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技术知识

闸阀的类型和作用

发布日期:2017-03-28

闸阀的类型和作用

闸阀是隔离类阀门中最常见的阀门类型之一亚电竞app。在每个精炼厂亚电竞app亚电竞app、化工厂亚电竞app亚电竞app亚电竞app、电站和工业企业生产设备中都可以找到这类阀门,其制造尺寸范围可以从DN6? 4200。选用闸阀的主要目的是截断流体。正是由于这个原因亚电竞app,闸阀通常被称为“截断”阀或“阻断”阀亚电竞app亚电竞app。 闸阀一般应用于全开或全关操作的工作场合亚电竞app。当全开时,通过闸阀的压力降非常?⊙堑缇篴pp;当全关时,具有很好的压力密封性能亚电竞app亚电竞app。由于闸板与阀座环的配合亚电竞app,当闸阀关闭时,几乎没有泄漏发生亚电竞app。然而亚电竞app,在背压(一般不小于0. 34bar亚电竞app亚电竞app,lbar=105Pa)非常低的情况下亚电竞app,可能会发生某些泄漏亚电竞app。闸阀的另一个优点是通逞堑缇篴pp亚电竞app?艉凸乇蘸芑郝?亚电竞app亚电竞app,这一特性可以防止流体水锤效应对管道系统的损坏亚电竞app。

在众多通用阀门类型中,只有全通径球阀能够与闸阀的流量特性相当亚电竞app亚电竞app。对称设计结构和对等密封使得闸阀可以从两个方向中的任何一个方向上截断介质流。闸阀还可以选用各种材料制造亚电竞app亚电竞app,可以从五金店货架上找到DJV15的小型黄铜闸阀,也可从核电站核 岛中找到特殊合金闸阀。闸阀的主要局限性在于不能适用于节流性工况亚电竞app。当闸阀应用于节流性工况时亚电竞app亚电竞app,流体在阀座附近常常具有很高的流速,这样会引起侵蚀亚电竞app亚电竞app。同样在部分开启状态亚电竞app,闸板会在介质的冲击下出现摆动亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app,这样会造成密封副损坏亚电竞app。通常亚电竞app,闸阀比截止阀更易于产生阀座和闸板密封面的磨损亚电竞app亚电竞app,而这种磨损的修复亚电竞app亚电竞app,很难通过研磨和抛光的手段来完成亚电竞app亚电竞app亚电竞app。

由于闸阀的结构特点非常适合于大型化装置亚电竞app,所以其应用范围不断扩大亚电竞app,并向着高温高压发展。闸阀最大口径已达DM200,在合成氨装置中已大量使用 PJV320的高压闸阀亚电竞app,用于石油、天然气钻采的井口的闸阀工作压力高达138MPa亚电竞app亚电竞app。制造高温高压闸阀的关键亚电竞app,是解决由于温度变化引起闸板楔死的问题亚电竞app,以及保证其可靠的密封性能。为此亚电竞app亚电竞app,要在闸板和阀座密封结构上进行研究改进亚电竞app。弹性阀座和弹性浮动阀座已开始得到应用,使闸阀能够实现进口密封亚电竞app、出口密封或进出口双重密封亚电竞app。目前闸阀使用寿命还难以与其他阀类相比,如何提高使用寿命亚电竞app,也是闸阀发展的重要课题亚电竞app。

闸阀又叫闸板阀亚电竞app,主要由阀体、阀盖亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app、闸板、阀杆、阀座和密封填料等部分组成亚电竞app,如图2-1所示。

闸阀是启闭件(闸板)亚电竞app,由阀杆带动亚电竞app亚电竞app,沿阀座 (密封面)做直线升降运动的阀门。一般亚电竞app亚电竞app,闸阀不可用来调节流量亚电竞app,只能作为截断装置使用亚电竞app亚电竞app亚电竞app,要么完全开启亚电竞app亚电竞app,要么完全关闭亚电竞app。在各种类型的阀门中亚电竞app亚电竞app,闸阀是应用最广泛的一种亚电竞app亚电竞app亚电竞app。既适用于常温和常压工况亚电竞app,也适用 于高温及低温和高压及低压工况,并可以通过选用不同的材质,适用于各种不同的介质中。

闸阀具有如下优点:

①流体阻力小。闸阀阀体内部介质通道是直通的亚电竞app,介质流经闸阀时不改变其流动方向亚电竞app,因而流体阻力较小。

②结构长度(与管道相连接的两端面间的距离)较小亚电竞app亚电竞app。由于闸板呈圆盘状亚电竞app,是垂直置于阀体内的亚电竞app,而截止阀阀瓣(也呈圆盘状)是平行置于阀体内的亚电竞app亚电竞app,因而与截止阀相比,其结构长度较小亚电竞app。如PN16、DJV150的截止阀,其结构长度为480mm,而同一参 数的闸阀结构长度仅为350mm亚电竞app。

③启闭较省力。启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直亚电竞app,而截止阀阀瓣通常在关闭时的运动方向与阀座处介质流动方向相反亚电竞app,因而必须克服介质的作用力亚电竞app。所以与截止阀相比,闸阀的启闭较为省力亚电竞app。

④介质流动方向不受限制亚电竞app。介质可从闸阀两侧任意方向流过闸阀亚电竞app,均能达到接通或截断的目的亚电竞app。便于安装亚电竞app,适用于介质的流动方向可能改变的管路中亚电竞app。

⑤全开时,密封面受工作介质的冲蚀很小亚电竞app。

⑥形体结构比较简单亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app,制造工艺性较好。

同时闸阀也存在一些缺点如下:

①密封面易产生擦伤亚电竞app。启闭时闸板与阀座相接触的两密封面之间有相对滑动亚电竞app,在介质推力作用下易产生擦伤,从而破坏密封性能亚电竞app亚电竞app亚电竞app,影响使用寿命。

②零件较多亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app,结构较复杂亚电竞app,制造与维修都较为困难亚电竞app,与截止阀相比成本较高亚电竞app亚电竞app。

③外形尺寸和开启高度都较大亚电竞app,所需安装的空间亦较大亚电竞app。

④一般闸阀都有两个密封副亚电竞app亚电竞app,给加工亚电竞app亚电竞app、研磨和维修增加了一些困难亚电竞app亚电竞app。

⑤操作行程大亚电竞app,启闭时间长亚电竞app。由于开启时需将闸板完全提升到阀座通道上方,关闭时又需将闸板全部落下阻断阀座通道,所以闸板的启闭行程很大亚电竞app亚电竞app亚电竞app,启闭时间较长。

闸阀有各种不同的结构形式亚电竞app,其主要区别是所采用的密封元件结构类型不同。根据密封元件的结构亚电竞app亚电竞app, 常把闸阀分成几种不同的类型。例如,根据结构类型分类,有平行式闸阀和楔式闸阀亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app;根据阀杆的结构还可分为明杆(升降杆)闸阀(图2-2)和暗杆(旋转杆)闸阀(图2-3)亚电竞app。

(1) 按阀杆分类

阀杆是闸阀的操作部件亚电竞app,其作用是将启闭力传递到启闭件上。按阀杆结构类型分类亚电竞app,有明杆闸阀与暗 杆闸阀两种。

①明杆闸阀其阀杆梯形螺纹置于阀体之外, 位于阀杆上部亚电竞app,通过旋转阀杆螺母亚电竞app亚电竞app,使阀杆带动闸板同步上升与下降来实现阀门的启闭亚电竞app,因此容易识别阀门的启闭状态亚电竞app,避免误操作亚电竞app。由于阀杆螺母在体腔外亚电竞app亚电竞app亚电竞app,有利于润滑,同时启闭状态直观明显亚电竞app,因而应用 广泛。但在恶劣环境中,阀杆的外露螺纹易受损害和腐蚀,甚至影响操作。它的缺点是阀门开启后的高度大亚电竞app亚电竞app亚电竞app,通常在阀门原高度的基础上要加一个行程亚电竞app,因而需要很大的操作空间亚电竞app。

②暗杆闸阀阀杆螺母置于阀体内部,常被固定在闸板上,通过阀杆的旋转使阀杆螺母带动闸板做升降运动来完成启闭亚电竞app。由于传动用的梯形螺纹位于阀体内部,虽不受外界环境影响亚电竞app亚电竞app,但易受介质腐蚀和无法进行润滑亚电竞app,开启程度不能直接观察,需另设指示装 置亚电竞app亚电竞app。但它的阀杆不做升降运动,所需操作空间小,故适用于位置有限管路密集的场合亚电竞app,如船舶、地下管 道等亚电竞app亚电竞app亚电竞app。

(2) 按结构类型分类

闸阀的结构类型通常指的是闸板的类型亚电竞app亚电竞app亚电竞app,闸板的类型分为楔式和平行式两种。即闸板为楔式的称为楔式闸阀亚电竞app,闸板为平行式的即为平板闸阀亚电竞app亚电竞app亚电竞app。

 

 

 

 

 

 

(1)阀体与阀盖结构

由于闸阀通常应用于大口径管道上亚电竞app亚电竞app,所以阀体与阀盖多采用法兰连接。阀体要容纳垂直放置并做升降运动的圆盘状闸板亚电竞app,因而阀体内腔高度较大。阀 体截面的形状主要取决于公称压力亚电竞app亚电竞app亚电竞app,如低压闸阀阀

体可设计成扁平状的亚电竞app亚电竞app亚电竞app,以缩小其结构长度亚电竞app亚电竞app亚电竞app。高亚电竞app亚电竞app、中压闸阀阀体多设计成圆形或喇叭口形亚电竞app,以提高其承压能力,减小壁厚亚电竞app。阀体形状还与阀体材料及制造工艺有关亚电竞app。阀体与阀盖的连接结构通常有5种:螺纹式阀盖、活接头式阀盖、螺栓连接阀盖亚电竞app亚电竞app亚电竞app、焊接阀盖和压力自密封阀盖。

①螺纹式阀盖是最简单的设计结构亚电竞app亚电竞app亚电竞app。通常只用于不需要经常拆卸的小口径阀门,成本较低的铜合金阀门等亚电竞app。

②活接头式阀盖主要用于铜合金类阀门亚电竞app,但是活接头结构更便于维修和维护拆卸。

③螺栓连接阀盖是最常用的连接结构亚电竞app,当今工业用闸阀大多数采用该结构亚电竞app亚电竞app。与螺纹式和活接头式连接结构不同的是,螺栓连接阀盖结构中阀体和阀盖之间的连接需要垫片密封亚电竞app亚电竞app亚电竞app。

④焊接阀盖对于规格1/2?2in (lin = 0.0254m),磅级介于Class800?2500之间亚电竞app,不需要拆卸的紧凑型钢制阀门来说亚电竞app,焊接阀盖是最常用的结构亚电竞app亚电竞app亚电竞app。与压力密封阀盖相似的是亚电竞app,焊接阀盖阀门比螺栓连接阀盖阀门的重量要轻。

⑤压力自密封阀盖是靠阀体内介质压力作用于阀体与阀盖间的金属密封环或柔性石墨密封环上实现密封。压力自密封阀门阀腔内的压力越高亚电竞app亚电竞app,作用于密封环上的力就越大亚电竞app,也就越容易实现密封。压力自密封结构的阀门亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app,重量一般要轻于螺栓连接阀盖结构。

(2) 阀杆结构

闸阀阀杆结构主要有三种不同形式:下螺纹升降式阀杆(ISRS)、非升降式阀杆(暗杆NRS)和上螺纹带支架(明杆OS&Y)。

①下螺纹升降式阀杆是当今铜合金类阀门最常用的阀杆结构。由于阀杆螺纹裸露于介质中,存在被腐蚀的可能亚电竞app亚电竞app,会导致阀杆与闸板失效亚电竞app亚电竞app。因此亚电竞app亚电竞app,该结构一般不适用于关键的工业用途阀门。

②非升降式阀杆因为阀门开启时阀杆不需要升起亚电竞app亚电竞app,所以此结构是在手轮上方的垂直空间受限制时所采用的特殊类型亚电竞app亚电竞app。当今,大多数由铸铁或铜合金材质制造的阀门采用此种阀杆结构亚电竞app。当操作空间受限时 (例如地下操作)亚电竞app亚电竞app亚电竞app,才使用钢制非升降式阀杆阀门

③上螺纹带支架式阀杆多用于工业。尤其是在腐蚀性工况中,因为阀杆螺纹基本不接触介质亚电竞app,也就远离了潜在的腐蚀危害亚电竞app亚电竞app。与其他两种阀杆结构不同的是亚电竞app,此种结构中亚电竞app,手轮是与阀门支架顶部的阀杆螺母相连,而不是直接与阀杆本身相连亚电竞app,因此开启时手轮不会随着上升。 

(3) 阀座结构

闸阀通过闸板与阀座形成密封副亚电竞app,实现阀门的幵启和关闭亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app。因此,阀座结构也尤为关键。通常,阀座结构可以是阀体整体部件亚电竞app,也可以是单独的阀座圈结构亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app。

整体式阀座与阀体是一个整体亚电竞app,当阀体由耐蚀材料制成时,整体式阀座可以直接由基体材料加工而成 [图2-4 (a)],也可以同碳素钢类阀门一样亚电竞app,在基体上堆焊适用于不同介质的材料加工而成[图2-4(b) ]。阀座圈则可以选用不同于阀体材料的其他所需材料制成,然后连接到阀体上相应的阀座槽内亚电竞app。但值得注意的是亚电竞app亚电竞app亚电竞app,当阀门应用于温度变化较大的工况时亚电竞app, 应尽可能选用线胀系数与阀体材料相当的材质制造阀座圈亚电竞app亚电竞app,当阀座圈采用焊接的工艺与阀体连接时亚电竞app,还需要进一步考虑两种材料的焊接性亚电竞app。

阀座圈与阀体的连接主要有:胀接镶嵌亚电竞app、螺纹和焊接三种形式亚电竞app。其中比较常用的形式如图2-4(c) ?(h)所示(左边为阀座圈简图亚电竞app亚电竞app,右边为连接后简图)亚电竞app。

图2-4 (a)所示是在阀体上直接加工出密封面亚电竞app。 适用于阀体为耐蚀材料的中亚电竞app、低压闸阀。

图2-4 (b)所示是在阀体上直接堆焊金属材料制成密封面亚电竞app亚电竞app。根据阀门使用工况亚电竞app、工作压力和阀体材料与堆焊材料的焊接性,选择合适的堆焊材料亚电竞app。

图2-4 (c)和(d)所示是胀接的阀座亚电竞app,主要适用于阀体材料为铸铁类阀门,阀座圈材料选用铜合金或不锈钢材料制造。在阀体上加工出燕尾槽亚电竞app,将阀座圈镶嵌人燕尾槽亚电竞app亚电竞app,加压使阀座圈产生塑性变形实现胀接结合亚电竞app。多适用于低压亚电竞app亚电竞app、小口径闸阀亚电竞app。

图2-4 (e)所示是镶嵌连接的阀座,将铜合金或不锈钢制成的阀座圈镶嵌入阀体座槽后亚电竞app,用螺钉固定亚电竞app。一般适用于低压大口径铸铁类闸阀亚电竞app亚电竞app。

图2-4 (f)所示是镶嵌连接的非金属阀座,把塑料或橡胶制成的0形圈镶嵌入闸板的燕尾槽内制成阀座。一般适用于中亚电竞app亚电竞app亚电竞app亚电竞app、低压闸阀。

图2-4 (g)所示是螺纹连接的阀座亚电竞app,在阀座圈的外圆和阀体的座槽内均加工出螺纹,将阀座圈旋入阀体紧固亚电竞app。螺纹连接使阀座的热处理要求得以实现亚电竞app,主要适用于对阀座硬度要求较高的场合亚电竞app亚电竞app,通常应用于高、中压,口径在DJV400 (NPS16)以下的闸阀。

某些用户认为亚电竞app亚电竞app,螺纹阀座还可以实现闸阀阀座的可更换修复。

图2-4 (h)所示是焊接阀座亚电竞app,首先在阀座圈上堆焊铬系不锈钢或硬质合金亚电竞app,加工后装入阀体座槽内亚电竞app,在阀座圈尾部与阀体焊接亚电竞app。适用于高、中压闸阀亚电竞app。

(4)缩径

在闸阀的产品标准中通常都规定了阀门的最小流道直径,当设计阀座密封面处的直径小于连接端处的直径称为通径收缩亚电竞app亚电竞app,即“缩径”(图2-5)亚电竞app亚电竞app。

 

 

缩径阀门通常应用于管道需要节流的工况。产品标准里一般也规定了阀门具体缩径规格亚电竞app亚电竞app,在标准没有规定出具体缩径数据时,通常取标准流道直径的 85%?75%,缩径通道母线对中心线倾角不大于12°亚电竞app亚电竞app。 采用缩径形式可以减小闸板的尺寸亚电竞app亚电竞app,从而使其承受的介质作用力降低亚电竞app,闸阀的启闭力也相应亚电竞app亚电竞app亚电竞app、减?亚电竞app亚电竞app?;这样亚电竞app,小尺寸的闸板亚电竞app亚电竞app、阀杆等也可用于较大通径的闸阀,从 而扩大了零部件的通用范围亚电竞app亚电竞app。但是采用缩径亚电竞app,会造成很大的压力损失亚电竞app,会增加阀内流体阻力,因而通道收缩比不宜太大亚电竞app亚电竞app亚电竞app。常见的缩径闸阀大多是公称尺寸不大于DN300 (NPS12),阀门公称尺寸的孔径降低一个规格亚电竞app亚电竞app,公称尺寸DiV350?600 (NPS14?24),公称尺寸的孔径降低两个规格亚电竞app亚电竞app亚电竞app,例如公称尺寸为DiVlOO的阀门,阀座通道直径可收缩到DN80亚电竞app亚电竞app,公称尺寸应表DN100(NPS4)XDiV80(NPS3)亚电竞app。

在某些工作条件下(如石油行业的输油、气管线)亚电竞app,不允许采用缩径阀门亚电竞app。这一方面是为了减少长输管线的阻力损失亚电竞app,另一方面是为了避免通径收缩后 给扫线清管通球造成障碍亚电竞app。

文章关键词:闸阀的类型和作用
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