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第一章阀门概论本章学习的目的•初步了解阀门发展的简史；•掌握阀门的作用、分类的基本方法；•了解阀门的主要参数；•了解阀门的基本性能、原理；•了解阀门的连接方式和法兰密封面的形式以及适用范围第一章阀门概论阀门valve用以控制流体流量、压力和流向的装置简称阀门。•被控制的流体可以是液体、气体、气液混合体或固液混合体。阀门通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件（阀瓣、塞体、闸板、蝶板和隔膜等）、驱动机构（阀杆和带动它运动的阀门驱动装置）、密封件（填料、垫片等）和紧固件等组成。阀门的控制功能是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转运动以改变流道面积的大小来实现的。第一章阀门概论•阀门使用领域•阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。阀门可于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门的公称通径从几毫米的仪表阀到10米以上的工业管路用阀。阀门的工作压力可从1.3*10-3MPa到1000MPa的超高压阀门。工作温度从-269℃超低温到1430℃的高温。阀门的启闭可采用多种控制方式，如手动、电动、气动、液动、电—气或电—液联动及电磁驱动等；也可在压力、温度或其他形式传感信号的作用下，按预定的要求动作，或者只进行简单的开启或关闭。阀门的用途极为广泛。无论是石油、石化、冶金、电力、水利、国防、航天，还是交通运输、城市建设、人民生活等第一章阀门概论1.2阀门发展简史公元前2000年前中国人就在输水管道上使用了竹管和木塞阀,以后又在灌溉渠道上使用水闸,在冶炼用的风箱上使用板式止回阀，在井盐开采方面使用竹管和板式止回阀提取盐水。随着冶炼技术和水力机械的发展，在欧洲出现了铜制和铅制旋塞阀。1681年又出现了杠杆重锤式安全阀。1769年瓦特蒸汽机出现以前，旋塞阀和止回阀一直是最主要的阀门。1840年前后，相继出现带螺纹阀杆的截止阀和带梯形螺纹阀杆的楔式闸阀。第二次世界大战后，由于聚合材料、润滑材料、不锈钢和钴基硬质合金的发展，古老的旋塞阀和蝶阀获得了新的应用，球阀和隔膜阀得到迅速发展。截止阀、闸阀和其他阀门品种增加，质量提高。阀门分类（一）•按阀门的功能分：阀门安全阀止回阀阀门分类（二）•按阀门公称压力•高压阀,PN=10～80兆帕低压阀,PN≤1.6兆帕；•超高压阀,PN≥100兆帕阀门真空阀，公称压力小于标准大气压1)中压阀,PN=2.5～6.4兆帕；阀门分类（三）•按阀门使用温度分高温阀，工作温度高于450℃•中温阀,工作温度为121～450℃•低温阀，工作温度低于-30℃常温阀，工作温度为-30～120℃；阀门阀门的基本性能••调节性能•强度性能•流通性能•启闭性能阀门•密封性能（一）阀门大类介绍闸阀2.1闸阀gatevalve用闸板作启闭件并沿阀座轴线垂直方向移动，以实现启闭动作的阀门。闸阀的主要优点是流道通畅，流体阻力小，启闭扭矩小；主要缺点是密封面易擦伤，启闭时间较长，体形和重量较大。闸阀在管道上的应用很广泛,适于制造成大口径阀门。闸阀通常用于截断流体,不宜用于调节流量。因为当闸阀处于半开位置时，闸板会受流体冲蚀和冲击而使密封面破坏，还会产生振动和噪声。闸阀按闸板的结构不同分为楔式和平行式两类。（一）阀门大类介绍闸阀•楔式闸板有3种结构：•单闸板的结构较简单，但楔角的加工精度要求较高，易发生卡紧、擦伤现象；•双闸板的结构对楔角精度要求较低，闸板不易楔死，但结构较复杂；•弹性闸板兼有单闸板和双闸板的优点，能避免它们的缺点，因而应用较广泛。它的结构特点是在闸板的周边上有一道环形槽，使闸板具有适当的弹性。•平行式闸阀通常采用双闸板结构；特殊用途的闸阀，如长距离输油、输气的管道上用的大口径闸阀因清扫阀门和管道的需要而采用单闸板结构。（一）阀门大类介绍闸阀闸阀锲式闸阀单闸板闸阀双闸板闸阀弹性闸阀升降杆式闸阀旋转杆式闸阀快速启闭闸阀缩口闸阀平行式闸阀单板平行双板平行（一）阀门大类介绍闸阀（二）阀门大类介绍截止阀2.2截止阀globevalve•用阀瓣作启闭件并沿阀座轴线移动，以实现启闭动作的阀门。截止阀主要用于截断流体，在对调节性能要求不高的场合也可用于调节流量。截止阀是管道上常用的一种阀门。（二）阀门大类介绍截止阀•常见的截止阀阀体流道形式有直通式、直流式和直角式3种。直通式截止阀(图2直通式截止阀阀体流道)的流体阻力较大,因阀体形状近似球体，所以习称球形阀。为了减小流体阻力,。直流式多用于含固体颗粒或粘度大的流体。•直角式用于高、中压力的直角型管道。截止阀的密封面主要有平面和锥面两种。锥面密封的接触面宽度比平面密封的小，所需密封力小，密封性较易保证，启闭力也低得多，大多用于高压场合。为了减小启闭力,已研制出高压平衡式截止阀。它采用压力平衡式阀瓣。流体从阀瓣下部通过小孔进入阀瓣上部，（二）阀门大类介绍截止阀•截止阀的主要优点是：开启高度小（一般为阀座通孔直径的1/4）,因而开关较迅速；启闭过程中密封面间一般无相对滑动，故不易磨损擦伤；阀瓣和阀座的维修方便。缺点是启闭力和流体阻力较大，因此不能做得太大，一般中、低压截止阀的公称通径不大于250毫米,高压截止阀不大于150毫米。（二）阀门大类介绍截止阀截止阀上螺纹阀杆截止阀下螺纹阀杆截止阀直通式截止阀角式截止阀三通截止阀直流式截止阀柱塞式截止阀针形截止阀（三）阀门大类介绍止回阀2.3止回阀checkvalve•能自动阻止流体回流的阀门,又称单向阀。通常,流体在压力作下使阀门的阀瓣开启，并从进口侧流向出口侧。当进口侧压力低于出口侧时，阀瓣在流体压力和本身重力的作用下自动地将通道关闭，阻止流体逆流。按阀瓣运动方式不同，止回阀主要分为升降式、旋启式和蝶式3类（二）阀门大类介绍止回阀•升降式止回阀的阀体多与截止阀阀体相似，它的流体阻力较大。这类止回阀为高压小口径，常采用圆球形阀瓣。旋启式止回阀对流体的阻力较小，一般适用于中小口径、低压大口径管道，常在阀的通道隔板上设置多个阀瓣，成为多瓣式。•蝶式止回阀的形状与蝶阀相似。它结构简单，对流体的阻力小。止回阀如关闭过快，可能会在液体管道中引起液击，产生噪声，甚至导致阀门零件的损坏。为避免这种情况，需要时可选用有缓冲功能的止回阀，以延长关闭时间。（三）阀门大类介绍止回阀止回阀—分类旋启式止回阀升降式止回阀隔膜式止回阀蝶式止回阀管道式止回阀喷嘴式止回阀空排止回阀缓闭止回阀梭式止回阀求形止回阀（四）阀门大类介绍球阀2.4球阀ballvalve•用带圆形通孔的球体作启闭件,球体随阀杆转动,以实现启闭动作的阀门。球阀的结构与旋塞阀相似，也有人称它为球形旋塞阀。它由一个球体和两个阀座（密封圈）组成密封副。阀座最常用的材料为聚四氟乙烯塑料。（四）阀门大类介绍球阀•在各种阀门中球阀的流体阻力最小，它又具有开关迅速、密封性好的优点，因而已成为发展最快的一类阀门。它的适用范围很广:工作压力从高真空到高压(压力已达40兆帕)，工作温度为-253～＋450℃，最大口径已达3000毫米。球阀的主要缺点是工作温度不高。目前正在使用碳、石墨等密封圈材料，以提高球阀的使用温度。按密封结构原理，球阀分为浮动球球阀和固定球球阀（见图球阀示意图）。前者主要靠流体压力将球体压紧在出口端的阀座上，形成浮动状的密封，因而使用的压力和口径受到限制。（四）阀门大类介绍球阀•固定球球阀浮动球球阀弹性球球阀（四）阀门大类介绍球阀•球阀密封面主要结构形式和原理球阀密封面主要结构形式和原理（四）阀门大类介绍球阀•球阀密封面主要结构形式和原理•（四）阀门大类介绍球阀•球阀的防静电和紧急密封装置（四）阀门大类介绍球阀•弹性球球阀如图介绍适用于高温高压介质。在球体上开有一个弹性槽。通常阀座密封圈采用金属制造，为了保证密封，需要很大的密封比压，仅靠介质本身的压力达不到密封要求，因而对阀座密封圈和球体的接触上施加压力。其原理如闸阀中的弹性闸板。（五）阀门大类介绍蝶阀2.5蝶阀butterflyvalve用圆形蝶板作启闭件并随阀杆转动，以实现启闭动作的阀门。•蝶阀结构简单，开关迅速,体积小,重量轻和启闭力矩小。按对密封的要求不同,蝶阀可分别设计成具有截断、调节或截断兼调节的功能。蝶阀应用广，特别是在低压大口径供水管道上有逐步取代闸阀的趋势。蝶阀的最大口径已达10米。大口径蝶阀一般带有缓闭阻尼装置，以防止产生水击。蝶阀的密封材料通常用橡胶，用于低温、高温或调节工况的蝶阀，也使用金属密封材料。（五）阀门大类介绍蝶阀•大口径蝶阀一般带有缓闭阻尼装置，以防止产生水击。蝶阀的密封材料通常用橡胶，用于低温、高温或调节工况的蝶阀，也使用金属密封材料。蝶阀在高压差、高温工况实现密封还有较大的困难，所以它在这方面的应用还受到一定限制。蝶阀的蝶板具有多种结构。中心对称板的流体阻力较小，但密封面易擦伤和泄漏，故多用于流量调节；斜置板的密封性较好，但加工较困难；偏置板的密封性也较好，加工、维修都较方便，但流体阻力较大。（五）阀门大类介绍蝶阀•蝶阀中线蝶阀偏心蝶阀单偏心蝶阀双偏心蝶阀三偏心蝶阀（五）阀门大类介绍蝶阀•中线蝶阀中线蝶阀蝶板的回转中心（即阀杆的中心）位于阀体的中心线和蝶板的密封面截面上阀座采用合成橡胶。关闭时蝶板的外圆密封面挤压合成橡胶阀座，使阀座产生弹性变形而形成弹性力作为密封比压保证蝶阀的密封该阀可设计成法兰连接、对夹连接和单夹连接同杆可设计成通杆，穿销钉和两节杆六方头连接结构（五）阀门大类介绍蝶阀•典型的单偏心蝶阀•蝶板的回转中心（即阀杆中心）位于阀体中心线上，且与蝶板密封截面形成一个偏置尺寸!.。•使蝶板与阀座上的密封面形成一个完整的圆，加工时易保证蝶板与阀座的表面粗糙度关闭蝶阀时，蝶板的外圆密封表面逐渐接近并挤压阀座使阀座产生弹性变形，形成的弹性力作为密封比压，保证密封阀座应为软质密封材料，以聚四氟乙烯为最佳该阀全开时，蝶板与阀座密封面间形成一个间隙。（六）阀门大类介绍节流阀•2.6节流阀throttlevalve•靠缩小流道截面来控制流体流量或降低流体压力的调节阀。节流阀的结构通常与截止阀相似，主要的不同之处是改变了阀瓣形状和采用了小螺距的阀杆,因而它比截止阀有更好的调节性能。节流阀的阀瓣形状有窗形（用于较大的口径）、塞形（用于较小的口径）和针形（用于小口径）等。用针形阀瓣的节流阀常称为针形阀。蝶阀也常被用作节流阀。•由于节流作用，阀瓣与阀座间的流速很大，流体通过阀瓣后产生较大的压力降，阀瓣、阀座和阀体会因流体的高速冲刷和可能产生的气蚀作用而损坏，特别是当流体的腐蚀性大或流体中带有固体颗粒时更易损坏。（六）阀门大类介绍节流阀•节流阀沟形阀瓣节流阀窗形阀瓣节流阀塞形阀瓣节流阀（七）阀门大类介绍旋塞阀2.7旋塞阀plugvalve用带通孔的塞体作为启闭件的阀门。塞体随阀杆转动，以实现启闭动作。小型无填料的旋塞阀又称为“考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体（也有圆柱体），与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。旋塞阀是使用最早的一种阀门，结构简单、开关迅速、流体阻力小。普通旋塞阀靠精加工的金属塞体与阀体间的直接接触来密封，所以密封性较差，启闭力大，容易磨损，通常只能用于低(不高于1兆帕)和小口径（小于100毫米）的场合。为了扩大旋塞阀的应用范围，已研制出许多新型结构。（七）阀门大类介绍旋塞阀•压力平衡式旋塞阀紧定式旋塞阀填料式旋塞阀自封式旋塞阀油封式旋塞阀旋塞阀（八）阀门大类介绍隔膜阀2.8隔膜阀diaphragmvalve•用弹性隔膜作为启闭件和密封件的截断阀。图隔膜阀的典型结构为隔膜阀的典型结构。阀体为屋脊式，屋脊与隔膜组成密封副。隔膜周边固定，它将阀腔分成互不相通的两部分。隔膜下边为流体通道。阀瓣、阀杆、阀盖等零件都位于隔膜上部，与流体隔离，不受流体腐蚀，同时又能防止铁锈等杂质污染流体。隔膜阀不需要填料函，不存在阀杆的密封问题。•隔膜材料通常为橡胶和氟塑料。隔膜阀的寿命取决于隔膜的耐疲劳性。它特别适用于腐蚀性流体和要求清洁的流体