閘閥的具體分類簡(jiǎn)介

閘閥是隔離類閥門(mén)中zui常見(jiàn)的閥門(mén)類型之一。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??；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型。例如，根據(jù)結(jié)構(gòu)類型分類，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

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)類型分類，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)類型分類

閘閥的結(jié)構(gòu)類型通常指的是閘板的類型，閘板的類型分為楔式和平行式兩種。即閘板為楔式的稱為楔式閘閥，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%，縮徑通道母線對(duì)中心線傾角不大于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)、減小；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尺寸不大于DN300 (NPS12),閥門(mén)公稱尺寸的孔徑降低一個(gè)規(guī)格，公稱尺寸DiV350?600 (NPS14?24)，公稱尺寸的孔徑降低兩個(gè)規(guī)格，例如公稱尺寸為DiVlOO的閥門(mén)，閥座通道直徑可收縮到DN80，公稱尺寸應(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），不允許采用縮徑閥門(mén)。這一方面是為了減少長(zhǎng)輸管線的阻力損失，另一方面是為了避免通徑收縮后 給掃線清管通球造成障礙。

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