閘閥的結構

2019-12-29 真空技術網整理 閥門手冊

1、閥體與閥蓋結構

  由于閘閥通常應用于大口徑管道上,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動的圓盤狀閘板,因而閥體內腔高度較大。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計成扁平狀的,以縮小其結構長度。高、中壓閘閥閥體多設計成圓形或喇叭口形,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。

  閥體與閥蓋的連接結構通常有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。

 、俾菁y式閥蓋是最簡單的設計結構。通常只用于不需要經常拆卸的小口徑閥門,成本較低的銅合金閥門等。

 、诨罱宇^式閥蓋主要用于銅合金類閥門,但是活接頭結構更便于維修和維護拆卸。

 、勐菟ㄟB接閥蓋是最常用的連接結構,當今工業用閘閥大多數采用該結構。與螺紋式和活接頭式連接結構不同的是,螺栓連接閥蓋結構中閥體和閥蓋之間的連接需要墊片密封。

 、芎附娱y蓋對于規格1/2~2in(1in= 0.0254m),磅級介于Class800~2500之間,不需要拆卸的緊湊型鋼制閥門來說,焊接閥蓋是最常用的結構。與壓力密封閥蓋相似的是,焊接閥蓋閥門比螺栓連接閥蓋閥門的重量要輕。

 、輭毫ψ悦芊忾y蓋是靠閥體內介質壓力作用于閥體與閥蓋間的金屬密封環或柔性石墨密封環上實現密封。壓力自密封閥門閥腔內的壓力越高,作用于密封環上的力就越大,也就越容易實現密封。壓力自密封結構的閥門,重量一般要輕于螺栓連接閥蓋結構。

2、閥桿結構

  閘閥閥桿結構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)。

 、傧侣菁y升降式閥桿是當今銅合金類閥門最常用的閥桿結構。由于閥桿螺紋裸露于介質中,存在被腐蝕的可能,會導致閥桿與閘板失效。因此,該結構一般不適用于關鍵的工業用途閥門。

 、诜巧凳介y桿因為閥門開啟時閥桿不需要升起,所以此結構是在手輪上方的垂直空間受限制時所采用的特殊類型。當今,大多數由鑄鐵或銅合金材質制造的閥門采用此種閥桿結構。當操作空間受限時(例如地下操作),才使用鋼制非升降式閥桿閥門。

 、凵下菁y帶支架式閥桿多用于工業。尤其是在腐蝕性工況中,因為閥桿螺紋基本不接觸介質,也就遠離了潛在的腐蝕危害。與其他兩種閥桿結構不同的是,此種結構中,手輪是與閥門支架頂部的閥桿螺母相連,而不是直接與閥桿本身相連,因此開啟時手輪不會隨著上升。

3、閥座結構

  閘閥通過閘板與閥座形成密封副,實現閥門的開啟和關閉。因此,閥座結構也尤為關鍵。通常,閥座結構可以是閥體整體部件,也可以是單獨的閥座圈結構。

  整體式閥座與閥體是一個整體,當閥體由耐蝕材料制成時,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一樣,在基體上堆焊適用于不同介質的材料加工而成[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的閥座槽內。但值得注意的是,當閥門應用于溫度變化較大的工況時,應盡可能選用線脹系數與閥體材料相當的材質制造閥座圈,當閥座圈采用焊接的工藝與閥體連接時,還需要進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1(c)~(h)所示(左邊為閥座圈簡圖,右邊為連接后簡圖)。

閘閥閥座的常用結構

圖1 閘閥閥座的常用結構

  圖1(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1(b)所示是在閥體上直接堆焊金屬材料制成密封面。根據閥門使用工況、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1(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,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,將閥座圈鑲嵌入燕尾槽,加壓使閥座圈產生塑性變形實現脹接結合。多適用于低壓、小口徑閘閥。

  圖1(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1(f)所示是鑲嵌連接的非金屬閥座,把塑料或橡膠制成的O形圈鑲嵌入閘板的燕尾槽內制成閥座。一般適用于中、低壓閘閥。

  圖1(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現,主要適用于對閥座硬度要求較高的場合,通常應用于高、中壓,口徑在DN400(NPS16)以下的閘閥。某些用戶認為,螺紋閥座還可以實現閘閥閥座的可更換修復。

  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合金,加工后裝入閥體座槽內,在閥座圈尾部與閥體焊接。適用于高、中壓閘閥。

4、縮徑

  在閘閥的產品標準中通常都規定了閥門的最小流道直徑,當設計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)。

縮徑閘閥

圖2 縮徑閘閥

  縮徑閥門通常應用于管道需要節流的工況。產品標準里一般也規定了閥門具體縮徑規格,在標準沒有規定出具體縮徑數據時,通常取標準流道直徑的85%~75%,縮徑通道母線對中心線傾角不大于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作用力降低,閘閥的啟閉力也相應減;這樣,小尺寸的閘板、閥桿等也可用于較大通徑的閘閥,從而擴大了零部件的通用范圍。但是采用縮徑,會造成很大的壓力損失,會增加閥內流體阻力,因而通道收縮比不宜太大。常見的縮徑閘閥大多是公稱尺寸不大于DN300(NPS12),閥門公稱尺寸的孔徑降低一個規格,公稱尺寸DN350~600(NPS14~24),公稱尺寸的孔徑降低兩個規格,例如公稱尺寸為DN100的閥門,閥座通道直徑可收縮到DN80,公稱尺寸應表示為DN100(NPS4)×DN80(NPS3)。

  在某些工作條件下(如石油行業的輸油、氣管線),不允許采用縮徑閥門。這一方面是為了減少長輸管線的阻力損失,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。