截止閥

截止閥是指啟閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動(dòng)的閥門。根據(jù)閥瓣的這種移動(dòng)形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，具有切斷功能。截止閥的閥瓣一旦從關(guān)閉位置移開，它的閥座和閥瓣密封面之間就不再有接觸，因而它的密封面機(jī)械磨損小，故其密封性能好。缺點(diǎn)是密封面間可能會(huì)夾住流動(dòng)介質(zhì)中的顆粒。但是，如果把閥瓣訂制成鋼球或瓷球，就能改善這個(gè)缺點(diǎn)。由于大部分截止閥的閥座和閥瓣比較容易修理或更換，而且在修理或更換密封元件時(shí)無需把整個(gè)閥門從管線上拆卸下來，這在閥門和管線焊成一體的場合是使用的。

由于介質(zhì)通過此類閥門時(shí)的流動(dòng)方向發(fā)生了變化，因此截止閥的最小流阻也較高于大多數(shù)其他類型的閥門。然而，根據(jù)閥體結(jié)構(gòu)和閥桿相對于進(jìn)、出口通道的布局，這種狀況是可以改善的。同時(shí)，由于截止閥閥瓣開與關(guān)之間行程小，密封面又能承受多次啟閉，因此它適用于需要頻繁開關(guān)的場合。截止閥可用于大部分介質(zhì)流程系統(tǒng)中，如石化、電力、冶金、城建、化工等部門應(yīng)用了多種用途、形式的截止閥。

截止閥的使用較為普遍，但由于開啟和關(guān)閉力矩較大、結(jié)構(gòu)長度較長，通常公稱尺寸都限制在DN250以下，也可以到DN400，但選用時(shí)需注意進(jìn)出口方向。一般DN150以下的截止閥介質(zhì)大都從閥瓣的下方流入，而DN200以上的截止閥介質(zhì)大都從閥瓣的上方流入。這是考慮到閥門的關(guān)閉力矩所致。為了減小開啟或關(guān)閉力矩，一般DN200以上的截止閥都設(shè)內(nèi)旁通或外旁通閥門。

截止閥優(yōu)點(diǎn)

1）在開啟和關(guān)閉過程中，由于閥瓣與閥體密封面間的摩擦力比閘閥小，因而耐磨。

2）開啟高度一般僅為閥座通道直徑的1/4，因此比閘閥小得多。

3）通常在閥體和閥瓣上只有一個(gè)密封面，因而制造工藝性比較好，便于維修。

截止閥的缺點(diǎn)也是不容忽視的。其缺點(diǎn)主要是流阻系數(shù)比較大，因此造成壓力損失，特別是在液壓裝置中，這種壓力損失較為明顯。

截止閥分類

截止閥的種類很多，并且有多種分類方法。

截止閥按結(jié)構(gòu)型式分類

1、上螺紋閥桿截止閥

這種截止閥的應(yīng)用比較普遍。它的閥桿螺紋在殼體的外面，不與工作介質(zhì)直接接觸，這樣可以使閥桿螺紋不受介質(zhì)的侵蝕，同時(shí)也便于潤滑，操作省力。

2、下螺紋閥桿截止閥

這種截止閥的閥桿螺紋在閥體內(nèi)部，與介質(zhì)介質(zhì)接觸，不僅無法潤滑，而且易受介質(zhì)侵蝕，此種結(jié)構(gòu)的截止閥，多用在公稱尺寸比較小和介質(zhì)工作溫度不高的地方。

3、直通式截止閥

介質(zhì)的進(jìn)出口通道在同一方向上，呈180°，這種形式的截止閥，使流動(dòng)狀態(tài)的破壞程度相對較小，因此通過閥門的壓力損失也相應(yīng)減少。

4、角式截止閥

截止閥的進(jìn)出口通道不在同一方向上而成90°直角。這種形式的截止閥，使通過閥門的介質(zhì)改變流動(dòng)方向，因此會(huì)產(chǎn)生一定的壓力降。角式截止閥的優(yōu)點(diǎn)是可以把閥門安裝在管路系統(tǒng)的拐角處，這樣既節(jié)約了90°彎頭，又便于操作。這類閥門在化肥廠的合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)中和制冷系統(tǒng)中應(yīng)用較多。

5、三通截止閥

具有三個(gè)通道的截止閥。通常用于改變介質(zhì)流動(dòng)方向和分配介質(zhì)。

6、直流式截止閥

閥桿和通道成一定角度的截止閥，其閥座密封面與進(jìn)出口通道有一定角度，閥體可制成整體式，也可制成分體式。閥體分體式的截止閥用兩閥體把閥座夾在中間，既便于制造又便于維修。這類截止閥使流體幾乎不改變流動(dòng)方向，是截止閥中流阻最小的。其安裝方式和直通式接近，但應(yīng)注意在管道安裝后便于操作。

7、柱塞式截止閥

柱塞式截止閥使常規(guī)截止閥的變形。在柱塞閥中，其閥瓣和閥座是按柱塞的原理設(shè)計(jì)的。把閥瓣設(shè)計(jì)成柱塞，閥座設(shè)計(jì)成套環(huán)，靠柱塞和套環(huán)的配合實(shí)現(xiàn)密封。閥門制造工藝簡單，套環(huán)可以用柔性石墨或聚四氟乙烯制成，密封性好，高低溫介質(zhì)均可使用。該閥主要作開啟或關(guān)閉用。但是設(shè)計(jì)成特殊形的柱塞和套環(huán)也可以用于流量調(diào)節(jié)。這種閥的缺點(diǎn)是啟閉速度慢。

8、針形截止閥

針形截止閥是作為小范圍流量控制、或者啟閉用的，通常限用于小口徑，一般閥座孔的直徑比公稱尺寸小。

9、內(nèi)壓自密封式閥蓋截止閥

主要適用于高溫高壓的管路系統(tǒng)中，閥體內(nèi)腔中壓力越高閥蓋的密封性越好。

10、螺紋焊接式閥蓋截止閥

這種截止閥的閥體與閥蓋為螺紋連接，然后再用焊接密封。確保閥體與閥蓋的連接處無外漏。該種結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于石化和電力行業(yè)。

截止閥按密封面材質(zhì)分類

1、非金屬密封材料截止閥

軟密封截止閥：密封面材料用聚四氟乙烯、橡膠、尼龍、對位聚苯、柔性石墨等軟質(zhì)材料的截止閥。

硬密封截止閥：密封面材料用氧化鋁、氧化鋯等陶瓷材料的截止閥。

2、金屬密封材料截止閥

密封副材料由金屬材料構(gòu)成的截止閥。

截止閥按密封形式分類

1、平面密封

閥體密封面與閥瓣密封面均由平面構(gòu)成。這種密封面便于機(jī)械加工，制造工藝簡單。

2、錐面密封

閥體密封面與閥瓣密封面均制成圓錐形。這種密封副密封省力，介質(zhì)中的雜物不易落在密封面上。

3、球面密封

閥體密封面制成小的圓錐面，而閥瓣是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，硬度較高的球體。這種密封副適用于高溫、高壓場合。密封省力，密封好、使用時(shí)間長。這種密封形式只適用于較小口徑的閥門。

截止閥按工作壓力分類

1、真空截止閥：工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的截止閥。

2、低壓截止閥：公稱壓力≤PN16的截止閥或公稱壓力級＜CL150的截止閥。

3、中壓截止閥：公稱壓力PN25~PN63或公稱壓力級CL150~CL400的截止閥。

4、高壓截止閥：公稱壓力PN100~PN800或公稱壓力級CL600~CL4500的截止閥。

截止閥按工作溫度分類

1、高溫截止閥：t＞450℃的截止閥。

2、中溫截止閥：120℃＜t＜450℃的截止閥。

3、常溫截止閥：-29℃≤t＜120℃的截止閥。

4、低溫截止閥：-100℃＜t≤-29℃的截止閥。

5、超低溫截止閥：t≤-100℃的截止閥。

截止閥按連接方式分類

法蘭連接截止閥、內(nèi)螺紋連接截止閥、外螺紋連接截止閥、焊接連接截止閥、夾箍連接截止閥、卡套連接截止閥。

截止閥密封原理

根據(jù)截止閥密封副的材料不同，截止閥可使用金屬密封和非金屬密封。使用金屬密封及非金屬陶瓷密封時(shí)，不但需要密封比壓高，而且需要四周均勻，以達(dá)到所需的密封性。根據(jù)以上要求，密封副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有多種，其密封原理及密封力的計(jì)算也不盡相同。

截止閥平面密封

平面密封的優(yōu)點(diǎn)是接觸面密和時(shí)無摩擦，因此對關(guān)閉件的導(dǎo)向要求并不重要，對密封面材料抗擦傷的要求也不嚴(yán)格。同時(shí)，由于管道應(yīng)力而使密封面圓度受變形時(shí)，也不會(huì)影響密封面的密封性能。缺點(diǎn)是介質(zhì)中的固體顆粒和沉淀物易損傷密封面。其密封原理是當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，所施加的密封力須等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓和介質(zhì)向上的作用力之和。當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，所施加的密封力就等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必須壓力力和介質(zhì)的作用力之差。

截止閥錐面密封

把密封面做成錐形，使接觸面變窄。這種密封在一定的密封力作用下，其密封比壓增加，容易達(dá)到密封。在確保密封的前提下，和平面密封相比，所施加的密封力較小。由于狹窄的密封面不易使閥瓣正確地落在閥座上，為了達(dá)到好的密封性能，須對閥瓣進(jìn)行導(dǎo)向。閥瓣進(jìn)行導(dǎo)向后，就可達(dá)到較好的密封性能。閥瓣在閥體中導(dǎo)向時(shí)，閥瓣所收到流動(dòng)介質(zhì)的側(cè)向推力由閥體承受，而不是由閥桿來承受，這就進(jìn)一步增強(qiáng)了密封性能和填料密封的可靠性。另一方面，錐形密封是在摩擦的情況下配合，所以密封材料須能耐擦傷。錐面密封和平面密封相比，受固體顆粒和介質(zhì)沉淀物的損傷相對少一些，但也不宜在含有固體顆粒和介質(zhì)沉淀物的介質(zhì)中使用。這樣的密封主要用于沒有顆粒的介質(zhì)中。其密封原理是當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，所施加的密封力須等于或略大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓力和介質(zhì)向上的作用力之和。當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，所施加的密封力就等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓力和介質(zhì)的作用力之差。

為了改善錐形密封的強(qiáng)度而又不至犧牲其密封應(yīng)力，把密封面錐半角做成15°，這就提供了較寬的密封面，使閥瓣能更容易地與閥座密封。為了達(dá)到較高的密封應(yīng)力，閥座密封面開始與閥瓣接觸部分較窄，其余留有的錐度部分可稍長些。當(dāng)密封負(fù)荷增大時(shí)，閥瓣滑入閥座的程度加深，因而增加了密封面寬度。這種密封面的設(shè)計(jì)不像窄密封面那樣容易受沖蝕損壞。此外，由于錐形面較長，使閥門的節(jié)流特性得到改善。

截止閥球面密封

把閥瓣做成球形，閥座做成錐形。閥瓣的球體在閥桿的孔內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此閥瓣能在閥座上作一定范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行調(diào)整。由于兩密封面的接觸將近成一線，即線密封，故密封應(yīng)力較高，容易密封。又由于閥瓣球體可使用硬質(zhì)合金或陶瓷材料，因此可以做高溫截止閥用。缺點(diǎn)是密封線形接觸容易受沖蝕而損壞。所以閥座應(yīng)選擇耐沖蝕的材料。球面密封的截止閥可適用于介質(zhì)中帶有微小固體顆粒的氣體或液體。其密封原理是當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，所施加的密封力須等于或略大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓和介質(zhì)向上的作用力之和。當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，所施加的密封力須等于或略大于密封面上所產(chǎn)生的必須比壓力和介質(zhì)向下的作用力之差。

截止閥徑向密封

徑向密封是指柱塞式截止閥的密封，其密封原理是在柱塞閥中，其閥瓣和閥座是按柱塞的原理設(shè)計(jì)的。把閥瓣設(shè)計(jì)成柱塞，閥座設(shè)計(jì)成套環(huán)，套環(huán)的材料可以使用柔性石墨或聚四氟乙烯，閥座由上套環(huán)、隔離環(huán)和下套環(huán)組成，用閥蓋壓緊。靠柱塞和套環(huán)之間的緊密配合來實(shí)現(xiàn)密封。