阀门部件连接及密封讲稿

2020/5/121第八章阀门的部件、连接及密封普通阀门分阀体与阀盖、关闭件、阀杆及其他三部分组成。8.1阀体与阀盖阀体与阀盖是阀门的大件，它要承受介质的压力，适应一定的温度范围，具有一定的耐腐蚀性能，因而它决定着阀门的重量和经济性，在选择材料时往往重点考虑。普通阀门的阀体、阀盖，多用金属材料铸造或锻造而成。一般来说，铸件可以形状复杂而结构合理，锻件形状较简单,但强度高.常用的金属材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铜合金、碳钢、Cr5Mo钢、1Cr18Ni9Ti钢、Cr18Ni12Mo2Ti钢、12Cr1MoV钢等8.2关闭件关闭件，也叫密封件，狭义地说，是指跟随阀杆动作的阀瓣、闸板之类；广义地说，包括阀体上的阀座。这里所说的是后者。关闭件是直接影响阀门可靠性的重要部件,体积很小,在结构和材料选择上,对于经济性的考虑较少，而力求关闭密合严实，使用长久。2020/5/1228.2.1关闭件的密合形式1）平面密合，如图8-1所示。这种密合形式，制作容易，但阀杆所受轴向力大，不容易关严。2）锥面密合，如图8-2、8-3所示。这种密合形式，密合性强，关闭牢靠，在高压和小口径阀门中广泛使用；但关闭瞬间接触面磨损较大。针形阀属于这一类型。3）球面密合，如图8-4、8-5所示。这种密合有的是线接触，有的是面接触（例如球阀），密合效果都不差，但是制作修理较复杂。图8-1平面密合图8-2锥面密合(一)图8-3锥面密合(二)图8-4球面密合(一)图8-5球面密合(二)图8-6刀形密合4）刀形密合，如图8-6所示。这种密合形式，接近于线接触，关闭省劲，可用于真空阀及其他类似阀门，制造容易，但经不住高压，损坏较快。将密合形式与常用阀门相对照可知，闸阀是平面密封，关闭件的运动是平移；碟阀和旋启式止回阀也是平面密封，但关闭件是旋转的；旋塞件是锥面密封，但锥体（旋塞体）是旋转的。截止阀采用的密合形式多样。2020/5/1238.2.2阀瓣与阀座的密封圈结构为了密合可靠，在截止阀、闸阀等的阀瓣和阀板阀座中，往往用另外合适材料做成密封圈装入，而利用钢铁材料本身做密合面的，只是用于油类等不易腐蚀、生锈的一部分阀门。图8-7软质材料密封圈结构1)软质材料。用螺栓固定于阀瓣。如图8-7所示。这种结构型式便于维修，如使用条件许可，有些其他材料的平面密合截止阀也可以采用。图8-8金属压入式(一)图8-9金属压入式(二)图8-10金属压入式(三)2)金属压入。如图8-8~10所示压入材料，以不锈钢、铜合金为多。3)螺纹拧入。如图8-11、12所示。图8-11螺纹拧入式(一)基体一般是钢的，密封圈也是强度较高的金属。图8-12螺纹拧入式(二)4)堆焊。如图8-13~14所示图8-13堆焊结构(一)图8-14堆焊结构(二)堆焊材料一般为不锈钢、硬质合金。其中图8-14为堆焊后压入的复合形式。2020/5/1248.2.3密封圈材料密封圈对于阀门工作的可靠性和使用寿命往往起关键性作用。选用密封圈,必须注意密合性能好，耐腐蚀，耐摩擦，耐冲刷，与阀门工作的温度、压力相适应，便于加工和修理。软质材料：密合性能好，便于修理和更换，在使用条件不苛刻的地方，可优先采用。常用的软质材料，有皮革、天然橡胶、合成橡胶、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等。其中聚四氟乙烯（氟塑料的一种），耐腐蚀性能优异，温度适应范围广（从-180℃~+200℃），摩擦系数小，做密封圈比较理想。但软质材料总不如硬质材料（金属）坚固，所以普通工业阀门的密封圈，还是以硬质材料为多。常用硬质材料，有铜合金、巴氏合金、不锈钢、硬质合金、渗氮钢。铜合金：适用于水或蒸汽，耐磨性好，低压阀门(pg≤16kgf/cm2)用得较多，工作温度不超过250℃。不锈钢：适用于高温、高压和腐蚀性的介质。例如铬不锈钢（常用牌号有2Cr13、3Cr13）,适用于450℃以下的水、蒸汽和石油；铬镍钛不锈钢（常用牌号有1Cr18Ni9Ti）,能耐硝酸等腐蚀性介质，耐温可达600℃，做密封圈使用很广。硬质合金：如钴基合金，耐腐蚀性、耐摩擦性和耐冲刷性都好，使用寿命长，是比较理想的密封圈材料，一般采用堆焊后再加工的方法制造。渗氮钢：铬钼铝合金钢（常用牌号为38CrMoAlA）经渗氮处理后，可在540℃以下的蒸汽介质中耐久使用，目前电站阀门广泛采用。硬质材料密封圈性能，主要取决于两个密封圈的加工，研磨越精细，密合性能越好。2020/5/1258.3阀杆及其他阀杆是上下运动和承受轴向力的重要零件，下部与关闭件相连接，上部受手轮等操纵件控制，上下联动实现阀门的启闭。8.3.1阀杆材料阀杆是运动件和受力件，且常与密封填料摩擦，处于介质的浸泡之中，因此所选材料要有足够的强度和良好的韧性、抗擦伤性、耐温性和耐蚀性。加工光洁度力求高等级。普通阀门的阀杆常用材料有：碳素钢、合金钢、不锈钢、耐热钢8.3.2阀杆与关闭件的连接阀杆与关闭件（阀瓣、闸板）的连接，要求是：连接可靠；转动阀杆时，阀瓣不与阀体密封面相互摩擦；阀瓣与阀体密封面之间能调整；便于维修。图8-15下螺母连接1）下螺母连接：如图8-15所示。这种形式，结构简单，易做易换，多用于小口径高压截止阀，但不适用于大口径，因为对阀座密封面的对中调整性较差。2020/5/1262）T形槽连接：如图8-16所示。图8-16T形槽连接这种形式，常用于公称通经100毫米以下的截止阀。密合调整性强，但连接不很可靠。图8-18对开环连接3）上螺母连接：如图8-17所示。这种形式，连接可靠，有一定调整性，便于修换。图8-17上螺母连接图8-19钢丝圈连接图8-20碾合连接4）对开环连接：如图8-18所示。这种形式，连接可靠，用于压力、温度较高和腐蚀性介质的截止阀。5）钢丝圈连接：如图8-19所示.这种形式，用于无腐蚀性介质和不重要阀门，维修很方便。6）碾合连接：如图8-20所示.这种形式，阀瓣用阀杆端部周圈辗牢，不致脱落。但阀瓣损坏时，不好单独更换。仅用于小口径截止阀。以上是截止阀阀瓣与阀杆连接的几种基本形式针形阀阀瓣与阀杆为一体。2020/5/1277）闸板螺纹连接：如图8-21所示。这种形式，用于暗杆式闸阀。图8-21闸板螺纹连接8）闸板T形槽连接：如图8-22所示。图8-22闸板T形槽连接这种形式，用于明杆单闸板阀门。9）螺纹闸板架连接：如图8-23所示。这种形式，在明杆双闸板阀门中广泛采用。图8-23螺纹闸板架连接8.3.3阀杆与操纵件的连接阀杆上部与手轮、手柄等操纵件的连接。1）直接固定连接：如图8-21所示。这种形式，阀杆随着操纵杆旋转，使用较广泛。2）螺母活动连接：如图8-23所示。这种形式，螺母与手轮固定，作一体旋转,阀杆并不旋转,只作升降运动。用于明杆阀门。2020/5/1283）撞击式连接：如图8-24所示。图8-24撞击式连接这种连接用于某些高压阀门；为了增大开启力和关闭力，在手轮与阀杆螺母的连接处，留有适当空间，可让手轮游动很大角度，在开闭阀门的瞬间，猛烈旋转手轮，使它对阀杆螺母产生一个撞击力，这个力量大大超过单纯旋转手轮的力量。图8-25滚珠螺母连接4）滚珠螺母连接：如图8-25所示。这种连接，是阀杆与螺母之间放置滚珠，螺母转动时，滚珠跟着前进，使阀杆升降。滚珠又有上下孔相连通，可周而复始地使用。它的优点是以滚动摩擦代替滑动摩擦，使操作力矩大大减小；缺点是结构复杂，不易加工制作。8.3.4阀杆螺母材料阀杆螺母，是指与阀杆配合并作相对运动的螺母。如上所述，它是阀杆与操纵件的中间连接件。由于经常处于摩擦和受力状态，要求螺母材料摩擦系数小，有一定强度，不生锈，不容易与阀杆咬死。常用的阀杆螺母材料，有铜合金、塑料和钢等。2020/5/1298.4阀门的连接形式图8-26光滑式法兰连接8.4.1法兰连接这是阀门中用得最多的连接形式。按结合面形状又可分为以下几种：1）光滑式：如图8-26所示。用于压力不高的阀门。加工比较方便。2）凹凸式：如图8-27所示。图8-27凹凸式法兰连接工作压力较高，可使用中硬垫圈。3）榫槽式：如图8-28所示。图8-28榫槽式法兰连接可用塑性变形较大的垫圈，在腐蚀性介质中使用较广泛，密封效果较好。4）梯形槽式：如图8-29所示。图8-29梯形槽式法兰连接用椭圆形金属环作垫圈，使用于工作压力≥64kgf/cm2的阀门，或高温阀门。5）透镜式：如图8-30所示。图8-30透镜式法兰连接垫圈是透镜形状，用金属制作。用于工作压力≥100kgf/cm2的高压阀门，或高温阀门。6）O形圈式：如图8-31所示。这是一种较新的法兰连接形式，它是随着各种橡胶O形圈的出现而发展起来的，其密封效果比一般平垫圈可靠。图8-31O形圈式法兰连接2020/5/12108.4.2螺纹连接这是一种简便的连接方法,常用于小阀门。分两种情况:1）直接密封：如图8-32A处。内外螺纹直接起密封作用。为了确保连接处不漏，往往用铅油、线麻和聚四氟乙烯生料带填充；其中聚四氟乙烯生料带，使用日见广泛；这种材料耐腐蚀性能很好，密封效果极佳，使用和保存方便，拆卸时，可以完整地将其取下，因为它是一层无粘性的薄膜，比铅油、线麻优越得多。图8-32螺纹连接2）间接密封：如图8-32B处。内外螺纹旋紧的力量，传递给两平面间的垫圈,让垫圈起密封作用.8.4.3卡套连接图8-33卡套连接卡套连接，在我国近年才发展起来，它的连接和密封原理是，当旋紧螺母时，卡套受到压力，使其刃部咬入管子外壁，卡套外锥面又在压力下与接头体内锥面密合，因而能够可靠地防止泄漏。见图8-33。图8-34采用卡套连接的阀门优点：1.体积小，重量轻，结构简单，拆装容易；2.连接力强，使用范围广，可耐高压(1000kgf/cm2)、高温(650℃)和冲击振动；3.可以选用多种材料，适合防腐蚀；4.加工精度要求不高；5.便于高空安装。图8-34是一个双头卡套的小口径球阀。2020/5/12118.4.4卡箍连接这是一种快速连接方法，它只需两个螺栓，适用于经常拆卸的低压阀门。如图8-35所示。图8-35卡箍连接图8-36自紧连接图8-37采用自紧连接的阀门8.4.5内自紧连接以上各种连接形式，都是利用外力来抵消介质压力，实现密封的。而内自紧连接则是利用介质压力进行自紧的连接形式。如图8-36所示，它的密封圈装在内锥体处，跟介质相向的一面成一定角度，介质压力传给内锥体，又传递给密封圈，在一定角度的锥面上，产生两个分力，一个与阀体中心线平行向外，另一个压向阀体内壁。后面这个分力便是自紧力。介质压力愈大，自紧力也愈大。所以这种连接形式，适合于高压阀门。它比法兰连接，要节省许多材料和人力，但也需要一定的预紧力，以便在阀内压力不高时，使用可靠。利用自紧密封原理做成的阀门一般是高压阀门。图8-37是自紧阀门的一种。阀门连接的形式还很多，例如有的不必拆除的小阀门，跟管子焊接在一起；有的非金属阀门，采用承插式连接，等等。阀门使用者要根据具休情况具体对待。2020/5/12128.5动密封阀门的动密封，主要是指阀杆密封。不让阀内介质随阀杆运动而泄漏，是阀门动密封的中心课题。图8-38压盖式填料函8.5.1填料函形式目前，阀门动密封，以填料函为主。填料函的基本形式有:1）压盖式：如图8-38所示。a)活节螺栓b)双头螺栓c)T形螺栓同一形式又有许多细节区别。如，从压紧螺栓来说，可分T形螺栓(图8-38c用于压力≤16kgf/cm2的低压阀门)、双头螺栓(图8-38b)和活节螺栓(图8-38a，用于高中压阀门)等。从压盖来说，可分整体式和组合式(如图8-39a、b所示)。a)整体式压盖b)组合式压盖图8-39压盖图8-40压紧螺母式填料函2）压紧螺母式：如图8-40所示。这种形式，外形尺寸小，但压紧力受限制，只使用于小阀门。2020/5/12138.5.2填料对填料的要求：1.密封性好；2.耐腐蚀；3.磨擦系数小;4.适应介质温度和压力。1）石棉盘根：石棉盘根的耐温和耐腐蚀性能都很好，但单独使用时，密封效果不佳，所以总是浸渍或附加其他材料。a)扭制b)编结图8-41石棉盘根油浸石棉盘根：它的基本结