平板閘閥的基本特點(diǎn)結(jié)構(gòu)及密封原理

平板閘閥是一個(gè)啟閉動(dòng)作為直線運(yùn)動(dòng)的閥門，它具有一個(gè)典型的垂直于流體的平板閉合元件，滑動(dòng)切入流體而關(guān)閉。由于平板閘閥的閘板關(guān)閉時(shí)，沒(méi)有楔式閘板關(guān)閉時(shí)所產(chǎn)生的楔緊力，所以相對(duì)而言操作更靈活、使用壽命更長(zhǎng)，啟閉力較小。廣泛應(yīng)用于然氣、輕質(zhì)油、化工、城建、環(huán)保等行業(yè)，作切斷介質(zhì)用，并適用于含硫（H2S）重油、排污及放空等系統(tǒng)以及流速快、雜質(zhì)多、腐蝕嚴(yán)重的天然氣長(zhǎng)輸管線。

平板閘閥（圖2-6）是一種關(guān)閉件為平行閘板的滑動(dòng)閥。其關(guān)閉件可以是單閘板或是中間帶有撐開(kāi)機(jī)對(duì)于單閘板的平板閘閥而言，閘板與閥座間密封比壓的形成，是由介質(zhì)壓力推動(dòng)浮動(dòng)閥座產(chǎn)生的。對(duì)于雙閘板平板閘閥，兩閘板間的撐開(kāi)機(jī)構(gòu)可以形成預(yù)緊比壓，以補(bǔ)充密封比壓。平板閘閥能很好地適用于清潔流體。如果介質(zhì)中夾帶有固體顆粒，則會(huì)加劇密封面的磨損，造成泄漏。閥座帶有彈簧負(fù)載的結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)有明顯的溫度變化以及閥體可能變形的工況。

平板閘閥的優(yōu)點(diǎn)是全開(kāi)時(shí)，幾乎等同于一段相同長(zhǎng)度的管道，因此介質(zhì)通過(guò)閥門的壓力損失很小，閥門的流量系數(shù)（Cv值）很高。帶導(dǎo)流孔的平板閘閥 [圖2-6 （c）]安裝在管路上還可直接用清管器進(jìn)行清管。由于閘板是在兩閥座面上滑動(dòng)，因此平板閘閥也能使用于帶懸浮顆粒的介質(zhì)管路中。啟閉中平板閘閥 的密封面實(shí)際上是自動(dòng)定位的，閥座密封面一般不會(huì)受到閥體熱變形的損壞，而且即使閥門在冷態(tài)下關(guān)閉，升溫后其熱伸長(zhǎng)也不會(huì)使密封面受到過(guò)載。無(wú)導(dǎo)流孔的平板閘閥[圖2-6 （a）],不要求閘板的關(guān)閉位置有較高的精度，因此可用閥門行程來(lái)控制其啟閉位置。平板閘閥在閥門關(guān)閉時(shí)密封力會(huì)達(dá)到zui大值，同時(shí)閥門的壓力損失也會(huì)接近zui大值，但相互作用時(shí)的密封區(qū)域，只是總密封區(qū)域的一部分。當(dāng)閘板大致移動(dòng)到閥門關(guān)閉位置的3/4時(shí)，介質(zhì)易使閘板向閥座孔傾斜，此時(shí)，閥座孔與閘板zui外端就會(huì)發(fā)生磨損。為了保證密封力和允許范圍內(nèi)閥座的磨損量，因此要綜合考慮，設(shè)計(jì)出合適的閥座寬度。

避免中腔壓力過(guò)高而發(fā)生事故。

帶導(dǎo)流孔的閘板又分為常開(kāi)型和常閉型，如圖2-7所示。

常開(kāi)型導(dǎo)流孔幵在閘板上方，常閉型導(dǎo)流孔開(kāi)在閘板下方，為了保證順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪關(guān)閉閥門的原則，對(duì)常開(kāi)型應(yīng)選用右旋梯形螺紋閥桿，對(duì)常閉型選用左旋梯形螺紋閥桿。

平板閘閥的缺點(diǎn)是當(dāng)介質(zhì)壓力低時(shí)，形成的密封 比壓不足以達(dá)到金屬密封面的密封必須比壓，需要通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加預(yù)緊比壓；相反當(dāng)介質(zhì)壓力高時(shí)， 形成的密封比壓可能又會(huì)過(guò)大，當(dāng)密封副之間又缺少潤(rùn)滑時(shí)，啟閉頻繁就可能使密封面磨損過(guò)大。另一個(gè)不足是，閘板在切斷高速和高密度介質(zhì)流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。一般只能垂直安裝在管道上。

密封性能：閥座設(shè)計(jì)成雙0形圈及彈簧加載結(jié)構(gòu)。無(wú)論是高壓、低壓均能提供很好的密封， PTFE （聚四氟乙烯）軟密封提供基本的密封，當(dāng) PTFE被破壞后可通過(guò)閘板和閥座金屬接觸提供第 二道密封。

雙阻斷泄放功能（圖2-8）:當(dāng)閥門打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)，閥門中腔不會(huì)泄漏來(lái)自上游和下游的介質(zhì)，便于中腔排放和檢漏。

中腔排放和檢漏。

防火設(shè)計(jì)（圖2-9）:當(dāng)〇形圈和PTFE被燒毀 后，在流體壓力作用下閘板與閥座、閥座與閥體形成金屬密封，從而將流體隔斷，此外，因中法蘭墊片和填料均采用石墨和金屬材質(zhì)，從而防止外漏。自泄壓功能（圖2-10）:當(dāng)中腔壓力較高時(shí)，在中腔流體作用下，會(huì)將浮動(dòng)閥座壓向閥座槽內(nèi)，從而

緊急注脂和潤(rùn)滑系統(tǒng)（圖2-11）:平板閘閥設(shè)有閥座和閥桿緊急注脂和潤(rùn)滑裝置，當(dāng)在緊急情況下需要密封閥座和閥桿時(shí)，通過(guò)注脂槍注入密封脂；或在某些惡劣使用條件下，可通過(guò)注脂槍給閥座和閥桿注入潤(rùn)滑脂。

平行式閘板兩密封面相互平行，并有平行式單閘板和平行式雙閘板之分。平行式雙閘板，可分成自動(dòng)密封式和撐開(kāi)式兩種結(jié)構(gòu)。

（1） 平行單閘板

平行單閘板[圖2-12 （a）]為兩面磨光的一塊平板，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，但不能靠其自身結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)制密封，所以當(dāng)閘板兩側(cè)壓力差較小時(shí)，閘板與閥座間的密封性能就大為降低。因此必須在閥體、閥 座上采用固定或浮動(dòng)的軟質(zhì)密封材料來(lái)增加其在壓差 較小時(shí)的密封性能。只適用于中、低壓，大、中口徑 的油類或煤氣、天然氣管道。

（2） 自動(dòng)密封式平行雙閘板

自動(dòng)密封式平行雙閘板閘閥[圖2-12 （b）]是依靠介質(zhì)的壓力將閘板壓向出口側(cè)閥座密封面，達(dá)致1單面密封目的。若介質(zhì)壓力較低時(shí)，則其密封性不易保證。為此，可在兩塊閘板之間加人預(yù)緊彈簧，閥門關(guān)閉時(shí)，彈簧被壓縮，依靠彈簧預(yù)緊力輔助實(shí)現(xiàn)密封。 這樣雖然閘板啟閉時(shí)，易于清除密封面上積垢，但增加了摩擦，所以密封面易擦傷和磨損，降低了使用壽命。

（3） 撐開(kāi)式平行雙閘板

撐開(kāi)式平行雙閘板常用的結(jié)構(gòu)有頂楔式和雙斜面式兩種結(jié)構(gòu)，頂楔式分為上頂楔、下頂楔兩種。

上頂楔式如圖2-12 （c）所示，在兩閘板間裝設(shè)頂楔，頂楔與閥桿相連，當(dāng)關(guān)閉閘閥時(shí)，閘板降至閥體底部，閥桿繼續(xù)推動(dòng)頂楔向下移動(dòng)，利用頂楔的楔緊力，迫使兩閘板向兩側(cè)撐開(kāi)，兩側(cè)密封面分別與相應(yīng)的閥座壓緊，形成密封比壓。開(kāi)啟閥門時(shí)，閥桿首 先帶動(dòng)頂楔上移，解除頂楔對(duì)閘板的壓力，使閘板與閥座稍稍分離，再帶動(dòng)閘板上移，達(dá)到開(kāi)啟目的。由于閘板與閥座間幾乎無(wú)摩擦，因而不易被擦傷和磨損。多用于低壓，中小口徑的閘閥。下頂楔式與上頂楔式相同之處是在兩閘板間也設(shè)有頂楔裝置，不同的是裝設(shè)的頂楔方向與上頂楔相反，見(jiàn)圖2-12 （d）。當(dāng)關(guān)閉閘閥時(shí)，閥桿帶動(dòng)閘板下移，下移至一定位置時(shí)，下頂楔首先與閥體底部接觸，此時(shí)閥桿可繼續(xù)帶動(dòng)閘板下移，在下頂楔的作用下，兩閘板被撐開(kāi)，兩側(cè)密封面分別與相應(yīng)的閥座壓 緊，形成密封比壓。當(dāng)需開(kāi)啟時(shí)，頂楔靠自重落下固定在雙閘板之間，雙閘板脫開(kāi)閥座，隨閥桿上移實(shí)現(xiàn)幵啟。其缺點(diǎn)是下頂楔如設(shè)計(jì)不當(dāng)或閥桿關(guān)閉時(shí)作用力過(guò)大，致使開(kāi)啟時(shí)下頂楔未能脫離閘板，易造成閥門開(kāi)啟力矩增大。雙斜面結(jié)構(gòu)如圖2-12 （e）所示，由帶有相互配合斜面的主、副兩塊閘板構(gòu)成，主閘板和副閘板之間設(shè)有一連桿擺塊機(jī)構(gòu)，連桿擺塊機(jī)構(gòu)兩端通過(guò)銷軸分別與主、副閘板連接。當(dāng)需要關(guān)閉閥門時(shí)，閥桿帶動(dòng)

副閘板運(yùn)行至全關(guān)位置被閥體內(nèi)腔底部的限位臺(tái)階限位，主閘板在閥桿推力作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在斜面的作用下，主、副閘板撐開(kāi)，壓緊閥座密封面，形成密封比壓，使閥門密封。同時(shí)，主閘板上的銷軸帶動(dòng)連桿擺動(dòng)，使連桿上的擺塊脫離導(dǎo)向筋。避免連桿擺塊機(jī) 構(gòu)干涉閘板的撐開(kāi)運(yùn)動(dòng)。開(kāi)啟時(shí)，閥桿帶動(dòng)主閘板移動(dòng)，主閘板上的銷軸帶動(dòng)連桿回?cái)[，此時(shí)副閘板不動(dòng)。主閘板繼續(xù)移動(dòng)，連桿上的擺塊與導(dǎo)向筋接觸， 此時(shí)副閘板在連桿擺塊機(jī)構(gòu)與閘板斜面的作用下向主閘板靠攏并與主閘板一起被提升，使閥門達(dá)到開(kāi)啟。 這種結(jié)構(gòu)既能很好地實(shí)現(xiàn)密封，又大大降低了閘板與閥座的磨損，延長(zhǎng)了壽命，因而被廣泛采用，其結(jié)構(gòu)也在不斷變化。

2.3.3密封原理

（1） 平行單閘板閘閥

其密封原理如圖2-13所示。

如圖2-13 （a）所示，當(dāng)閥內(nèi)部壓力相當(dāng)時(shí)，閘板處于關(guān)閉狀態(tài)，閥座表面PTFE密封環(huán)形成初始密 封，當(dāng)閥門開(kāi)啟時(shí)，閥座圈能自動(dòng)清潔閘板兩側(cè)的附著物。如圖2-13 （b）所示，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，介質(zhì)壓力作用于閘板，推動(dòng)閘板貼近出口端閥座上的PT-

FE環(huán)，壓縮它直到閘板與閥座上金屬密封面吻合，這樣就形成了雙重密封，首先是PTFE對(duì)金屬密封，然后是金屬對(duì)金屬密封，出口端閥座也被推向閥體的閥座槽內(nèi)，通過(guò)后部的0形密封圈阻止任何后部介質(zhì)流。

如圖2-13 （c）所示，閥腔壓力釋放后，形成進(jìn) 口密封，管道壓力作用于進(jìn)口閥座，推動(dòng)其壓向閘板，這時(shí)形成PTFE對(duì)金屬密封，同時(shí)0形圈與閥座槽形成緊密的密封。如圖2-13 （d）所示，閥門自動(dòng)泄壓。由于熱膨脹或其他因素，造成閥腔壓力大于管道壓力時(shí)，進(jìn)口 端閥座會(huì)在中腔壓力作用下縮回閥座槽內(nèi)，閥腔內(nèi)壓力與進(jìn)口端管道壓力平衡。

（2）自動(dòng)密封式平行雙閘板閘閥

zui簡(jiǎn)單有效的自動(dòng)密封式平行雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)是采用圖2-14所示的彈簧式結(jié)構(gòu)。其關(guān)閉件由兩塊閘板組成，中間裝有彈簧。這些彈簧的作用是保持與上、下游的密封面滑動(dòng)接觸并在低壓力時(shí)增進(jìn)密封 力。閘板被限制在帶狀孔內(nèi)，目的是當(dāng)處于全啟位置時(shí)，不會(huì)無(wú)限制地?fù)伍_(kāi)。

但彈簧的作用常常不是像假設(shè)的那樣，使兩密封面借此均達(dá)到壓力密封，為此就需要一個(gè)非常大的彈 簧，無(wú)論如何，這是沒(méi)有必要的。所以中間帶彈簧的自動(dòng)密封式平行雙閘板閘閥，在介質(zhì)壓力不足以克服彈簧作用力時(shí)，屬于雙面強(qiáng)制密封；但當(dāng)介質(zhì)壓力足以克服彈簧作用力，并推動(dòng)閘板向出口端壓緊時(shí)，就成了單面強(qiáng)制密封，此時(shí)彈簧的作用主要是預(yù)防閘板 的顫動(dòng)。

在蒸汽管道或使用在溫度有明顯變化的其他場(chǎng)合，由于材料的不同及截面的變化，不可避免地會(huì)產(chǎn)生不同的膨脹，它將引起一定的變形。應(yīng)當(dāng)注意的是，在兩塊閘板自由伸縮時(shí)，彈簧也應(yīng)隨著伸縮。

（3）撐開(kāi)式平行雙閘板

撐開(kāi)式平行雙閘板閘閥結(jié)構(gòu)如圖2-12 （c）?（e） 所示，三種結(jié)構(gòu)形式雖有所不同，但其密封原理都是通過(guò)兩閘板間的楔頂或楔塊，迫使兩閘板向兩側(cè)撐開(kāi)，兩側(cè)密封面與各自閥座間滑動(dòng)接觸并產(chǎn)生預(yù)緊比壓，關(guān)閉力越大密封比壓越大，保證進(jìn)出口端同時(shí)密封；屬于雙面強(qiáng)制密封。