第三章阀门的部件与材料

36第三章阀门的部件与材料普通阀门分阀体与阀盖、关闭件、阀杆及其他三部分组成，本章就这几个部分介绍阀门的部件和材料。3.1阀体与阀盖阀体与阀盖是阀门的大件，它要承受介质的压力，适应一定的温度范围，具有一定的耐腐蚀性能，因而它决定着阀门的重量和经济性，在选择材料时往往重点考虑。普通阀门的阀体、阀盖，多用金属材料铸造或锻造而成。一般来说，铸件可以形状复杂而结构合理，锻件形状较简单，但强度高。常用的金属材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铜合金、碳钢、Cr5Mo钢、1Cr18Ni9Ti钢、Cr18Ni12Mo2Ti钢、12Cr1MoV钢等。3.2关闭件关闭件，也叫密封件，狭义地说，是指跟随阀杆动作的阀瓣、闸板之类；广义地说，包括阀体上的阀座。这里所说的是后者。关闭件是直接影响阀门可靠性的重要部件，体积很小，在结构和材料选择上，对于经济性的考虑较少，而力求关闭密合严实，使用长久。373.2.1关闭件的密合形式1）、平面密合，如图3-1所示。这种密合形式，制作容易，但阀杆所受轴向力大，不容易关严。2）、锥面密合，如图3-2、3-3所示。图3-1平面密合图3-2锥面密合（一）图3-3锥面密合（二）这种密合形式，密合性强，关闭牢靠，在高压和小口径阀门中广泛使用；但关闭瞬间接触面磨损较大。针形阀属于这一类型。3）、球面密合，如图3-4、3-5所示。这种密合有的是线接触，有的是面接触（例如球阀），密合效果都不差，但是制作修理较复杂。4）、刀形密合，如图3-6所示。这种密合形式，接近于线接触，关闭省劲，可用于真空阀及其他类似阀门，制造容易，但经不住高压，损坏较快。这些密合形式，跟前述常用阀门相对照，那么闸阀是平面密封，关闭件的运动是平移；碟阀和旋启式止回阀也是平面密封，但关闭件是旋转的；旋塞件是锥38面密封，但锥体（旋塞体）是旋转的。截止阀采用的密合形式多样。图3-4球面密合（一）图3-5球面密合（二）图3-6刀形密合3.2.2阀瓣与阀座的密封圈结构为了密合可靠，在截止阀、闸阀等的阀瓣、和阀板阀座中，往往用另外合适材料做成密封圈装入，而利用钢铁材料本身做密合面的，只是用于油类等不易腐蚀、生锈的一部分阀门。下面介绍几种常见的密封圈结构形式。1、软质材料，用螺栓固定于阀瓣。如图3-7所示。图3-7软质材料密封圈结构这种结构型式便于维修，如使用条件许可，有些其他材料的平面密合截止阀39也可以采用。2、金属压入。如图3-8、3-9、3-10所示。图3-8金属压入式（一）图3-9金属压入式（二）压入材料，以不锈钢、铜合金为多。3、螺纹拧入。如图3-11、3-12所示。基体一般是钢的，密封圈也是强度较高的金属。4、堆焊。如图3-13、3-14所示。堆焊材料一般为不锈钢、硬质合金。其中，图3-14，堆焊后压入的复合形式。图3-11螺纹拧入式（一）图3-12螺纹拧入（二）图3-10金属压入式（三）40图3-13堆焊结构（一）图3-14堆焊结构（二）3.2.3密封圈材料密封圈对于阀门工作的可靠性和使用寿命，往往起关键性作用。选用密封圈，必须注意密合性能好，耐腐蚀，耐摩擦，耐冲刷，与阀门工作的温度、压力相适应，便于加工和修理。软质材料，密合性能好，便于修理和更换，在使用条件不苛刻的地方，可优先采用。常用的软质材料，有皮革、天然橡胶、合成橡胶、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、氟朔料等。其中聚四氟乙烯（氟朔料的一种），耐腐蚀性能优异，温度适应范围广（从-180℃到+200℃），摩擦系数小，做密封圈比较理想。但软质材料总不如硬质材料（金属）坚固，所以普通工业阀门的密封圈，还是以硬质材料为多。常用硬质材料，有铜合金、巴氏合金、不锈钢、硬质合金、渗透氮。铜合金：适用于水或蒸汽，耐磨性好，低压阀门（PgKgcm162/）用得较多，工作温度不超过250℃。不锈钢：适用于高温、高压和腐蚀性的介质。例如铬不锈钢（常用牌号有2Cr13、3Cr13）,适用于450℃以下的水、蒸汽和石油；铬镍钛不锈钢（常用牌号有1Cr18Ni9Ti），能耐硝酸等腐蚀性介质，耐温可达600℃，做密封圈使用很广。硬质合金：如钴基合金，耐腐蚀性、耐摩擦性和耐冲刷性都好，使用寿命长，41是比较理想的密封圈材料，一般采用堆焊后再加工的方法制造。渗氮钢：铬钼铝合金钢（常用牌号为38CrMoA1A）经渗氮处理后，可在540℃以下的蒸汽介质中耐久使用，目前电站阀门广泛采用。硬质材料密封圈性能，主要取决于两个密封圈的加工，研磨越精细，密合性能越好。3.3阀杆及其他阀杆是上下运动和承受轴向的重要零件，下部与关闭件相连接，上部受手轮等操纵件控制，上下联动实现阀门的启闭。3.3.1阀杆材料阀杆是运动件和受力件，且常与密封填料摩擦，处于介质的浸泡之中，因此所选材料要有足够的强度和良好的韧性、抗擦伤性、耐温性和耐蚀性。加工光洁度力求高等级。普通阀门的阀杆，常用以下材料：碳素钢、合金钢、不锈钢、耐热钢。3.3.2阀杆与关闭件的连接阀杆与关闭件（阀瓣、闸板）的连接，要求是：连接可靠；转动阀杆时，阀瓣不与阀体密封面相互摩擦；阀瓣与阀体密封面之间能调整；便于维修。1）、下螺母连接，如图3-15所示。42这种形式，结构简单，易做易换，多用于小口径高压截止阀，但不适用于大口径，因为对阀座密封面的对中调整性较差。2）、T形槽连接，如图3-16所示。这种形式，常用于公称通经100毫米以下的截止阀。密合调整性强，但连接不很可靠。图3-15下螺母连接图3-16T形槽连接图3-17上螺母连接图3-18对开环连接433）、上螺母连接，如图3-17所示。这种形式，连接可靠，有一定调整性，便于修换。4）、对开环连接，如图3-18所示。这种形式，连接可靠，用于压力、温度较高和腐蚀性介质的截止阀。5）、钢丝圈连接，如图3-19所示。这种形式，用于无腐蚀性介质和不重要阀门，维修很方便。6）、辗合连接，如图3-20所示。这种连接，阀瓣用阀杆端部周圈辗牢，不致脱落。但阀瓣损坏时，不好单独更换。仅用于小口径截止阀。图3-19钢丝圈连接图3-20辗合连接以上是截止阀阀瓣与阀杆连接的几种基本形式，其他连接形式还很多。针形阀，阀瓣与阀杆为一体。44图3-21闸板螺纹连接图3-22闸板T形槽连接下面接着介绍的是闸阀闸板与阀杆连接的常见形式。7）、闸板螺纹连接，如图3-21所示。这种连接形式，用于暗杆式闸阀。8）、闸板T形槽连接，如图3-22所示。这种连接形式，用于明杆单闸板阀门。9）、螺纹闸板架连接，图3-23便是这一连接的闸阀。这种形式，在明杆双闸板阀门中广泛采用。闸阀中，闸板与阀杆的连接形式还有很多，这里不一一列举。45图3-23螺纹闸板架连接3.3.3阀杆与操纵件的连接阀杆上部，连接着手轮、手柄等操纵件。连接的形式有：1）、直接固定连接，如图3-21。这种连接，阀杆随着操纵杆旋转，使用较广泛。2）、螺母活动连接，见图3-23。螺母与手轮固定，作一体旋转，阀杆并不旋转，只作升降运动。用于明杆阀门。46图3-24撞击式连接图3-25滚珠螺母连接3）、撞击式连接，见图3-24所示。这种连接用于某些高压阀门；为了增大开启力和关闭力，在手轮与阀杆螺母的连接处，留有适当空间，可让手轮游动很大角度，在开闭阀门的瞬间，猛烈旋转手轮，使它对阀杆螺母产生一个撞击力，这个力量大大超过单纯旋转手轮的力量。4）、滚珠螺母连接，如图3-25所示。这种连接，是阀杆与螺母之间放置滚珠，螺母转动时，滚珠跟着前进，使阀杆升降。滚珠又有上下孔相连通，可周而复始地使用。它的优点是以滚动摩擦代替滑动摩擦，使操作力矩大大减小；缺点是结构复杂，不易加工制作。3.3.4阀杆螺母材料阀杆螺母，是指与阀杆配合并作相对运动的螺母。如上所述，它是阀杆与操纵件的中间连接件。由于经常处于摩擦和受力状态，要求螺母材料摩擦系数小，有一定强度，不生锈，不容易与阀杆咬死。常用的阀杆螺母材料，有铜合金、塑料和钢等。