn)蝶閥參數(shù)如下：

公稱壓力：PN0.25——4.0MPa

公稱統(tǒng)徑：DN100——3000mm

工作溫度：≤425℃

3.蝶閥種類：

根據(jù)連接方式：法蘭式、對(duì)夾式。

根據(jù)密封面材料；軟密封、硬密封。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，蝶閥可分成以下類型：

——板式

蝶閥      ——斜板式

——偏置板式

——杠桿式

4.蝶閥的特點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小。由于結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短，體積小，重量輕，適用于大口徑的閥門。

（2）流體阻力小，全開時(shí)，閥座通道有效流通面積較大，因而流體阻力較小。

（3）啟閉方便迅速，調(diào)節(jié)性能好，蝶板旋轉(zhuǎn)90°既可完成啟閉。通過(guò)改變蝶板的旋轉(zhuǎn)角度可以分級(jí)控   制流量。

（4）啟閉力矩較小，由于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)蝶板受介質(zhì)作用基本相等，而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向相反，因而啟閉較省力。

（5）低壓密封性能好，密封面材料一般采用橡膠、塑料、故密封性能好。受密封圈材料的限制，蝶閥的使用壓力和工作溫度范圍較小。但硬密封蝶閥的使用壓力和工作溫度范圍，都有了很大的提高。

5.蝶閥的結(jié)構(gòu)

蝶閥主要由閥體、蝶板、閥桿、密封圈和傳動(dòng)裝置組成。蝶閥的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1--21。

（1）閥體    閥體呈圓筒狀，上下部分各有一個(gè)圓柱形凸臺(tái)，用于安裝閥桿。蝶閥與管道多采用法蘭連接；如采用對(duì)夾連接，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度最小。

（2）閥桿     閥桿是蝶板的轉(zhuǎn)軸，軸端采用填料函密封結(jié)構(gòu)，可防止介質(zhì)外漏。閥桿上端與傳動(dòng)裝置直接相接，以傳遞力矩。

（3）蝶板     蝶板是蝶閥的啟閉件。根據(jù)蝶板在閥體中的安裝方式，蝶閥可以分成以下幾種形式：

①中心對(duì)稱板。見(jiàn)圖1--21（A），閥桿固定在蝶板的徑向中心孔上，閥桿與蝶板均垂直安裝

(a)                (b)                  (c)                  (d)

                       圖1-2 蝶閥結(jié)構(gòu)圖

a: 板式    b:斜板式  c:偏置板式  d:杠桿式

二、非密封形蝶閥：關(guān)閉時(shí)不能保證密封的蝶閥。在管路中只能做節(jié)流用，密封圈通常是用金屬制成的。