常用閥門的結(jié)構(gòu)原理及用途

1、第二章 常用閥門的結(jié)構(gòu)、原理及用途 本章我們用解剖的方法，來(lái)介紹常用閥門的結(jié)構(gòu)、原理及用途。2.1 閘閥圖2-1 明桿式閘閥 閘閥，也叫閘板閥、閘門閥，是廣泛使用的一種閥門。它的閉合原理是，閘板密封面與閘座密封面高度光潔、平整與一致，互相貼合，可阻止介質(zhì)流過(guò)，并依靠頂楔、彈簧或閘板的楔形，來(lái)增強(qiáng)密封效果。 它的優(yōu)點(diǎn)是：流體阻力?。粏㈤]較省勁（不包括密封面咬住等特殊情況）；可以在介質(zhì)雙向流動(dòng)的情況下使用，沒(méi)有方向性；全開(kāi)時(shí)密封面不易沖蝕；結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短，不僅適合做小閥門，而且適合做大閥門。 它在管路中主要起切斷作用。 它的動(dòng)作特點(diǎn)是，關(guān)閉件（閘板）沿閘座中心線的垂直方向移動(dòng)。 閘閥可按閘桿上螺紋位置

2、分為兩類。 （一） 明桿式 閥桿螺紋露在上部，與之配合的閥桿螺母裝在手輪中心，旋轉(zhuǎn)手輪就是旋轉(zhuǎn)螺母，從而使閥桿升降。如圖2-1所示。 圖2-2 暗桿式閘閥 圖2-3 平行式閘閥這種閥門，啟閉程度可以從螺紋中看出，便于操作；對(duì)于閥桿螺紋的潤(rùn)滑和檢查很方便；特別是螺紋與介質(zhì)不接觸，可避免腐蝕性介質(zhì)的腐蝕，所以石油化工管道中采用較多。但螺紋外露，容易粘上空氣中的塵埃，加速磨損，故應(yīng)盡量安裝于室內(nèi)。 （二） 暗桿式閥桿螺紋在下部，與閘板中心螺母配合，升降閘板依靠旋轉(zhuǎn)閥桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，而閥桿本身看不出移動(dòng)。如圖2-2所示。這種閥門的唯一優(yōu)點(diǎn)是，開(kāi)啟時(shí)閥桿不升高，適合于安裝在操作位置受到限制的地方。它的缺點(diǎn)很明

3、顯，啟閉程度難以掌握，閥桿螺紋與介質(zhì)接觸，容易腐蝕損壞。 從閘板構(gòu)造來(lái)分，也有兩類。 （一） 平行式密封面與垂直中心線平行，一般做成雙閘板。見(jiàn)圖2-3。 撐開(kāi)兩個(gè)閘板，使其與閥座密封面可靠密合，一般是用頂楔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，除上圖所示上頂式之外，還有下頂式，如圖2-4所示。有的閥門也用彈簧，如圖2-5那樣。 圖2-4 下頂式雙閘板 圖2-5 彈簧式雙閘板圖2-6 楔式雙閘板閥門 （二） 楔式 密封面與垂直中心線成一角度，即兩個(gè)密封面成楔形。楔形傾角的大小，要看介質(zhì)的溫度；一般來(lái)說(shuō)，溫度越高，傾角越大，以防溫度變化時(shí)卡住。 楔形閘閥有雙閘板（圖2-6）和單閘板（圖2-1、圖2-2）兩種。 單閘楔式閥門中

4、，有一種彈性閘閥，它能依靠閘閥的彈性變形，來(lái)彌補(bǔ)制造中密封面的微量誤差。如圖2-7所示。注意閘板形狀，它的周圍留有孔隙，因此許可產(chǎn)生一定變形。 閘閥可以做得很大，例如兩米口徑。但大口徑閘閥，往往需要外力來(lái)開(kāi)動(dòng)。圖2-8是一個(gè)電動(dòng)閘閥。 縱觀各種閘閥，可以發(fā)現(xiàn)，在楔式閘閥中，雙閘板式比較容易制作，對(duì)溫度的敏感性不突出，所以在蒸汽和水中常用。平行式雙閘板也有類似優(yōu)點(diǎn)，制造修理更簡(jiǎn)便，對(duì)溫度的適應(yīng)性稍差。各種雙閘板，都不適應(yīng)于腐蝕性介質(zhì)和粘性介質(zhì)，所以在石油、化工管路中經(jīng)常使用楔式單閘板閥門。楔式單閘板閥門，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用牢靠，但修理比較困難，主要是密封面的加工研磨，很不容易達(dá)到要求。 圖2-7 彈

5、性閘閥 圖2-8 電動(dòng)閘閥 閘閥的共同缺點(diǎn)是：高度大；啟閉時(shí)間長(zhǎng)；在啟閉過(guò)程中，密封面容易被沖蝕；修理比截止閥困難；不適用于含懸浮物和析出結(jié)晶的介質(zhì)；也難于用非金屬耐腐蝕材料來(lái)制造。2.2 截止閥截止閥，也叫截門、球心閥、停止閥、切斷閥，是使用最為廣泛的一種閥門。它所以廣受歡迎，是由于開(kāi)閉過(guò)程中，密封面之間摩擦力小，比較耐用；開(kāi)啟高度不大；制造容易，維修方便；不僅適用于中低壓，而且適用于高壓、超高壓。 它的閉合原理是，依靠閥桿壓力，使閥瓣密封面與閥座密封面緊密貼合，阻止介質(zhì)流通。截止閥只許介質(zhì)單向流動(dòng)，安裝時(shí)有方向性。 它的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度大于閘閥，同時(shí)流體阻力較大，長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，它的密封可靠性也不強(qiáng)。

6、一般截止閥，公稱通經(jīng)不超過(guò)200毫米。 圖2-9 直通式截止閥 圖2-10 直角式截止閥 圖2-11 直流式截止閥 截止閥的動(dòng)作特性是，關(guān)閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動(dòng)。它的作用主要是切斷，也可粗略調(diào)節(jié)流量，但不能當(dāng)節(jié)流閥使用。 截止閥可按通道方向分三類： 1)、直通式：進(jìn)出口通道成一直線，但經(jīng)過(guò)閥座時(shí)要拐90°的灣。如圖2-9所示。 2)、直角式：進(jìn)出口通道成一直角。如圖2-10所示。 3)、直流式：進(jìn)出口通道成一直線，與閥座中心線相交。這種截止閥，閥桿是傾斜的。如圖2-11所示。 直通式截止閥安裝于直線管路，由于操作方便，用得最多。但它的流體阻力大，對(duì)于阻力損失要求嚴(yán)的管路，使用直

7、流式為好。但直流式閥桿傾斜，開(kāi)啟高度大，操作不便。直角式截止閥安裝于垂直相交的管路，常用于高壓。2.3 旋塞閥 旋塞閥是最古老的閥門之一，它依靠旋塞體繞閥體中心線旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到開(kāi)啟與關(guān)閉的目的。 旋塞閥由閥體、旋塞和閥蓋三個(gè)基本組成部分組成。旋塞一般是錐形或柱形，并開(kāi)有讓流體通過(guò)的孔。它的作用是切斷、分配和改變介質(zhì)流向。如圖2-12所示。操作時(shí)只須旋轉(zhuǎn)90°，讓流體通過(guò)，再旋轉(zhuǎn)90°關(guān)閉閥門； 它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；操作快；外形尺寸小；流體阻力也不大。它的應(yīng)用比較廣泛，特別是低壓、小口徑和介質(zhì)溫度不高的場(chǎng)合。 它的缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)費(fèi)力，密封面容易磨損，高溫高壓時(shí)容易卡住，不適宜于調(diào)節(jié)

8、流量。 旋塞閥有兩個(gè)基本形式，一種是非潤(rùn)滑型的旋塞閥，它采用摩擦系數(shù)小的材料來(lái)減低旋塞面和閥座之間的摩擦。另一種是潤(rùn)滑型的旋塞閥，它在潤(rùn)滑面上開(kāi)有能壓進(jìn)潤(rùn)滑油的槽或溝，在操作時(shí)需提升旋塞。圖2-12 旋塞閥2.4 球閥 球閥出現(xiàn)很早，推廣使用較晚。球閥的推廣使用，是加工技術(shù)的發(fā)展和新材料不斷出現(xiàn)的結(jié)果。 球閥的動(dòng)作原理與旋塞閥一樣，都是靠旋轉(zhuǎn)閥芯來(lái)使閥門暢通或閉塞；球閥的閥芯是一個(gè)帶孔的球，當(dāng)該孔的中心軸線與閥門進(jìn)出口的中心軸線重合時(shí), 閥門暢通; 當(dāng)旋轉(zhuǎn)該球90度，使該孔的中心軸線與閥門進(jìn)出口的中心軸線垂直時(shí)，閥門閉塞。 球閥與旋塞閥相比，開(kāi)關(guān)輕便，相對(duì)體積小，所以可以做成很大通經(jīng)的閥門。球

9、閥密封可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)沖蝕。目前，球閥已在石油、化工、發(fā)電、食品、原子能、航空、火箭等部門廣泛使用。圖2-13 浮動(dòng)球閥 球閥可分兩類：（一）浮動(dòng)球式，（二）固定球式。 （一） 浮動(dòng)球閥 它的球體有一定浮動(dòng)量，在介質(zhì)壓力下，可向出口端位移，并壓緊密封圈。這種球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好。但由于球體浮動(dòng)，將介質(zhì)壓力全部傳遞給密封圈，使密封圈負(fù)擔(dān)很重；考慮到密封圈承載能力的限制，又考慮到大型球閥如采用這種結(jié)構(gòu)形式，勢(shì)必操作費(fèi)勁，所以只作為中低壓小口徑閥門。結(jié)構(gòu)如圖2-13。 （二） 固定球閥 它的球體是固定的，不能移動(dòng)。通常上下支承處裝有滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承，

10、開(kāi)閉較輕便。這種結(jié)構(gòu)適合于制作高壓大口徑閥門。如圖2-14所示。圖2-14 固定球閥1、閥體 2、球體 3、滾動(dòng)軸承 4、閥蓋 5、密封圈 6、支架 7、變速箱 8、閥桿 9、墊片 10、彈性密封套筒 11、過(guò)渡套筒 12、彈簧 13、螺栓 14、閥座密封圈 閥座密封圈，常用聚四氟乙烯做成，因?yàn)樗Σ料禂?shù)小，耐腐蝕性能優(yōu)異，耐溫范圍寬闊（-180到+200）。也用聚三氟氯乙烯，它比前者耐腐蝕性能稍差，但機(jī)械強(qiáng)度高。橡膠密封性能很好，但耐壓、耐溫性能較差，只用于溫度不高的低壓管路。此外，尼龍等朔料，也可在一定條件下使用。 大型球閥，可以做成機(jī)械傳動(dòng)，如圖2-14所示。還可以由電力、液力、氣力來(lái)操

11、作。 球閥與旋塞閥一樣，可以做成直角、三通、四通等形式。2.5 蝶閥 蝶閥，也叫蝴蝶閥，顧名思義，它的關(guān)鍵性部件好似蝴蝶逆風(fēng)，自由回旋。如圖2-15所示。實(shí)際上，它的閥瓣是圓盤，圍繞閥座內(nèi)的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。旋角的大小，便是閥門的開(kāi)閉度。這種閥門具有輕巧的特點(diǎn)，比其他閥門要節(jié)省許多材料；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；開(kāi)閉迅速（只需旋轉(zhuǎn)90°）；切斷和節(jié)流都能用；流體阻力??；操作省勁。在工業(yè)生產(chǎn)中，蝶閥日益得到廣泛的使用。但它用料單薄，經(jīng)不起高壓高溫，通常只用于風(fēng)路、水路和某些氣路。 蝶閥，可以做成很大口徑。大口徑蝶閥，往往用蝸輪蝸桿或電力、液壓來(lái)傳動(dòng)。 能夠使用蝶閥的地方，最好不要使用閘閥，因?yàn)榈y比閘閥要經(jīng)

12、濟(jì)，而且調(diào)節(jié)流量的性能也要好。圖2-15 蝶閥2.6 節(jié)流閥 節(jié)流閥，也叫針形閥，外形跟截止閥并無(wú)區(qū)別，但閥瓣形狀不同，用途也不同。它以改變通道面積的形式來(lái)調(diào)節(jié)流量和壓力。有直角式和直通式兩種，都是手動(dòng)的。通常用于壓力降較大的場(chǎng)合。但它的密封性能不好，作為截止閥是不合適的。同樣，截止閥雖能短時(shí)間粗略調(diào)節(jié)流量，但作為節(jié)流閥也不行，當(dāng)形成狹縫時(shí)，高速流體會(huì)使密封面沖蝕磨損，失去效用。 最常見(jiàn)的節(jié)流閥閥瓣為圓錐形的。如圖2-16所示。用這種閥瓣做成的節(jié)流閥也是最常見(jiàn)的節(jié)流閥。見(jiàn)圖2-17。 圖2-16 圓錐形閥瓣 圖2-17 節(jié)流閥2.7 逆止閥 逆止閥是依靠流體本身的力量自動(dòng)啟閉的閥門。它的作用是

13、阻止介質(zhì)的倒流。它的名稱很多，如止回閥、單向閥、單流門等。 按結(jié)構(gòu)可以分為兩類： （一） 升降式(Lift) 閥瓣沿著閥體垂直中心線移動(dòng)。這類逆止閥又有兩種：一種是臥式，裝于水平管道，閥體外形與截止閥相同，見(jiàn)圖2-18；另一種是立式，裝于垂直管道，圖2-19便是。對(duì)于夾式逆止閥，是立式逆止閥的一種。 圖2-18 臥式升降式逆止閥 圖2-19 立式升降式逆止閥 （二） 旋啟式(Swing) 閥瓣圍繞座外的銷軸旋轉(zhuǎn)。這類閥門又有單瓣、雙瓣和多瓣之分，但原理是一樣的。這類閥門可以適合于水平管道和垂直管道,其優(yōu)點(diǎn)是由該類閥門引起的壓降小。圖2-20是單瓣旋啟式逆止閥。 圖2-20 單瓣旋啟式逆止閥 圖

14、2-21 吸水底閥常見(jiàn)的吸水底閥（圖2-21），就是逆止閥的變形，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與上述兩類逆止閥相同，只是它的下端是開(kāi)暢的，以便讓水進(jìn)入。2.8 安全閥圖2-22 彈簧式安全閥圖2-23 帶扳手的雙彈簧微啟式安全閥 安全閥是一種自動(dòng)閥門，它不借助任何外力而是利用介質(zhì)本身的能力來(lái)排出一額定數(shù)量的介質(zhì)，以防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過(guò)預(yù)定的安全值。當(dāng)壓力恢復(fù)正常后，閥門再行關(guān)閉并阻止介質(zhì)外流。 安全閥，也叫安全門或保險(xiǎn)閥；是一種自動(dòng)機(jī)構(gòu)，它在介質(zhì)壓力超過(guò)工作壓力時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，而在壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時(shí)又自動(dòng)關(guān)閉。 安全閥可以分成三個(gè)基本類型（如果把很久以前就不用的彈簧平衡式包括進(jìn)去，就是四類）。三類

15、型分別是：a. 彈簧式（圖2-22和圖2-23）b. 脈沖式c. 杠桿式（圖2-24） 盡管人們熟悉杠桿式，并加以提倡，有的還優(yōu)先選用它們，但彈簧式仍然是最通用的一種。 圖2-22是彈簧式安全閥的一種。它的作用原理是，彈簧力與介質(zhì)作用于閥瓣的正常壓力相平衡，使密封面密合；當(dāng)介質(zhì)壓力過(guò)高時(shí)，彈簧受到壓縮，使閥瓣離開(kāi)閥座，介質(zhì)從中泄出；當(dāng)壓力回降到正常值時(shí)，彈簧力又將閥瓣推向閥座，密封面重新密合。 在一些重要部位往往使用帶扳手的雙彈簧微啟式安全閥。這種結(jié)構(gòu)形狀如圖2-23所示。 脈沖式安全閥，就是一個(gè)大的安全閥（主閥）和一個(gè)小的安全閥（輔閥）配合動(dòng)作，通過(guò)輔閥的脈沖作用帶動(dòng)主閥啟閉。大的安全閥比較

16、遲鈍，小的安全閥則比較靈敏。將通向主閥的介質(zhì)與輔閥相連通，壓力過(guò)高時(shí)，輔閥開(kāi)啟，介質(zhì)從旁路進(jìn)入主閥下面的一個(gè)活塞，推動(dòng)活塞將主閥打開(kāi)。壓力回降時(shí)，輔閥關(guān)閉，主閥活塞下的介質(zhì)壓力降低，主閥瓣也跟著下降密合。這種安全閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只有在通經(jīng)很大的情況下才采用。 杠桿式安全閥（重錘式）安全閥，是一種古老的閥門。它依靠杠桿和重錘來(lái)平衡閥瓣的壓力。通過(guò)重錘在杠桿上的移動(dòng)，調(diào)整壓力的大小。它與彈簧式安全閥比較，顯得笨重而遲鈍。好處是因?yàn)闆](méi)有彈簧，不怕介質(zhì)的熱影響，所以至今還在某些鍋爐上使用。結(jié)構(gòu)形狀如圖2-24。圖2-24 杠桿式安全閥 安全閥，按閥瓣開(kāi)啟高度與閥座通經(jīng)之比分兩種：比數(shù)為1/201/10的叫

17、微啟式，比數(shù)為1/41/3的叫全啟式。 又根據(jù)閥體的構(gòu)造分兩種：一種叫封閉式安全閥，它的排泄介質(zhì)全部通過(guò)排泄管引到一定地方放掉（如圖2-22）；另一種，排泄介質(zhì)出密封口后立即散失于空間，叫不封閉式安全閥（如圖2-24）。 安全閥，大量使用于鍋爐、受壓容器和管路中。2.9 減壓閥 減壓閥按作用原理可分為自動(dòng)式或他動(dòng)式。自動(dòng)式減壓閥是通過(guò)啟閉件（閥瓣）的節(jié)流作用，將閥門進(jìn)口端的壓力降至某一個(gè)需要的出口壓力，并在閥門進(jìn)口端壓力及流量發(fā)生變化時(shí)，能利用自身介質(zhì)的能量，自動(dòng)的調(diào)節(jié)流量保持出口端壓力基本穩(wěn)定的閥門。它動(dòng)式減壓閥，是將壓力變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過(guò)電信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)使閥門動(dòng)作，保持出口壓力基

18、本穩(wěn)定在調(diào)定值的閥門。 活塞式減壓閥：利用活塞作靈敏元件來(lái)帶動(dòng)啟閉件（閥瓣）運(yùn)動(dòng)的閥門。它的作用原理，可參看2-25。由圖可知，活塞式減壓閥由閥體、閥蓋、活塞、彈簧、主閥、脈沖閥、膜片等組成。閥體下部，裝有主閥彈簧，支承主閥，使主閥與閥座處于密封狀態(tài)。閥體上部的活塞，又與主閥閥桿相配合，在活塞受到介質(zhì)壓力后，便推動(dòng)主閥，使其開(kāi)啟。閥蓋內(nèi)裝有脈沖閥彈簧和閥座，閥座上附有膜片。最頂端，裝有調(diào)節(jié)彈簧和螺釘，可旋動(dòng)此螺釘，調(diào)整需要的工作壓力。閥門出廠時(shí)，主閥和脈沖閥都是關(guān)閉的，使用時(shí)，通過(guò)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘，頂開(kāi)脈沖閥。介質(zhì)壓力經(jīng)“”通道進(jìn)入脈沖閥，然后進(jìn)入“S”通道（虛線），推動(dòng)活塞，使主閥開(kāi)啟

19、，介質(zhì)由A處流向B處。進(jìn)入B處的介質(zhì)，它的壓力通過(guò)“” 通道，到達(dá)膜片下的空間，膜片所承受的力，足以抵制調(diào)節(jié)彈簧的力時(shí)，膜片即向上移動(dòng)，脈沖閥漸趨閉合，使流入B處的介質(zhì)減少，壓力減低；反之，B處壓力過(guò)低，調(diào)節(jié)彈簧又壓開(kāi)脈沖閥，使介質(zhì)流量增加，B處壓力提高。這種正反兩方面的作用，使B處壓力恒定于一定誤差范圍之內(nèi)。B處壓力是可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘加以調(diào)節(jié)的。但一般減壓閥，進(jìn)、出口壓力之差必須不小于1.5 kg/cm2。 同一種減壓閥，又有不同減壓壓力段。如公稱壓力Pg=16kg/cm2的減壓閥，就有2-3 kg/cm2、28 kg/cm2、711 kg/cm2三種減壓壓力段，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同要求加以選擇。壓力段的區(qū)別是用不同的彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 這種減壓閥，體積小，開(kāi)啟行程大，耐溫性能好，雖然制造難度高，比較嬌氣等缺點(diǎn)，仍然廣泛地用于蒸汽管路，也用于空氣和清凈液體管路。圖2-25 活塞式減壓閥1、閥體 2、閥蓋 3、活塞 4、汽缸 5、活塞環(huán) 6、主閥 7、主閥彈簧 8、主閥座 9、脈沖閥 10、脈沖閥閥座 11、脈沖閥彈簧 12、膜片 13、調(diào)節(jié)彈簧 14、調(diào)節(jié)螺釘 1