各类阀门的结构与原理

各类常见阀门的结构和原理主讲人：设备动力部2013年05月设备类培训课件之一事在人为休言万般皆是命境由心造退后一步天地宽阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是接通或切断管路介质的流通，改变介质的流通，改变介质的流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路的设备的正常运行。工业用的阀门的大量应用是在瓦特发明蒸汽机之后，近二三十年来，由于石油、化工、电站、冶金、船舶、核能、宇航等方面的需要，对阀门提出更高的要求，促使人们研究和生产高参数的阀门，其工作温度从超低温-269℃到高温1200℃，甚至高达3430℃，工作压力从超真空1.33x10-8Mpa（1x10-1㎜Hg）到超高压1460MPa，阀门通径从1mm到600mm，甚至达到9750mm，阀门的材料从铸铁，碳素钢发展到钛及钛合金，高强度耐腐蚀钢等，阀门的驱动方式从手动发展到电动、气动、液动、程控、数控、遥控等。阀门的型号编制方法一、阀门的型号•阀门的型号是用来表示阀类、驱动及连接形式、密封圈材料和公称压力等要素的。•由于阀门种类繁杂，为了制造和使用方便，国家对阀门产品型号的编制方法做了统一•规定。阀门产品的型号是由七个单元组成，用来表明阀门类别、驱动种类、连接和结构形式、•密封面或衬里材料、公称压力及阀体材料。•阀门型号的组成由七个单元顺序组成1．阀门编码方法：1阀体材料对于PN≤1.6MPa的碳铸铁阀门或PN2.5MPa的碳钢阀门则略去本单元公称压力(kgf/cm2)结构形式（闸）１：明杆楔式单闸阀２：明杆楔式双闸板3：明杆平行单闸板4：明杆平行双闸板５：暗杆楔式单闸板6：暗杆楔式双闸板连接形式１：内螺纹２：外螺纹４：法兰6：焊接阀门类型Ｚ：闸阀Ｊ：截止阀Ｘ：旋塞阀Ｈ：止回阀Ｙ：减压阀Ａ：安全阀Q：球阀D：蝶阀234567驱动形式3：蜗轮4：正齿轮6：气动7：液动9：电动对手轮、手柄式板手等直接传动的阀门省略本单元密封面和衬里材料T：铜合金H：不锈钢Y：硬质合金钢X：橡胶(())例：Z４1H－１6阀门的含义:Ｚ４１Ｈ－１６Z—闸阀驱动方式：手动4—法兰连接1—明杆楔式单闸阀H—密封圈或衬里为不锈钢16—公称压力16Kgf/cm2阀体材料：碳铸铁阀门1．阀门的类型代号表1—1阀门类型代阀门类型代号阀门类型代号闸阀Z截止阀J安全阀A球阀Q旋塞阀X节流阀L疏水阀S液面指示M减压阀Y隔膜阀G止回阀H柱塞阀U碟阀D种类：（1）截止阀（2）闸阀（3）球阀（4）蝶阀（5）止回阀（6）安全阀（7）疏水阀等（一）截止阀•截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀门时，操作力所需要克服的阻力，是阀柱和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力，关阀门的力比开阀门的力大，所以阀杆的直径要大，否则会发生阀杆顶弯的故障截止阀是关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。•截止阀在管路中主要作切断用。截止阀有以下优点：•1．在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨。•2．开启高度小。•3．通常只有一个密封面，制造工艺好，便于维修。•截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制在DN≤200mm以下。•截止阀的流体阻力损失较大。：一、上螺纹阀杆截止阀因而限制了截止阀更广泛使用。截止阀的种类很多，根据阀杆上螺纹的位置可分截止阀阀杆的螺纹在阀体的外面。其优点是阀杆不受介质侵蚀，便于润滑，此种结构采用比较普遍。如图2—8所示。•二、下螺纹阀杆截止阀截止阀阀杆的螺纹在阀体内。这种结构阀杆螺纹与介质直接接触，易受侵蚀，并无法润滑。此种结构用于小口径和温度不高的地方。如图2—9所示。根据截止阀的通道方向，又可分为；直通式截止阀，角式截止阀和三通式截止阀，后两种截止阀通常做改变介质流向和分配介质用图2-8图2-9我们看看他的各组成结构：1、手轮2、阀杆螺母3、阀杆4、填料压盖5、T形螺栓6、填料7、阀盖8、垫片9、阀瓣10、阀体再看看他的物料流通方式：二、闸阀•闸阀（gatevalve）的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀只能作全开和全关,不能作调节和节流。闸阀也叫闸板阀,是一种广泛使用的阀门。它的闭合原理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致,相互贴合,可阻止介质流过,并依靠顶模、弹簧或闸板的模形,来增强密封效果。它在管路中主要起切断作用。它的优点是:流体阻力小,启闭省劲,可以在介质双向流动的情况下使用,没有方向性,全开时密封面不易冲蚀,结构长度短,不仅适合做小阀门,而且适合做大阀门。闸阀按阀杆螺纹分两类,一是明杆式,二是暗杆式。按闸板构造分,也分两类,一是平行,二是模式。闸阀关闭时密封面可以只依靠介质压力来密封,即依靠介质压力将闸板的密封面压向另一侧的阀座来保证密封面的密封，这就是自密封。大部分闸阀是采用强制密封的,即阀门关闭时，要依靠外力强行将闸板压向阀座,以保证密封面的密封性。•开启阀门时•当闸板提升高度等于阀门通径的1：1倍时，流体的通道完全畅通，但在运行时，此位置是无法监视的。实际使用时，是以阀杆的顶点作为标志，即开不动的位置，作为它的全开位置。为考虑温度变化出现锁死现象，通常在开到顶点位置上，再倒回1/2－1圈，作为全开阀门的位置。因此，阀门的全开位置，按闸板的位置（即行程〉来确定。我们来看一下闸板阀的内部结构：1.手轮2.阀杆螺母3.填料压盖4.填料5.阀盖6.双头螺栓7.螺母8.垫片9.阀杆10.闸板11.阀体闸阀的剖切面图：闸阀常见的故障及分析：三、球阀•球阀它的关闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。•球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。•球阀是近年来被广泛采用的一种新型阀门，它具有以下优点：•1．流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。•2．结构简单、体积小、重量轻。•3．紧密可靠，目前球阀的密封面材料广泛使用塑料、密封性好，在真空系统中也已广泛使用。•4．操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。•5．维修方便，球阀结构简单密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。•6．在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。•7．适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米从高真空至高压力都可应用。球阀按结构形式可分：•（一）、浮动球球阀•球阀的球体是浮动的，在介质压力作用，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。•浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，•因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷。这种结构，广泛用于中低压球阀。（二）、固定球球阀球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。（三）、弹性球球阀•球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。•弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，而获得弹性。当关闭通道时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头，球体随之恢复原原形，使球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。•球阀按其通道位置可分为直通式，三通式和直角式。后两种球阀用于分配介质与改变介质的流向。工作原理：•球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用，如V型球阀。主要特点:•球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。球阀的结构原理：几种球阀的模型：四、碟阀：•蝶板在阀体内绕固定轴旋转的阀门，叫蝶阀。•1.作为密封型的蝶阀，是在合成橡胶出现以后，才给它带来了迅速的发展，因此它是一种新型的截流阀。在我国直至二十世纪八十年代，蝶阀主要作用于低压阀门，阀座采用合成橡胶，•到九十年代，由于国外交流增多，硬密封〈金属密封〉蝶阀得以迅速发展。目前已有多家阀门厂能稳定地生产中压金属密封蝶阀，使蝶阀应运领域更为广泛。•2.蝶阀能输送和控制的介质有水、凝结水、循环水、污水、海水、空气、煤气、液态天然气、•干燥粉末、泥浆、果浆及带悬浮物的混合物。蝶阀的特点：•（1）结构简单，外形尺寸小。由于结构紧凑，结构长度短，体积小，重量轻，适用于大口径的阀门。•（2）流体阻力小，全开时，阀座通道有效流通面积较大，因而流体阻力较小。•（3）启闭方便迅速，调节性能好，蝶板旋转90°既可完成启闭。通过改变蝶板的旋转角度可以分级控制流量。•（4）启闭力矩较小，由于转轴两侧蝶板受介质作用基本相等，而产生转矩的方向相反，因而启闭较省力。•（5）低压密封性能好，密封面材料一般采用橡胶、塑料、故密封性能好。受密封圈材料的限制，蝶阀的使用压力和工作温度范围较小。但硬密封蝶阀的使用压力和工作温度范围，都有了很大的提高。•蝶阀的缺点•1、使用压力和工作温度范围小。•2、密封性较差。•蝶阀按结构形式可分为偏置板式、垂直板式、斜板式和杠杆式。按密封形式可分为软密封型和硬密封型两种。软密封型一般采用橡胶环密封，硬密封型通常采用金属环密封。•按连接型式可分为法兰连接和对夹式连接；按传动方式可分为手动、齿轮传动、气动、液动和电动几种。•蝶阀的优点•1、启闭方便迅速、省力、流体阻力小，可以经常操作。•2、结构简单，体积小，重量轻。•3、可以运送泥浆，在管道口积存液体最少。•4、低压下，可以实现良好的密封。•5、调节性能好。蝶阀的结构•蝶阀主要由阀体、蝶板、阀杆、密封圈和传动装置组成。蝶阀的结构。•（1）阀体阀体呈圆筒状，上下部分各有一个圆柱形凸台，用于安装阀杆。蝶阀与管道多采用法兰连接；如采用对夹连接，其结构长度最小。•（2）阀杆阀杆是蝶板的转轴，轴端采用填料函密封结构，可防止介质外漏。阀杆上端与传动装置直接相接，以传递力矩。•（3）蝶板蝶板是蝶阀的启闭件。碟阀的类型：蝶阀的结构剖面图：手轮传动机构阀杆蝶板阀体五、止回阀：•止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门。•止回阀根据其结构可分•一、升降式止回阀：阀瓣沿着阀体垂直中心线滑动的止回阀升降式止回阀只能安装在水平管道上，在高压小口径止回阀上阀瓣可采用圆球。•升降式止回阀的阀体形状与截止阀一样（可与截止阀通），因此它的流体阻力系数较大。升降式止回阀旋启式止回阀•二、旋启式止回阀：阀瓣围绕阀座外的销轴旋转的止回阀，旋启式止回阀应用较为普遍。•三、碟式止回阀：阀瓣围绕阀座内的销轴旋转的止回阀。•碟式止回阀结构简单，只能安装在水平管道上，密封性较差。•四、管道式止回阀，阀瓣沿着阀体中心线滑动的阀门。•管道式止回阀是新出现的一种阀门，它的体积小，重量较轻，加工工艺性好，是止回•阀发展方向之一。但流体阻力系数比旋启式止回阀略大。碟式止回阀管道式止回阀原理:止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门，又称逆止阀、单向阀、逆流阀、和背压阀。止回阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。止回阀主要可分为旋启式止回阀（依重心旋转）与升降式止