工业阀门知识

阀门:用以控制流体流量、压力和流向的装置简称阀门。被控制的流体可以是液体、气体、气液混合体或固液混合体。阀门通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件(阀瓣、塞体、闸板、蝶板和隔膜等)、驱动机构(阀杆和带动它运动的阀门驱动装置)、密封件(填料、垫片等)和紧固件等组成。阀门的控制功能是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转运动以改变流道面积的大小来实现的。

阀门是流体输送系统中的控制部件,具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系统的阀门,从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门,其品种和规格相当繁多。阀门可于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门的公称通径从几毫米的仪表阀到10米以上的工业管路用阀。阀门的工作压力可从1.3×10-3MPa 到1000MPa的超高压阀门。工作温度从-269℃超低温到1430℃的高温。阀门的启闭可采用多种控制方式,如手动、电动、气动、液动、电—气或电—液联动及电磁驱动等;也可在压力、温度或其他形式传感信号的作用下,按预定的要求动作,或者只进行简单的开启或关闭。阀门的用途极为广泛。

用闸板作启闭件并沿阀座轴线垂直方向移动,以实现启闭动作的阀门。闸阀的主要优点是流道通畅,流体阻力小,启闭扭矩小;主要缺点是密封面易擦伤,启闭时间较长,体形和重量较大。闸阀在管道上的应用很广泛,适于制造成大口径阀门。闸阀通常用于截断流体,不宜用于调节流量。因为当闸阀处于半开位置时,闸板会受流体冲蚀和冲击而使密封面破坏,还会产生振动和噪声。闸阀按闸板的结构不同分为楔式和平行式两类。

弹性闸板兼有单闸板和双闸板的优点,能避免它们的缺点,因而应用较广泛。它的结构特点是在闸板的周边上有一道环形槽,使闸板具 有适当的弹性。

平行式闸阀通常采用双闸板结构;特殊用途的闸阀,如长距离输油、输气的管道上用的大口径闸阀因清扫阀门和管道的需要而采用单闸板结构。

用阀瓣作启闭件并沿阀座轴线移动,以实现启闭动作 的阀门。截止阀主要用于截断流体,在对调节性能要求不高的场合也可用于调节流量。截止阀是管道上常用的一种阀门。

常见的截止阀阀体流道形式有直通式、直流式和直角式三种。直通式截止阀(图2直通式截止阀阀体流道)的流体阻力较大,因阀体形状近似球体,所以习称球形阀。为了减小流体阻力,直流式多用于含固体颗粒或粘度大的流体。

直角式用于高、中压力的直角型管道。截止阀的密封面主要有平面和锥面两种。锥面密封的接触面宽度比平面密封的小,所需密封力小,密封性较易保证,启闭力也低得多,大多用于高压场合。为了减小启闭力,已研制出高压平衡式截止阀。它采用压力平衡式阀瓣。流体从阀瓣下部通过小孔进入阀瓣上部。

截止阀的主要优点是:开启高度小(一般为阀座通孔直径的1/4),因而开关较迅速;启闭过程中密封面间一般无相对滑动,故不易磨损擦伤;阀瓣和阀座的维修方便。缺点是启闭力和流体阻力较大,因此不能做得太大,一般中、低压截止阀的公称通径不大于250毫米,高压截止阀不大于150毫米。

能自动阻止流体回流的阀门,又称单向阀。通常,流体在压力作下使阀门的阀瓣开启,并从进口侧流向出口侧。当进口侧压力低于出口侧时,阀瓣在流体压力和本身重力的作用下自动地将通道关闭,阻止流体逆流。按阀瓣运动方式不同,止回阀主要分为升降式、旋启式和蝶式三类。

升降式止回阀的阀体多与截止阀阀体相似,它的流体阻力较大。这类止回阀为高压小口径,常采用圆球形阀瓣。旋启式止回阀对流体的阻力较小,一般适用于中小口径、低压大口径管道,常在阀的通道隔板上设置多个阀瓣,成为多瓣式。

蝶式止回阀的形状与蝶阀相似。它结构简单,对流体的阻力小。止回阀如关闭过快,可能会在液体管道中引起液击,产生噪声,甚至导致阀门零件的损坏。为避免这种情况,需要时可选用有缓冲功能的止回阀,以延长关闭时间。

用带圆形通孔的球体作启闭件,球体随阀杆转动,以实现启闭动作的阀门。球阀的结构与旋塞阀相似,也有人称它为球形旋塞阀。它由一个球体和两个阀座(密封圈)组成密封副。阀座最常用的材料为聚四氟乙烯塑料。

在各种阀门中球阀的流体阻力最小,它又具有开关迅速、密封性好的优点,因而已成为发展最快的一类阀门。它的适用范围很广:工作压力从高线毫米。球阀的主要缺点是工作温度不高。目前正在使用碳、石墨等密封圈材料,以提高球阀的使用温度。按密封结构原理,球阀分为浮动球球阀和固定球球阀(见图球阀示意图)。前者主要靠流体压力将球体压紧在出口端的阀座上,形成浮动状的密封,因而使用的压力和口径受到限制。

蝶阀结构简单,开关迅速,体积小,重量轻和启闭力矩小。按对密封的要求不同,蝶阀可分别设计成具有截断、调节或截断兼调节的功能。蝶阀应用广,特别是在低压大口径供水管道上有逐步取代闸阀的趋势。蝶阀的最大口径已达10米。大口径蝶阀一般带有缓闭阻尼装置,以防止产生水击。蝶阀的密封材料通常用橡胶,用于低温、高温或调节工况的蝶阀,也使用金属密封材料。

中线蝶阀:中线蝶阀蝶板的回转中心(即阀杆的中心)位于阀体的中心线和蝶板的密封面截面上阀座采用合成橡胶。关闭时蝶板的外圆密封面挤压合成橡胶阀座,使阀座产生弹性变形而形成弹性力作为密封比压保证蝶阀的密封该阀可设计成法兰连接、对夹连接和单夹连接同杆可设计成通杆,穿销钉和两节杆六方头连接结构。

蝶板的回转中心(即阀杆中心)位于阀体中心线上,且与蝶板密封截面形成一个偏置尺寸。

使蝶板与阀座上的密封面形成一个完整的圆,加工时易保证蝶板与阀座的表面粗糙度关闭蝶阀时,蝶板的外圆密封表面逐渐接近并挤压阀座使阀座产生弹性变形,形成的弹性力作为密封比压,保证密封阀座应为软质密封材料,以聚四氟乙烯为最佳该阀全开时,蝶板与阀座密封面间形成一个间隙。

靠缩小流道截面来控制流体流量或降低流体压力的调节阀。节流阀的结构通常与截止阀相似,主要的不同之处是改变了阀瓣形状和采用了小螺距的阀杆,因而它比截止阀有更好的调节性能。节流阀的阀瓣形状有窗形(用于较大的口径)、塞形(用于较小的口径)和针形(用于小口径)等。用针形阀瓣的节流阀常称为针形阀。蝶阀也常被用作节流阀。

由于节流作用,阀瓣与阀座间的流速很大,流体通过阀瓣后产生较大的压力降,阀瓣、阀座和阀体会因流体的高速冲刷和可能产生的气蚀作用而损坏,特别是当流体的腐蚀性大或流体中带有固体颗粒时更易损坏。

用带通孔的塞体作为启闭件的阀门。塞体随阀杆转动,以实现启闭动作。小型无填料的旋塞阀又称为“考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体(也有圆柱体),与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。旋塞阀是使用最早的一种阀门,结构简单、开关迅速、流体阻力小。普通旋塞阀靠精加工的金属塞体与阀体间的直接接触来密封,所以密封性较差,启闭力大,容易磨。

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