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閘閥的具體分類(lèi)簡(jiǎn)介

更新時(shí)間:2013-12-17      瀏覽次數(shù):1732

閘閥是隔離類(lèi)閥門(mén)中zui常見(jiàn)的閥門(mén)類(lèi)型之一。在每個(gè)精煉廠、化工廠、電站和工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中都可以找到這類(lèi)閥門(mén),其制造尺寸范圍可以從DN6? 4200。選用閘閥的主要目的是截?cái)嗔黧w。正是由于這個(gè)原因,閘閥通常被稱(chēng)為“截?cái)?rdquo;閥或“阻斷”閥。 閘閥一般應(yīng)用于全開(kāi)或全關(guān)操作的工作場(chǎng)合。當(dāng)全開(kāi)時(shí),通過(guò)閘閥的壓力降非常小;當(dāng)全關(guān)時(shí),具有很好的壓力密封性能。由于閘板與閥座環(huán)的配合,當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí),幾乎沒(méi)有泄漏發(fā)生。然而,在背壓(一般不小于0. 34bar,lbar=105Pa)非常低的情況下,可能會(huì)發(fā)生某些泄漏。閘閥的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通常開(kāi)啟和關(guān)閉很緩慢,這一特性可以防止流體水錘效應(yīng)對(duì)管道系統(tǒng)的損壞。

在眾多通用閥門(mén)類(lèi)型中,只有全通徑球閥能夠與閘閥的流量特性相當(dāng)。對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和對(duì)等密封使得閘閥可以從兩個(gè)方向中的任何一個(gè)方向上截?cái)嘟橘|(zhì)流。閘閥還可以選用各種材料制造,可以從五金店貨架上找到DJV15的小型黃銅閘閥,也可從核電站核 島中找到特殊合金閘閥。閘閥的主要局限性在于不能適用于節(jié)流性工況。當(dāng)閘閥應(yīng)用于節(jié)流性工況時(shí),流體在閥座附近常常具有很高的流速,這樣會(huì)引起侵蝕。同樣在部分開(kāi)啟狀態(tài),閘板會(huì)在介質(zhì)的沖擊下出現(xiàn)擺動(dòng),這樣會(huì)造成密封副損壞。通常,閘閥比截止閥更易于產(chǎn)生閥座和閘板密封面的磨損,而這種磨損的修復(fù),很難通過(guò)研磨和拋光的手段來(lái)完成。

由于閘閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)非常適合于大型化裝置,所以其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,并向著高溫高壓發(fā)展。閘閥zui大口徑已達(dá)DM200,在合成氨裝置中已大量使用 PJV320的高壓閘閥,用于石油、天然氣鉆采的井口的閘閥工作壓力高達(dá)138MPa。制造高溫高壓閘閥的關(guān)鍵,是解決由于溫度變化引起閘板楔死的問(wèn)題,以及保證其可靠的密封性能。為此,要在閘板和閥座密封結(jié)構(gòu)上進(jìn)行研究改進(jìn)。彈性閥座和彈性浮動(dòng)閥座已開(kāi)始得到應(yīng)用,使閘閥能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口密封、出口密封或進(jìn)出口雙重密封。目前閘閥使用壽命還難以與其他閥類(lèi)相比,如何提高使用壽命,也是閘閥發(fā)展的重要課題。

閘閥又叫閘板閥,主要由閥體、閥蓋、閘板、閥桿、閥座和密封填料等部分組成,如圖2-1所示。

閘閥是啟閉件(閘板),由閥桿帶動(dòng),沿閥座 (密封面)做直線(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)的閥門(mén)。一般,閘閥不可用來(lái)調(diào)節(jié)流量,只能作為截?cái)嘌b置使用,要么*開(kāi)啟,要么*關(guān)閉。在各種類(lèi)型的閥門(mén)中,閘閥是應(yīng)用zui廣泛的一種。既適用于常溫和常壓工況,也適用 于高溫及低溫和高壓及低壓工況,并可以通過(guò)選用不同的材質(zhì),適用于各種不同的介質(zhì)中。

閘閥具有如下優(yōu)點(diǎn):

①流體阻力小。閘閥閥體內(nèi)部介質(zhì)通道是直通的,介質(zhì)流經(jīng)閘閥時(shí)不改變其流動(dòng)方向,因而流體阻力較小。

②結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(與管道相連接的兩端面間的距離)較小。由于閘板呈圓盤(pán)狀,是垂直置于閥體內(nèi)的,而截止閥閥瓣(也呈圓盤(pán)狀)是平行置于閥體內(nèi)的,因而與截止閥相比,其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較小。如PN16、DJV150的截止閥,其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為480mm,而同一參 數(shù)的閘閥結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度僅為350mm。

③啟閉較省力。啟閉時(shí)閘板運(yùn)動(dòng)方向與介質(zhì)流動(dòng)方向相垂直,而截止閥閥瓣通常在關(guān)閉時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與閥座處介質(zhì)流動(dòng)方向相反,因而必須克服介質(zhì)的作用力。所以與截止閥相比,閘閥的啟閉較為省力。

④介質(zhì)流動(dòng)方向不受限制。介質(zhì)可從閘閥兩側(cè)任意方向流過(guò)閘閥,均能達(dá)到接通或截?cái)嗟哪康?。便于安裝,適用于介質(zhì)的流動(dòng)方向可能改變的管路中。

⑤全開(kāi)時(shí),密封面受工作介質(zhì)的沖蝕很小。

⑥形體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,制造工藝性較好。

同時(shí)閘閥也存在一些缺點(diǎn)如下:

①密封面易產(chǎn)生擦傷。啟閉時(shí)閘板與閥座相接觸的兩密封面之間有相對(duì)滑動(dòng),在介質(zhì)推力作用下易產(chǎn)生擦傷,從而破壞密封性能,影響使用壽命。

②零件較多,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,制造與維修都較為困難,與截止閥相比成本較高。

③外形尺寸和開(kāi)啟高度都較大,所需安裝的空間亦較大。

④一般閘閥都有兩個(gè)密封副,給加工、研磨和維修增加了一些困難。

⑤操作行程大,啟閉時(shí)間長(zhǎng)。由于開(kāi)啟時(shí)需將閘板*提升到閥座通道上方,關(guān)閉時(shí)又需將閘板全部落下阻斷閥座通道,所以閘板的啟閉行程很大,啟閉時(shí)間較長(zhǎng)。

閘閥有各種不同的結(jié)構(gòu)形式,其主要區(qū)別是所采用的密封元件結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同。根據(jù)密封元件的結(jié)構(gòu), 常把閘閥分成幾種不同的類(lèi)型。例如,根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi),有平行式閘閥和楔式閘閥;根據(jù)閥桿的結(jié)構(gòu)還可分為明桿(升降桿)閘閥(圖2-2)和暗桿(旋轉(zhuǎn)桿)閘閥(圖2-3)。

(1) 按閥桿分類(lèi)

閥桿是閘閥的操作部件,其作用是將啟閉力傳遞到啟閉件上。按閥桿結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi),有明桿閘閥與暗 桿閘閥兩種。

①明桿閘閥其閥桿梯形螺紋置于閥體之外, 位于閥桿上部,通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥桿螺母,使閥桿帶動(dòng)閘板同步上升與下降來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉,因此容易識(shí)別閥門(mén)的啟閉狀態(tài),避免誤操作。由于閥桿螺母在體腔外,有利于潤(rùn)滑,同時(shí)啟閉狀態(tài)直觀明顯,因而應(yīng)用 廣泛。但在惡劣環(huán)境中,閥桿的外露螺紋易受損害和腐蝕,甚至影響操作。它的缺點(diǎn)是閥門(mén)開(kāi)啟后的高度大,通常在閥門(mén)原高度的基礎(chǔ)上要加一個(gè)行程,因而需要很大的操作空間。

②暗桿閘閥閥桿螺母置于閥體內(nèi)部,常被固定在閘板上,通過(guò)閥桿的旋轉(zhuǎn)使閥桿螺母帶動(dòng)閘板做升降運(yùn)動(dòng)來(lái)完成啟閉。由于傳動(dòng)用的梯形螺紋位于閥體內(nèi)部,雖不受外界環(huán)境影響,但易受介質(zhì)腐蝕和無(wú)法進(jìn)行潤(rùn)滑,開(kāi)啟程度不能直接觀察,需另設(shè)指示裝 置。但它的閥桿不做升降運(yùn)動(dòng),所需操作空間小,故適用于位置有限管路密集的場(chǎng)合,如船舶、地下管 道等。

(2) 按結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi)

閘閥的結(jié)構(gòu)類(lèi)型通常指的是閘板的類(lèi)型,閘板的類(lèi)型分為楔式和平行式兩種。即閘板為楔式的稱(chēng)為楔式閘閥,閘板為平行式的即為平板閘閥。

 

 

 

 

 

 

(1)閥體與閥蓋結(jié)構(gòu)

由于閘閥通常應(yīng)用于大口徑管道上,所以閥體與閥蓋多采用法蘭連接。閥體要容納垂直放置并做升降運(yùn)動(dòng)的圓盤(pán)狀閘板,因而閥體內(nèi)腔高度較大。閥 體截面的形狀主要取決于公稱(chēng)壓力,如低壓閘閥閥

體可設(shè)計(jì)成扁平狀的,以縮小其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。高、中壓閘閥閥體多設(shè)計(jì)成圓形或喇叭口形,以提高其承壓能力,減小壁厚。閥體形狀還與閥體材料及制造工藝有關(guān)。閥體與閥蓋的連接結(jié)構(gòu)通常有5種:螺紋式閥蓋、活接頭式閥蓋、螺栓連接閥蓋、焊接閥蓋和壓力自密封閥蓋。

①螺紋式閥蓋是zui簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。通常只用于不需要經(jīng)常拆卸的小口徑閥門(mén),成本較低的銅合金閥門(mén)等。

②活接頭式閥蓋主要用于銅合金類(lèi)閥門(mén),但是活接頭結(jié)構(gòu)更便于維修和維護(hù)拆卸。

③螺栓連接閥蓋是zui常用的連接結(jié)構(gòu),當(dāng)今工業(yè)用閘閥大多數(shù)采用該結(jié)構(gòu)。與螺紋式和活接頭式連接結(jié)構(gòu)不同的是,螺栓連接閥蓋結(jié)構(gòu)中閥體和閥蓋之間的連接需要墊片密封。

④焊接閥蓋對(duì)于規(guī)格1/2?2in (lin = 0.0254m),磅級(jí)介于Class800?2500之間,不需要拆卸的緊湊型鋼制閥門(mén)來(lái)說(shuō),焊接閥蓋是zui常用的結(jié)構(gòu)。與壓力密封閥蓋相似的是,焊接閥蓋閥門(mén)比螺栓連接閥蓋閥門(mén)的重量要輕。

⑤壓力自密封閥蓋是靠閥體內(nèi)介質(zhì)壓力作用于閥體與閥蓋間的金屬密封環(huán)或柔性石墨密封環(huán)上實(shí)現(xiàn)密封。壓力自密封閥門(mén)閥腔內(nèi)的壓力越高,作用于密封環(huán)上的力就越大,也就越容易實(shí)現(xiàn)密封。壓力自密封結(jié)構(gòu)的閥門(mén),重量一般要輕于螺栓連接閥蓋結(jié)構(gòu)。

(2) 閥桿結(jié)構(gòu)

閘閥閥桿結(jié)構(gòu)主要有三種不同形式:下螺紋升降式閥桿(ISRS)、非升降式閥桿(暗桿NRS)和上螺紋帶支架(明桿OS&Y)。

①下螺紋升降式閥桿是當(dāng)今銅合金類(lèi)閥門(mén)zui常用的閥桿結(jié)構(gòu)。由于閥桿螺紋裸露于介質(zhì)中,存在被腐蝕的可能,會(huì)導(dǎo)致閥桿與閘板失效。因此,該結(jié)構(gòu)一般不適用于關(guān)鍵的工業(yè)用途閥門(mén)。

②非升降式閥桿因?yàn)殚y門(mén)開(kāi)啟時(shí)閥桿不需要升起,所以此結(jié)構(gòu)是在手輪上方的垂直空間受限制時(shí)所采用的特殊類(lèi)型。當(dāng)今,大多數(shù)由鑄鐵或銅合金材質(zhì)制造的閥門(mén)采用此種閥桿結(jié)構(gòu)。當(dāng)操作空間受* (例如地下操作),才使用鋼制非升降式閥桿閥門(mén)

③上螺紋帶支架式閥桿多用于工業(yè)。尤其是在腐蝕性工況中,因?yàn)殚y桿螺紋基本不接觸介質(zhì),也就遠(yuǎn)離了潛在的腐蝕危害。與其他兩種閥桿結(jié)構(gòu)不同的是,此種結(jié)構(gòu)中,手輪是與閥門(mén)支架頂部的閥桿螺母相連,而不是直接與閥桿本身相連,因此開(kāi)啟時(shí)手輪不會(huì)隨著上升。 

(3) 閥座結(jié)構(gòu)

閘閥通過(guò)閘板與閥座形成密封副,實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的幵啟和關(guān)閉。因此,閥座結(jié)構(gòu)也尤為關(guān)鍵。通常,閥座結(jié)構(gòu)可以是閥體整體部件,也可以是單獨(dú)的閥座圈結(jié)構(gòu)。

整體式閥座與閥體是一個(gè)整體,當(dāng)閥體由耐蝕材料制成時(shí),整體式閥座可以直接由基體材料加工而成 [圖2-4 (a)],也可以同碳素鋼類(lèi)閥門(mén)一樣,在基體上堆焊適用于不同介質(zhì)的材料加工而成[圖2-4(b) ]。閥座圈則可以選用不同于閥體材料的其他所需材料制成,然后連接到閥體上相應(yīng)的閥座槽內(nèi)。但值得注意的是,當(dāng)閥門(mén)應(yīng)用于溫度變化較大的工況時(shí), 應(yīng)盡可能選用線(xiàn)脹系數(shù)與閥體材料相當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)制造閥座圈,當(dāng)閥座圈采用焊接的工藝與閥體連接時(shí),還需要進(jìn)一步考慮兩種材料的焊接性。

閥座圈與閥體的連接主要有:脹接鑲嵌、螺紋和焊接三種形式。其中比較常用的形式如圖2-4(c) ?(h)所示(左邊為閥座圈簡(jiǎn)圖,右邊為連接后簡(jiǎn)圖)。

圖2-4 (a)所示是在閥體上直接加工出密封面。 適用于閥體為耐蝕材料的中、低壓閘閥。

圖2-4 (b)所示是在閥體上直接堆焊金屬材料制成密封面。根據(jù)閥門(mén)使用工況、工作壓力和閥體材料與堆焊材料的焊接性,選擇合適的堆焊材料。

圖2-4 (c)和(d)所示是脹接的閥座,主要適用于閥體材料為鑄鐵類(lèi)閥門(mén),閥座圈材料選用銅合金或不銹鋼材料制造。在閥體上加工出燕尾槽,將閥座圈鑲嵌人燕尾槽,加壓使閥座圈產(chǎn)生塑性變形實(shí)現(xiàn)脹接結(jié)合。多適用于低壓、小口徑閘閥。

圖2-4 (e)所示是鑲嵌連接的閥座,將銅合金或不銹鋼制成的閥座圈鑲嵌入閥體座槽后,用螺釘固定。一般適用于低壓大口徑鑄鐵類(lèi)閘閥。

圖2-4 (f)所示是鑲嵌連接的非金屬閥座,把塑料或橡膠制成的0形圈鑲嵌入閘板的燕尾槽內(nèi)制成閥座。一般適用于中、低壓閘閥。

圖2-4 (g)所示是螺紋連接的閥座,在閥座圈的外圓和閥體的座槽內(nèi)均加工出螺紋,將閥座圈旋入閥體緊固。螺紋連接使閥座的熱處理要求得以實(shí)現(xiàn),主要適用于對(duì)閥座硬度要求較高的場(chǎng)合,通常應(yīng)用于高、中壓,口徑在DJV400 (NPS16)以下的閘閥。

某些用戶(hù)認(rèn)為,螺紋閥座還可以實(shí)現(xiàn)閘閥閥座的可更換修復(fù)。

圖2-4 (h)所示是焊接閥座,首先在閥座圈上堆焊鉻系不銹鋼或硬質(zhì)合金,加工后裝入閥體座槽內(nèi),在閥座圈尾部與閥體焊接。適用于高、中壓閘閥。

(4)縮徑

在閘閥的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中通常都規(guī)定了閥門(mén)的zui小流道直徑,當(dāng)設(shè)計(jì)閥座密封面處的直徑小于連接端處的直徑稱(chēng)為通徑收縮,即“縮徑”(圖2-5)。

 

縮徑閥門(mén)通常應(yīng)用于管道需要節(jié)流的工況。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里一般也規(guī)定了閥門(mén)具體縮徑規(guī)格,在標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定出具體縮徑數(shù)據(jù)時(shí),通常取標(biāo)準(zhǔn)流道直徑的 85%?75%,縮徑通道母線(xiàn)對(duì)中心線(xiàn)傾角不大于12°。 采用縮徑形式可以減小閘板的尺寸,從而使其承受的介質(zhì)作用力降低,閘閥的啟閉力也相應(yīng)、減??;這樣,小尺寸的閘板、閥桿等也可用于較大通徑的閘閥,從 而擴(kuò)大了零部件的通用范圍。但是采用縮徑,會(huì)造成很大的壓力損失,會(huì)增加閥內(nèi)流體阻力,因而通道收縮比不宜太大。常見(jiàn)的縮徑閘閥大多是公稱(chēng)尺寸不大于DN300 (NPS12),閥門(mén)公稱(chēng)尺寸的孔徑降低一個(gè)規(guī)格,公稱(chēng)尺寸DiV350?600 (NPS14?24),公稱(chēng)尺寸的孔徑降低兩個(gè)規(guī)格,例如公稱(chēng)尺寸為DiVlOO的閥門(mén),閥座通道直徑可收縮到DN80,公稱(chēng)尺寸應(yīng)表DN100(NPS4)XDiV80(NPS3)。

在某些工作條件下(如石油行業(yè)的輸油、氣管線(xiàn)),不允許采用縮徑閥門(mén)。這一方面是為了減少長(zhǎng)輸管線(xiàn)的阻力損失,另一方面是為了避免通徑收縮后 給掃線(xiàn)清管通球造成障礙。

 

 

 

 

 

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