常用阀门的结构原理及用途.doc

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1、图2-1明杆式闸阀中心线的垂直方向移动。第二章 常用阀门的结构、原理及用途本章我们用解剖的方法，来介绍常用阀门的结构、原理及用途2.1闸阀闸阀，也叫闸板阀、闸门阀，是广泛使用的一种阀门。它的闭合原理是,闸板密封面与闸座密封面高度光洁、 平整与一 致,互相贴合，可阻止介质流过，并依靠顶楔、 弹簧或闸板的楔形，来增强密封效果。它的优点是：流体阻力小；启闭较省劲（不 包括密圭寸面咬住等特殊情况）；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。它在管路中主要起切断作用。它的动作特点是，关闭件（闸板）沿闸座闸阀可按闸杆上螺纹位置分

2、为两类。（一） 明杆式阀杆螺纹露在上部，与之配合的阀杆螺母装在手轮中心，旋转手轮就是旋转 螺母，从而使阀杆升降。如图2-1所示。图2-2暗杆式闸阀图2-3平行式闸阀这种阀门，启闭程度可以从螺纹中看出，便于操作；对于阀杆螺纹的润滑和检 查很方便；特别是螺纹与介质不接触，可避免腐蚀性介质的腐蚀，所以石油化工管道中采用较多。但螺纹外露，容易粘上空气中的尘埃，加速磨损，故应尽量安 装于室内。暗杆式阀杆螺纹在下部，与闸板中心螺母配合，升降闸板依靠旋转阀杆来实现，而阀 杆本身看不出移动。如图2-2所示。这种阀门的唯一优点是，开启时阀杆不升高，适合于安装在操作位置受到限制的地方。它的缺点很明显，启闭程度难以

3、掌握，阀杆螺纹与介质接触，容易腐蚀损坏从闸板构造来分，也有两类（一） 平行式密封面与垂直中心线平行，一般做成双闸板。见图2-3撑开两个闸板，使其与阀座密封面可靠密合，一般是用顶楔来实现的，除上图所示上顶式之外，还有下顶式，如图2-4所示。有的阀门也用弹簧，如图2-5那样。图2-4下顶式双闸板图2-5弹簧式双闸板楔式密封面与垂直中心线成一角度，即两个密封面成楔 形。楔形倾角的大小，要看介质的温度；一般来说，温 度越高，倾角越大，以防温度变化时卡住。楔形闸阀有双闸板（图2-6）和单闸板（图2-1、图2-2）两种。单闸楔式阀门中，有一种弹性闸阀，它能依靠闸阀图2-6楔式双闸板阀门 的弹性变形，来弥补

4、制造中密封面的微量误差。如图2-7所示。注意闸板形状，它的周围留有孔隙，因此许可产生一定变形闸阀可以做得很大，例如两米口径。但大口径闸阀，往往需要外力来开动。 图2-8是一个电动闸阀。纵观各种闸阀，可以发现，在楔式闸阀中，双闸板式比较容易制作，对温度 的敏感性不突出，所以在蒸汽和水中常用。平行式双闸板也有类似优点，制造修 理更简便，对温度的适应性稍差。各种双闸板，都不适应于腐蚀性介质和粘性介 质，所以在石油、化工管路中经常使用楔式单闸板阀门。楔式单闸板阀门，结构 简单，使用牢靠，但修理比较困难，主要是密封面的加工研磨，很不容易达到要 求。图2-7弹性闸阀图2-8 电动闸阀闸阀的共同缺点是：高度

5、大；启闭时间长；在启闭过程中，密封面容易被冲 蚀；修理比截止阀困难；不适用于含悬浮物和析出结晶的介质；也难于用非金属 耐腐蚀材料来制造。2.2截止阀截止阀，也叫截门、球心阀、停止阀、切断阀，是使用最为广泛的一种阀门 它所以广受欢迎，是由于开闭过程中，密封面之间摩擦力小，比较耐用；开启高 度不大；制造容易，维修方便；不仅适用于中低压，而且适用于高压、超高压。它的闭合原理是，依靠阀杆压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻 止介质流通。截止阀只许介质单向流动，安装时有方向性。它的结构长度大于闸阀，同时流体阻力较大，长期运行时，它的密封可靠性 也不强。一般截止阀，公称通经不超过 200毫米。图2-

6、9直通式截止阀图2-10直角式截止阀图2-11直流式截止阀截止阀的动作特性是，关闭件（阀瓣） 沿阀座中心线移动。它的作用主要是切断， 也可粗略调节流量，但不能当节流阀使用。截止阀可按通道方向分三类：1）、直通式：进出口通道成一直线，但 经过阀座时要拐90°的湾。如图2-9所示。2）、直角式：进出口通道成一直角。如图2-10所示3）、直流式：进出口通道成一直线，与阀座中心线相交。这种截止阀，阀杆是 倾斜的。如图2-11所示。直通式截止阀安装于直线管路，由于操作方便，用得最多。但它的流体阻力 大，对于阻力损失要求严的管路，使用直流式为好。但直流式阀杆倾斜，开启高 度大，操作不便。直角式截

7、止阀安装于垂直相交的管路，常用于高压。2.3旋塞阀旋塞阀是最古老的阀门之一，它依靠旋塞体绕阀体中心线旋转，以达到开启与关闭的目的。旋塞阀由阀体、旋塞和阀盖三个基本组成部分组成。旋塞一般是锥形或柱形， 并开有让流体通过的孔。它的作用是切断、分配和改变介质流向。如图2-12所示 操作时只须旋转90°,让流体通过，再旋转90°关闭阀门；它的优点是结构简单；操作快；外形尺寸小；流体阻力也不大。它的应用比 较广泛，特别是低压、小口径和介质温度不高的场合它的缺点是开关费力，密封面容易磨损，高温高压时容易卡住，不适宜于调 节流量旋塞阀有两个基本形式，一种是非润滑型的旋塞阀，它采用摩擦系数

8、小的材 料来减低旋塞面和阀座之间的摩擦。另一种是润滑型的旋塞阀，它在润滑面上开 有能压进润滑油的槽或沟，在操作时需提升旋塞。LUBRICATORGLAND BOLTSBODYGLAND PACKINGGLANDPPLUG图2-12旋塞阀2.4球阀球阀出现很早，推广使用较晚。球阀的推广使用，是加工技术的发展和新材 料不断出现的结果。球阀的动作原理与旋塞阀一样，都是靠旋转阀芯来使阀门畅通或闭塞；球阀的阀芯是一个带孔的球，当该孔的中心轴线与阀门进出口的中心轴线重合时，阀门畅通；当旋转该球90度，使该孔的中心轴线与阀门进出口的中心轴线垂直时，阀门闭塞球阀可分两类：（一）浮动球式，（二）固定球式（一）

9、浮动球阀球阀与旋塞阀相比，开关轻便，相对体积小，所以可以做成很大通经的阀门 球阀密封可靠，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。目前，球阀已在石油、化工、发电、食品、原子能、航空、火箭等部门广 泛使用。它的球体有一定浮动量，在介质压力下，可向出口端位移，并压紧密封圈。这种球阀结构简单，密封性好。但由于球体浮动，将介质压力全部传递给密封圈，使密封圈负担很重；考虑到密封圈承载能力的限制，又考虑到大型图2-13浮动球阀球阀如采用这种结构形式，势必操作费劲，所以只作为中 低压小口径阀门。结构如图2-13（二） 固定球阀它的球体是固定的，不能移动。通常上下支承处装有滚动轴承或滑

10、动轴承,开闭较轻便。这种结构适合于制作高压大口径阀门。如图2-14所示图2-14 固定球阀9、1、阀体 2、球体 3、滚动轴承4、阀盖 5、密封圈6、支架 7、变速箱 8阀杆垫片 10、弹性密封套筒11、过渡套筒12、弹簧 13、螺栓 14、阀座密封圈阀座密封圈，常用聚四氟乙烯做成，因为它摩擦系数小，耐腐蚀性能优异， 耐温范围宽阔（-180到+200C）。也用聚三氟氯乙烯，它比前者耐腐蚀性能稍差, 但机械强度高。橡胶密圭寸性能很好，但耐压、耐温性能较差，只用于温度不高的 低压管路。此外，尼龙等朔料，也可在一定条件下使用。大型球阀，可以做成机械传动，如图2-14所示。还可以由电力、液力、来操作。

11、球阀与旋塞阀一样，可以做成直角、三通、四通等形式。2.5蝶阀蝶阀，也叫蝴蝶阀，顾名思义，它的关键性部件好似蝴蝶逆风，自由回旋。如图2-15所示。实际上，它的阀瓣是圆盘，围绕阀座内的一个轴旋转。旋角的大 小，便是阀门的开闭度。这种阀门具有轻巧的特点，比其他阀门要节省许多材料； 结构简单；开闭迅速（只需旋转90°）;切断和节流都能用；流体阻力小；操作省 劲。在工业生产中，蝶阀日益得到广泛的使用。但它用料单薄，经不起高压高温， 通常只用于风路、水路和某些气路。蝶阀，可以做成很大口径。大口径蝶阀，往往用蜗轮蜗杆或电力、液压来传 动。能够使用蝶阀的地方，最好不要使用闸阀，因为蝶阀比闸阀要经济，

12、而且调 节流量的性能也要好。图2-15蝶阀2.6节流阀节流阀，也叫针形阀，外形跟截止阀并无区别，但阀瓣形状不同，用途也不同。它以改变通道面积的形式来调节流量和压力。有直角式和直通式两种，都是 手动的。通常用于压力降较大的场合。但它的密封性能不好，作为截止阀是不合 适的。同样，截止阀虽能短时间粗略调节流量，但作为节流阀也不行，当形成狭 缝时，高速流体会使密封面冲蚀磨损，失去效用。最常见的节流阀阀瓣为圆锥形的。如图2-16所示。用这种阀瓣做成的节流阀也是最常见的节流阀。见图2-17图2-16圆锥形阀瓣图2-17节流阀2.7 逆止阀逆止阀是依靠流体本身的力量自动启闭的阀门。它的作用是阻止介质的倒流

13、它的名称很多，如止回阀、单向阀、单流门等。按结构可以分为两类:(一) 升降式(Lift)阀瓣沿着阀体垂直中心线移动。这类逆止阀又有两种：一种是卧式，装于水平管道，阀体外形与截止阀相同，见图2-18;另一种是立式，装于垂直管道，图2-19便是。对于夹式逆止阀，是立式逆止阀的一种图2-18卧式升降式逆止阀图2-19立式升降式逆止阀旋启式(Swing)阀瓣围绕座外的销轴旋转。这类阀门又有单瓣、双瓣和多瓣之分，但原理是一样的。这类阀门可以适合于水平管道和垂直管道，其优点是由该类阀门引起的压降小。图2-20是单瓣旋启式逆止阀。图2-20单瓣旋启式逆止阀图2-21吸水底阀常见的吸水底阀（图2-21）,就是

14、逆止阀的变形，它的内部结构与上述两类逆 止阀相同，只是它的下端是开畅的，以便让水进入2.8 安全阀图2-22弹簧式安全阀安全阀是一种自动阀门，它不借助任何外力而是利用介质本身的能力来排出 一额定数量的介质，以防止系统内压力超过预定的安全值。当压力恢复正常后， 阀门再行关闭并阻止介质外流。安全阀，也叫安全门或保险阀；是一种自动机构，它在介质压力超过工作压 力时自动开启，而在压力回降到工作压力或略低于工作压力时又自动关闭。安全阀可以分成三个基本类型（如果把很久以前就不用的弹簧平衡式包括进 去，就是四类）。三类型分别是:a. 弹簧式（图 2-22 和图 2-23） b. 脉冲式c. 杠杆式（图 2-

15、24）尽管人们熟悉杠杆式，并加以提倡，有的还优先选用它们，但弹簧式仍然是 最通用的一种。图 2-22 是弹簧式安全阀的一种。它的作用原理是，弹簧力与介质作用于阀瓣 的正常压力相平衡，使密封面密合；当介质压力过高时，弹簧受到压缩，使阀瓣 离开阀座，介质从中泄出；当压力回降到正常值时，弹簧力又将阀瓣推向阀座， 密封面重新密合。在一些重要部位往往使用带扳手的双弹簧微启式安全阀。这种结构形状如图2-23 所示。脉冲式安全阀，就是一个大的安全阀（主阀）和一个小的安全阀（辅阀）配 合动作，通过辅阀的脉冲作用带动主阀启闭。大的安全阀比较迟钝，小的安全阀 则比较灵敏。将通向主阀的介质与辅阀相连通，压力过高时，

16、辅阀开启，介质从 旁路进入主阀下面的一个活塞，推动活塞将主阀打开。压力回降时，辅阀关闭， 主阀活塞下的介质压力降低，主阀瓣也跟着下降密合。这种安全阀结构复杂，只 有在通经很大的情况下才采用。杠杆式安全阀（重锤式）安全阀，是一种古老的阀门。它依靠杠杆和重锤来 平衡阀瓣的压力。通过重锤在杠杆上的移动，调整压力的大小。它与弹簧式安全 阀比较，显得笨重而迟钝。好处是因为没有弹簧，不怕介质的热影响，所以至今 还在某些锅炉上使用。结构形状如图 2-24。图2-24杠杆式安全阀安全阀，按阀瓣开启高度与阀座通经之比分两种：比数为 1/201/10的叫微 启式，比数为1/4 1/3的叫全启式。又根据阀体的构造分

17、两种：一种叫圭寸闭式安全阀，它的排泄介质全部通过排泄管引到一定地方放掉（如图2-22）;另一种，排泄介质出密封口后立即散失于空 间，叫不封闭式安全阀（如图2-24）。安全阀，大量使用于锅炉、受压容器和管路中。2.9减压阀减压阀按作用原理可分为自动式或他动式。自动式减压阀是通过启闭件（阀 瓣）的节流作用，将阀门进口端的压力降至某一个需要的出口压力，并在阀门进 口端压力及流量发生变化时，能利用自身介质的能量，自动的调节流量保持出口 端压力基本稳定的阀门。它动式减压阀，是将压力变化转化为电信号，再通过电 信号去控制执行机构使阀门动作，保持出口压力基本稳定在调定值的阀门。活塞式减压阀：利用活塞作灵敏元

18、件来带动启闭件（阀瓣）运动的阀门。它的作用原理，可参看2-25。由图可知，活塞式减压阀由阀体、阀盖、活塞、弹簧、 主阀、脉冲阀、膜片等组成。阀体下部，装有主阀弹簧，支承主阀，使主阀与阀 座处于密封状态。阀体上部的活塞，又与主阀阀杆相配合，在活塞受到介质压力 后，便推动主阀，使其开启。阀盖内装有脉冲阀弹簧和阀座，阀座上附有膜片。 最顶端，装有调节弹簧和螺钉，可旋动此螺钉，调整需要的工作压力。阀门出厂 时，主阀和脉冲阀都是关闭的，使用时，通过顺时针方向旋转调节螺钉，顶开脉 冲阀。介质压力经“”通道进入脉冲阀，然后进入 S”通道（虚线），推动活塞，使 主阀开启，介质由A处流向B处。进入B处的介质，它

19、的压力通过 “”通道，到 达膜片下的空间，膜片所承受的力，足以抵制调节弹簧的力时，膜片即向上移动， 脉冲阀渐趋闭合，使流入 B处的介质减少，压力减低；反之，B处压力过低，调 节弹簧又压开脉冲阀，使介质流量增加，B处压力提高。这种正反两方面的作用，使B处压力恒定于一定误差范围之内。B处压力是可以通过调节螺钉加以调节的。但一般减压阀，进、出口压力之差必须不小于1.5 kg/cm2。同一种减压阀，又有不同减压压力段。如公称压力Pg=16kg/cm2的减压阀，就 有2-3 kg/cm2、2 8 kg/cm2、711 kg/cm2三种减压压力段，使用时应根据不同要 求加以选择。压力段的区别是用不同的弹簧

20、来实现的。这种减压阀，体积小，开启行程大，耐温性能好，虽然制造难度高，比较娇气等缺点，仍然广泛地用于蒸汽管路，也用于空气和清净液体管路。图2-25活塞式减压阀1、阀体 2、阀盖 3、活塞 4、汽缸 5、活塞环6、主阀 7、主阀弹簧8、主阀座9、脉冲阀 10、脉冲阀阀座 11、脉冲阀弹簧12、膜片 13、调节弹簧14、调节螺钉 15、帽盖16、螺塞 17、端盖 18和19、垫片2.10隔膜阀压闭圆扳弹性橡股图2-26隔膜阀工作原理隔膜阀的结构形式，与一般阀门很不相同，它是依靠柔软的橡胶膜或塑料膜来 控制流体运动的。工作原理如图 2-26所示。隔膜阀的优点是：1），流体阻力小；2），能使用于含硬质

21、悬浮物的介质；3）， 由于介质只跟阀体和隔膜接触，所以无须填料函，不存在填料函泄漏问题，对阀 杆部分无腐蚀的可能；4），容易对阀体衬里，只要对衬里材料 和隔膜进行恰当的选择，便可适应广泛 的腐蚀介质。隔膜阀可按结构形式分三类。图2-27屋脊式隔膜阀从图中可以看出，阀体是衬里的;1）屋脊式，叫突缘式，是最基本 的一类。它的结构形状如图2-27所示隔腊阀阀体衬里，就是为了发挥它的耐腐蚀特性。这类结构，除直通式之外，还可做成直角式。如图2-28所示2）截止式，结构形状与截止阀相似。见图2-29 这种形式的阀门，流体阻力比屋脊式大，但密封面积大，密封性能好，可用于真空度高的管路图2-28直角式隔膜阀图2-29截止式隔膜阀3）闸板式，结构形式与闸阀相似。见图 2-30。闸板式隔膜阀，流体阻力最小，适合于输送粘性物料。隔膜材料，常用天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、异丁橡胶、氟化橡胶和聚全氟乙丙烯塑料（F46 ）等。隔膜阀的缺点是耐压不高，一般在6公斤/厘米2之内；耐温性能也受隔膜的 限制，一般只能耐60C、80C，最高（氟化橡胶）也不超过180C。图2-30闸板式隔膜阀1，开度标尺 2,手轮 3,轴承4,阀杆螺母5,阀杆6,阀盖 7,压闭圆板 8,隔膜 9,阀体