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阀门的基础知识(二

  闸阀是启闭件——闸板由阀杆带动,沿阀座密封面和导轨作升降运动的阀门。它主要有:阀体、阀盖、闸板、阀杆、填料、垫片和操作装置等组成。闸阀是各种类型阀门中应用最多、最广泛的阀门。闸阀又分楔式闸阀和平板闸阀。楔式闸阀是闸阀中应用最广泛的类型,可用于高温、高压、低温、大口径、耐磨损等工况。平板闸阀主要用于输送天然气、成品油。所谓楔式闸阀是指闸板为楔式(上厚下薄),楔式闸阀一般规定,凡“公称尺寸”DN≤40,用刚性单闸板(为:Z41或Z61);凡“公称尺寸”DN≥50时,应采用弹性闸板(为:Z40或Z60)。

  •闸阀的优点:•1)流体阻力小;•2)启闭所需力矩小;•3)可以使用在介质向两方向流动的环网管路上,也就是说介质的流向不受限制;•4)全开时,密封面受工作介质的的冲蚀比截止阀小;•5)形体结构比较简单,制造工艺性较好;•6)结构长度较短。•由于闸阀的上述优点,因此其使用范围较广,通常DN≥50mm的管路作为切断介质的装置都选用闸阀。•闸阀亦有如下一些缺点:•1)外形尺寸和启闭高度较大,所需安装空间较大;•2)在启、闭过程中,闸阀密封面有相对摩擦,磨损较大,甚至在高温时容易引起擦伤现象;•3)一般闸阀都有两个密封副,给加工、研磨和维修增加了一些困难;•4)在启、闭时间长。

  在钢制楔式闸阀的设计上,以往只有刚性单闸板和双闸板两种,刚性单闸板俗称“死闸板”以Z41表示;双闸板是在闸板架上挂两块单闸板以Z42表示。刚性单阀板由于闸板与阀体两侧阀座吻合密封是不可调节型的,要求装配阀门时“配板”精度极高。且对高中压大口径闸阀,当阀体受压体腔产生变形或在高温状态下阀体体腔产生变形时,刚性单闸板本身无补偿功能,因此密封的可靠性不好,容易造成内漏。 有时为了强制其密封,只得靠加大力量拧紧闸板,因而常造成将闸板“楔死”或把阀杆拧弯等事故。双闸板由于结构不紧凑,可靠性不好,阀门体积大,阀门重量加重,造成用户管网负荷增大。特别是双闸板不适应高压、强冲击工况和不适用于稠油、油浆、催化剂颗粒等介质。

  为了解决单闸板和双闸板的不足和弊端,所以在闸阀的闸板设计上一种新型结构——“弹性闸板”诞生了,这是闸阀设计上的一项重大的技术进步。所谓“弹性闸板”是指闸板边缘内档带有“弹性槽”,而其中间仍为整体结构(可焊接或铸造、锻造后切开弹性槽)。弹性闸板兼备了单、双闸板的优点而摒弃了它们的缺点。弹性闸板当其中腔受压时,闸板会产生弹性变形紧贴在阀体两侧的阀座上,因而可实现可靠的密封。卸压时闸板的弹性变形随之消失,所以方便开启,且磨损小、寿命长。特别适合大口径和高温及低温等工况中使用的闸阀。 需要指出的是:除了特殊设计的专用闸阀之外,闸阀不允许用于作调节介质流量用,因此,在开启时必须将闸板全部提升到通道上方。对于高速流动的介质,闸板在局部开启状况下可以引起闸门的振动,而振动又可能损伤闸板和阀座的密封面,而节流会使闸板遭受介质的冲蚀。

  2. 截止阀:截止阀启闭件——阀瓣由阀杆带动,沿阀座的密封面的轴线作升降运动的阀门。它主要有:阀体、阀盖、阀瓣、阀杆、填料、垫片和操作装置等组成。截止阀最明显的优点是:(1)在开启或关闭过程中,由于阀瓣与阀体密封面间的摩擦力比闸阀小,因而耐磨;(2)开启高度一般仅为阀座通径的1/4,因此比闸阀小的多;(3)通常在阀体和阀瓣上只有一个密封面,因而制造工艺性比较好,便于维修,可实现在线维修。但是,截止阀的缺点也是不容忽视的,其缺点主要是流阻系数比较大,因此造成压力损失大,特别是在液压装置中,这种压力损失尤为明显。

  •截止阀按阀杆与阀体通道间的角度又分为T型(成90°—J41或J11;J61等)及Y型(成45°—J45等)及角式(J44)等类型。截止阀的优点是:阀瓣与阀体的阀座一旦脱离就没有摩擦,因而,适用于输送氧气等怕摩擦产生火花的危险介质。其缺点是:开启和关闭时阀门的扭矩大,因此,阀杆比闸阀的要粗。所以,截止阀“公称尺寸”不宜过大,T形截止阀最大“公称尺寸”应控制在DN≤400。 “公称尺寸”大的T形截止阀宜采用介质为“高进低出”的操作方向。

  一般讲:凡是截止阀公称压力PN1.6~4.0MPa(或CL150~300LB)“公称尺寸”DN≥200;凡是截止阀公称压力PN≥6.4MPa(或CL≥400LB)“公称尺寸”DN≥150介质流向都应实行“高进低出”,并在阀体上明显的部位铸造出介质流向箭头。“高进低出”是指介质从阀座上方流入,从阀座下方流出。“高进低出”较好地解决关闭截止阀时的难点,因为在关闭阀门时,有介质作用于阀瓣上方因而有助于阀门的快速、平稳地关闭;同时极大地改善了阀门关闭过程中及关闭后阀杆的受力状况,有利于工人安全操作阀门。

  截止阀的阀瓣除平面型外还可为锥形、抛物线性,当为锥形、抛物线性时,根据开启时高度的不同而可起到调节介质流量的效果。因此,带节流锥的阀瓣的截止阀称为节流阀(L41或L44)。

  3. 球阀:球阀是启闭件——球体绕垂直于通道的轴线°回转的阀门。它主要有:阀体根据球阀结构的不同,其中有一件式(仅用于小口径);两片式:左、右阀体;三片式:主阀体和左、右两片副阀体;球体、阀杆、填料、垫片和操作装置等组成。 球阀由于启闭时作90°回转,因此它开关迅速,又球体在旋转时与阀座间有自清扫功能;双重阀座(金属阀座上镶嵌聚四氟乙烯软密封阀座)还具有防火功能等,它广泛用于输送天然气、油品、氧气、及其它要求快速启闭时等工况中。

  球阀根据工作温度的不同,分为软密封(聚四氟乙烯:PTFE、RPTFE工作温度≤200℃;对位聚苯:PPL工作温度≤325℃)和硬密封(金属密封)。硬密封球阀主要用于高温、高压和耐磨损等工况。高温球阀由于阀座受弹簧使用温度(INCONEL X750最高工作温度为450℃~480℃)的限制,其最高工作温度不应高于450℃。

  球阀根据球体是否有固定轴,又分为浮动球阀和固定球阀,浮动球阀靠球体预紧力和介质力出口密封,主要用于中低压小口径时。固定式球阀:球体是固定的,受压不产生位移。结构区别:固定式球阀靠两个阀杆固定,阀前流体压力在球体上产生的作用力全部传递给轴承,不会使球体向阀座移动,因而阀座不会承受过大的压力,所以 固定球阀 的转矩小、阀座变形小,密封性能稳定、使用寿命长,适用于高压、大口径场合。•球阀还有三通球阀,它是用来切换介质流向的。近来又开发了球体和阀座用超音速喷涂碳化钨、碳化铬等,涂层硬度可达到≥70 HRC的特硬耐磨球阀,专用于煤化工生产灰浆系统;开发了扭矩小、密封可靠阀腔带放空的“双活塞效应阀座球阀”(DBB)和全焊接埋地球阀,专用于输送天然气等管线. 蝶阀:

  蝶阀是启闭件——蝶板绕固定轴作90°旋转的阀门。它主要有阀体、蝶板、阀轴及操作装置等组成。蝶阀由于结构紧凑、重量轻、开关迅速而广泛应用于输送水、蒸汽、烟气等工况的中低压大口径管道上。蝶阀根据用于介质温度的不同,又分为软密封(橡胶、聚四氟乙烯等)和金属硬密封。 蝶阀通过调整蝶板的角度,可以起到调节介质流量的作用。

  近年来开发的三偏心金属硬密封蝶阀是蝶阀设计上的一项重大革命。三偏心金属硬密封蝶阀结构原理:在蝶阀结构设计时,将阀门的轴心偏离密封面一个偏心C,形成第一个偏心;同时轴又偏离管道的中心形成第二个偏心h;又在上述双偏心的基础上,增加了第三个偏心,即锥面密封座中心线倾斜于通道中心线θ角,这一结构形式既实现了凸轮效应,又消除了阀门启闭过程中密封圈与阀座间大约20°的摩擦和摩损,因而大大地提高了阀门的使用寿命及密封的可靠性。三偏心金属硬密封蝶阀使蝶阀有了更广泛的市场。特别是在中低压大口径,用于输送水、蒸汽及高温烟气时大量地替代闸阀。

  止回阀的作用是只允许介质向一个方向流动,而且阻止向另一方向流动。通常这种阀门是自动工作的,在一个方向流动的流体压力作用下,阀瓣打开;流体反方向流动时,由流体压力和阀瓣的自重使阀瓣作用于阀座,从而切断流动。它主要有阀体、阀盖、阀瓣、垫片等组成。止回阀根据其结构的不同又分为:旋启式止回阀、升降式止回阀、立式止回阀、多瓣式止回阀、缓闭式止回阀、对夹式双瓣止回阀等。