阀门基础知识

阀门基础知识一、阀门的概况阀门在国民经济中无所不有，它及生产、建设、国防和人民生活都有着密切关系。

比如在石油、天然气、煤炭、矿山的开采、提炼和输送；化工、医药、轻工、造纸、食品的加工；水电、火电、核电的电力系统；农业灌溉；冶金系统；城市和工业企业的给排水，供热、供气、排污系统；船舶、车辆、航天、国防系统；各种运动机械的流体系统等等均离不开阀门产品。

阀门安装在各种管路系统中，作为一种管路附件，主要用来控制流体的压力、流量和流向，比如截断、调节、止回、分流、安全、减压等。

实际上由于流体的压力、温度、流量及化学物理性质不同，对流体系统控制要求和使用要求也不同。

正是由于阀门的特殊性，也决定了阀门的复杂性，所以阀门的种类和数量之大是任何一种机械产品无法比拟的。

为了对阀门有一个系统、概况的了解，下面对几个基本知识阐述如下：一）、阀门的分类阀门的种类繁多，国内外对阀门的分类方法也很多，为了掌握阀门的类别，目前国内外最常用的分类方法是按工作原理、作用、按结构不同来划分。

即将阀门分为：闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀、旋塞阀、隔膜阀、安全阀、疏水阀、节流阀、减压阀和调节阀。

在此基础上，每种阀门又因连接方式、压力、温度、口径、介质、驱动方式等参数的不同而派生出不同的结构。

二）、阀门具备的基本性能阀门具备的最基本性能是强度，其次是针对不同的阀类应具备密封功能、调节功能、动作性能（如安全阀、疏水阀的起跳性能，减压阀的动作灵敏性等）和流通性能（如阀门的流量、流阻性能等）。

三）阀门的结构组成对任何一种阀门，不管其结构如何复杂，基本上可概括为以下几部分组成：1）、承压件：如阀体、阀盖等零件；2）、关闭件：如闸板、阀瓣、球体等零件；3）、密封件：如密封副、法兰间、圆柱面间的密封零件；4）、运动机构：如使关闭件达到需要动作的螺旋传动，往复运动，凸轮传动等；5）、驱动装置：驱动阀门关闭件运动的电动、气动、液动、电液联动、气液联动、齿轮传动、手轮传动等装置；6）、紧固件：将阀门零件连接在一起的螺栓、螺母等零件。

四）、几个基本概念1、公称通径：公称通径是人为制定的用作参考的经过圆整的表示阀门的流通通道尺寸的数据。

其规定的目的是简化阀门口径规格的数量。

在选用时，不管通道通径怎样，生产企业、使用单位、设计院所均要遵循向规定的最临近的规格尺寸靠的原则。

由于公称通径是阀门选用和制造的关键参数，因此各国均已制定了相应系列标准。

公称通径最常用的表示方法可分为两大类：1）、公制系列用“DN”表示，单位为毫米，我国在GB1407标准中，对公称通径作了明确规定：2）英制系列用“NPS”表示，单位为英寸，其公称通径系列如下：※1″=25.4mm2、公称压力公称压力是人为规定的，并经圆整后，供设计、制造、选购时参考数据。

其数值为常温下的额定值。

公称压力国内外最常用的表示方法有两种：即美洲体系和欧洲体系。

1）、欧洲体系是以德国为代表的国家常用的压力标准体系，我国、前苏联、德国等均属于此体系范畴。

该体系的公称压力用“PN”表示，单位为“MPa”，我国公称压力标准系列如下：2)、美洲体系是以美国为代表的西方国家常用的压力标准体系。

该体系的公称压力用“Class”表示，单位为“磅级”，此公称压力标准系列如下：为了及国际标准接轨，我国在新制定的公称系列标准中，已融含了上述两个标准体系。

常用的两个体系对照表如下：3)、除上述两种基本公称压力标准体系外，还常碰到日本的一种标准体系，即“K”级制，此体系是日本标准中一种常用的表示方法，用“K”表示。

其压力系列如下表所示：※1psi≈0.007 MPa3、压力—温度等级（压力—温度额定值）压力—温度等级是在公称压力和阀门材料（承压件）确定的前提下，阀门在指定温度下用表压表示的最大非冲击允许的工作压力。

它是正确选用阀门、法兰和管件、工程设计和生产制造的基本参数。

压力—温度等级的用途：1）、在材料和相应压力等级确定下，可以确定不同温度下相应的最大允许工作压力。

2）、根据实际工作温度和工作压力，确定常温下的压力额定值。

二、阀门产品结构阀门产品的发展主要取决于阀门的材料和结构。

各类阀门由于使用工况的不同，制造厂工艺的不同，设计者设计思路的不同，以及随着科学技术的发展，阀门新结构、新材料、新工艺的不断问世，造成阀门的结构品种极为复杂，但是，追根溯源，每类阀门总的功能和基本原理还是有一定规律下常用的基型结构和具有代表性的同种阀类的结构，分述如下：一）、典型阀门产品的结构二）、填料函的结构三）、阀门中部的结构四）、阀杆螺母的结构五）、密封面的结构一）、典型阀门产品的结构由于阀门产品的种类和结构繁多，为使大家有一个总体的了解，仅对闸阀、截止阀、止回阀、球阀和蝶阀的结构形式按分类法进行表述。

1、闸阀结构分类（见图一）2、截止阀结构分类（见图二）二）、填料函结构（见图六）对阀门而言，除正确选择填料材料外，其填料函结构设计的正确及否对保证阀杆处密封是否可靠至关重要。

对一般工业用阀门，填料函的基本结构分类如下：三）、中部结构（见图七）阀门在大多数情况下，由于受整体结构的限制，均采用阀体及阀盖（或阀体及侧阀体）各自独立的零件，这就为设计时带来如何保证两个零件连接后密封的问题。

阀门中部结构尽管受阀门使用性能等因素影响而多种多样，但基本结构可以分为两类：1、有垫片（环）连接的中部结构：其结构原理是：作为密封用的垫片（环）通过螺栓连接压紧产生的变形，形成足够的密封力，从而保证两个零件之间的密封。

2、无垫片（环）连接的中部结构：其结构原理是：不采用垫片（环）密封的结构，而达到中部连接处不泄漏。

母固定，阀杆作旋转并轴向运动。

若阀杆螺母安置在阀体内，此时，阀杆螺母随关闭件轴向运动，而阀杆只作旋转运动。

2、转动式阀杆螺母的原理是阀杆螺母装在支架的上部，阀杆螺母通过外力驱动作原位旋转，而阀杆作轴向运动。

阀杆螺母安置在阀体内，由于受介质和温度的影响大，而且在介质作用下，操作条件差，易损坏，维修更不容易，因此其使用范围受限制。

阀杆螺母安置在阀体外，由于及介质隔开，而且温度大大低于阀体和阀盖的温度，故更换、维修、润滑方便，可用于各种工作条件（包括最复杂的工况）场合。

现将阀杆螺母结构分类列表表示：不同，因此其密封面结构不同，为便于系统地理解和掌握这方面知识，仅就典型的几种阀门密封面结构阐述如下：1、闸阀的密封面结构在闸阀产品中，密封面工作条件比截止阀复杂的多，闸板和阀体密封面相对移动将引起磨损，而随着磨损的加重，闸板会在阀体中下落，而且由于斜度不大，造成密封面厚度即使减少量很小也会引起闸板比较大的下移，如果返修或维修时，经重新研磨后，闸板下降的幅度更大，由于这个原因，为保证阀门可靠的密封，闸板密封面一方面要比阀体密封面要宽，另一方面，在装配时，应将闸板及阀体密封面的最初接触位置选在闸板的最高处。

一般，闸阀密封面检修要比截止阀困难，为避免阀门经常返修/维修和密封面的迅速破坏，这就要求对闸阀密封面材料和结构的选择考虑的愈周全愈好。

1）、分离式阀座结构：此类结构是将密封面先及阀体分开，然后再及阀体边接在一起。

其优点是密封材料选择范围大，易加工，缺点是工艺复杂。

2）、整体式阀座结构：此结构是密封面直接在阀体上加工而成的，可分为在阀体上直接加工和先堆焊再加工两种。

优点是结构简单，缺点是增大了加工难度。

闸阀的密封面结构分类如下：（见图九）2、截止阀的密封面结构截止阀密封结构，根据密封面材料分为软质和金属两大类，在阀门设计时可根据密封材料的特点采取相应的固定方法。

截止阀密封面结构型式如下：（见图十）3、球阀密封面结构由于球阀使用的场合不同，其密封面结构也不同，加上新结构、新材料、新工艺的不断问世，使球阀的使用范围也随之扩大，阀座密封面结构也多样化。

对球阀密封副结构，由于球体一般为金属材料，关键是阀座密封面结构的选择。

球阀密封面结构分类如下：（见图十一）由于蝶阀具有其它阀类不可比的优点，近年来，许多新结构问世，已使蝶阀只能常温软质密封开始向高温硬密封发展，因此，目前密封面结构相当繁多。

其密封面结构分类如下表所示：（见图十二）三、阀门材料阀门是管路中不可缺少的附件之一，由于其特殊性，它不仅要保证在不同温度、不同压力、不同介质的化学物理性能参数下的可靠功能，而且还要完成阀门在使用中的各种动作。

因此，这就决定了阀门在选材上的复杂性。

可以讲，目前存世的绝大部分材料，包括黑色金属、有色金属、工程塑料、橡胶和搪瓷等在阀门中均可用到。

尽管表面上看，一台阀门很简单，但实际上阀门中每个零件材料所涉及的学科却是其它机械产品无法比拟的。

它不仅涉及到材料学、流体力学、热力学、化学、腐蚀学、金相学，而且还涉及到机械设计学、自动控制学、机械制造学以及探伤、焊接等学识。

因此，对每一个合格的阀门工程技术人员来讲，不仅要具备对阀门产品结构的熟知并创新，在理论和科研上的扎实基础，而且在如何选好材料上更要具备较高的素质，为了达到这样的目标，就要做到以下几点： 1、要广泛熟悉并收集国内外现有的各种材料的信息和相应材料标准。

2、在实际工作中，不断积累经验。

3、密切和科研单位的合作，有针对性地研制阀门所需的新材料，以便拓宽选材范围。

建国以来，我国在阀门新材料的研制上举不胜举，比如：为四川天然气工程研制了耐H 2S 介质的阀杆材料318钢、抗咬伤的303Se ，410 Se 等易切削不锈钢、耐低温-101℃的3.5Ni(L3)低温钢、耐高温的ZG2Cr5Mo 高温钢、耐海水腐蚀的双相不锈钢，镍基合金铸铁，耐冲蚀和磨损的耐磨铸铁等。

提高阀门密封面寿命的SF-3T 、SF-4T 、 SF-5T 等堆焊焊条。

这些成果均是先提出课题或国家下达科研计划、经有关部门配合攻关而成。

一）、材料的选用原则由于阀门属于受压容器范畴，而且阀门中每个零件在阀门中起的作用也不尽相同。

因此，为保证阀门的安全可靠，在阀门零件具体选用时，合理及否至关重要。

在选用阀门零件材料时，可遵循以下几点原则： 1、适用性：即选材时要符合相应阀门零件的使用功能。

2、可行性和经济性：即选材料时，要立足于市场上便于采购，价格适宜，并且不能高材低用。

3、可靠性：即在选定了某种阀门零件材料后，还要进行必要的计算，考虑可能出现的问题以及采取的相应措施，力保选用的材料满足使用功能。

4、工艺性：即在选材时，考虑加工的工艺性，以求得最佳的经济效果。

为了更直观、简单的保证阀门材料的选用合理，各国均在长期设计、制造和使用的基础上，对通用阀门的选材进行了科学总结，并制定了相应规范下的选材标准。

例如：我国在JB/T5300-91标准中就对一般阀门的基本材料作了详细规定。

它适用于灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铜合金、碳素钢、高温钢、低温钢及不锈耐酸钢等阀门。