1. 高压自密封阀门结构图
globe是截止阀。因为早期的截止阀,阀体部分都是球形的(global),所以叫globalvalve。 截止阀又称截门阀,属于强制密封式阀门,所以在阀门关闭时,必须向阀瓣施加压力,以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀门时,操作力所需要克服的阻力,是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力,关阀门的力比开阀门的力大,所以阀杆的直径要大,否则会发生阀杆顶弯的故障。按连接方式分为三种:法兰连接、丝扣连接、焊接连接。从自密封的阀门出现后,截止阀的介质流向就改由阀瓣上方进入阀腔,这时在介质压力作用下,关阀门的力小,而开阀门的力大,阀杆的直径可以相应地减少。同时,在介质作用下,这种形式的阀门也较严密。我国阀门“三化给”曾规定,截止阀的流向,一律采用自上而下。截止阀开启时,阀瓣的开启高度,为公称直径的25%~30%时.流量已达到最大,表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置,应由阀瓣的行程来决定。
2. 自密封闸阀结构图
工作原理不一样,截止阀是上升阀杆式的,手轮跟着阀杆一起做旋转和上升运动。闸阀是手轮旋转,阀杆做上升运动。流量不一样,闸阀要求全开,截止阀不是的。闸阀没有进出口方向要求,截止阀有规定进口和出口!
闸阀和截止阀是关断用阀,是最常见的两种阀门。
从外形来看闸阀比截止阀短而高,特别是明杆阀需要较高的高度空间。闸阀密封面有一定的自密封能力,它的阀芯靠介质压力紧紧地与阀座密封面接触,达到严密不漏。楔形闸阀的阀芯斜度一般为3~6度,当强制关闭过量或温度变化较大的阀芯容易卡死。所以,高温、高压楔形闸阀,在结构上都采取了一定的防止阀芯卡死的措施。闸阀在开启和关闭时阀芯和阀座密封面始终接触并相互磨擦,因而密封面容易磨损,特别是在阀门处于接近关闭状态时,阀芯前后压差很大,密封面磨损就更为严重。
闸阀与截止阀相比较,它的主要优点是流体流动阻力小,普通闸阀的流动阻力系数约为0.08~0.12,而普通截止阀的阻力系数约为3.5~4.5。开启关闭力小,介质可以两个方向流动。缺点是结构复杂,高度尺寸较大,密封面容易磨损。截止阀的密封面,必须施以强制力关闭的阀门才能达到密封,在同样口径、工作压力和一样的驱动装置下,截止阀的驱动转矩为闸阀的2.5~3.5倍。这一点在进行电动阀门的转矩控制机构调整时,应加以注意。
截止阀的密封面,只有在完全关闭时才相互接触,强制关闭的阀芯与密封面的相对滑移量很小,因而密封面的磨损也很小。而截止阀密封面的磨损,多数是由于阀芯与密封面之前有杂物,或者是由于关闭状态的不严密,引起介质的高速冲刷所致。
截止阀在安装时,介质可以从阀芯的下方进入和从上方进入两种方式。介质从阀芯的下方进入的优点是当阀门关闭时盘根不受压力,可以延长盘根的使用寿命,并可以阀前管道承压的情况下,进行更换盘根的工作。介质从阀芯的下方进入的缺点是阀门的驱动转矩较大,约为上方进入的1.05~1.08倍,阀杆受的轴向力大,阀杆容易弯曲。为此,介质从下方进入方式,一般只适用于小口径的手动截止阀,以阀门关闭时介质作用于阀芯的力不大于350kg为限。电动截止阀一般是采用介质从上方进入的方式。介质从上方进入方式的缺点正好与下方进入方式相反。
截止阀与闸阀相比较,优点是结构简单,密封性能好,制造维修方便;缺点是液体阻力大,开启与关闭力大。闸阀和截止阀属于全开全关型阀门,作为切断或接通介质之用,不宜作为调节阀使用。
截止阀和闸阀的应用范围是根据其特点决定的。在较小的通道中,当要求有较好的关断密封性时,多采用截止阀;在蒸汽管道和大直径的给水管道中,由于流体阻力一般要求较小,则采用闸阀。
3. 高压截止阀自密封结构
原理:
高温高压截止阀的启闭件是塞形的阀瓣,密封面呈平面或锥面,阀瓣沿流体的中心线作直线运动。阀杆的运动形式,有升降杆式(阀杆升降,手轮不升降),也有升降旋转杆式(手轮与阀杆一起旋转升降,螺母设在阀体上)。
属于强制密封式阀门,所以在阀门关闭时,必须向阀瓣施加压力,以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀六时,操作力所需要克服的阻力,是阀杆和填料的磨擦力与由介质的压力所产生的推力,关阀门的力比开阀门的力大,所以阀杆的直径要大,否则会发生阀杆顶弯的故障。近年来,从自密封的阀门出现后,截止阀的介质流向就改由阀瓣上方进入阀腔,这时在介质压力作用下,关阀门的力小,而开阀门的力大,阀杆的直径可以相应地减少。同时,在介质作用下,这种形式的阀门也较严密。我国阀门“三化给”曾规定,截止阀的流向,一律采用自上而下。
高温高压截止阀开启时,阀瓣的开启高度,为公称直径的25%~30%时,流量已达到最大,表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置,应由阀瓣的行程来决定。
定义:
一种高温高压角阀,主要包括阀体、阀座、阀瓣、阀杆、压盖、密封填料、手柄等,阀座安装于阀体内,通过接头固定于阀体上,阀杆由上阀杆和下阀杆组成,下阀杆上端和上阀杆下端分别为一球形凹槽,通过调心球和两个连接半环连接成整体阀杆,连接半环外侧面上有凹形槽,凹形槽内嵌有固定丝。本实用新型在阀门失效后,不需整体更换阀门,仅调换部分易损件即可,并且降低了加工难度,安装、拆卸简单易行,维修方便,生产成本低,经济性好。
4. 高压阀门结构图解
pcp高压气动阀门是由截止阀演变而来。它具有相同的旋转90度提动作,不同的是旋塞体是球体,有圆形通孔或通道通过其轴线。球面和通道口的比例应该是这样的,即当球旋转90度时,在进、出口处应全部呈现球面,从而截断流动。
pcp高压气动阀门的工作原理是靠旋转阀恋来使阀门畅通或闭塞。气动阀门开关轻便,体积小,可以做成很大口径,密封可靠,结构简单,维修方便,密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,在各行业得到广泛的应用。
5. 强制密封阀门结构图片
液化气阀门属于强制密封式阀门,所以在阀门关闭时,必须向阀瓣施加压力,以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀腔时,操作力所需要克服的阻力,是阀杆和填料的磨擦力与由介质的压力所产生的推力,关阀门的力比开阀门的力大,所以阀杆的直径要大。
否则会发生阀杆顶弯的故障。近年来,从自密封的阀门出现后,截止阀的介质流向就改由阀瓣上方进入阀腔,这时在介质压力作用下,关阀门的力小,而开阀门的力大。
阀杆的直径可以相应地减少。同时,在介质作用下,这种形式的阀门也较严密。我国阀门“三化给”曾规定,截止阀的流向,一律采用自上而下。
液化气截止阀开启时,阀瓣的开启高度,为公称直径的25%~30%时,流量已达到最大,表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置,应由阀瓣的行程来决定。
6. 高压自密封阀门结构图纸
高压阀门需要根据不同的压力等级和工况选用不同的密封形式和材料,完整的阀门密封一般包括四个方面:
1、阀座密封:高压阀门一般采用金属密封,也称硬密封,即阀座和阀板(关闭件)为金属;但高压的软密封阀门(如球阀、旋塞阀、蝶阀)采用的是非金属材料,如PTFE,NBR,PPL等。
2、阀杆填料密封:一般采用柔性石墨圈,内部为增加强度加入不锈钢丝,在温度不高的情况下也有一些阀门采用非金属,如PTFE、RPTFE、NBR、PPL等材料制成的O型圈进行密封等。
3、阀体和阀盖之间的中道密封:一般有法兰结构:用金属缠绕垫片,金属包覆石墨垫片,RTJ金属密封圈密封。另一种是压力自密封结构(PSB):阀芯用金属,密封圈则有两种:一是用金属+石墨圈材料,另一种用F316之类的不锈钢。
4、阀体和转接管道之间的密封:一般有法兰结构:用金属缠绕垫片,金属包覆石墨垫片,金属RTJ密封圈密封;另一种是对焊结构(BW),即阀门两端直接焊在管路上。
7. 高压自密封阀门结构图解
阀门密封面是指阀座和关闭件相互接触形成密封的部分。
阀门的内件通常指闸板(或阀瓣、球体、蝶板等)、阀座和阀杆,但在有些情况也包括其他零件,如衬套、上密封座等,经常用Trim表示。内件材料的选用原则为:
①根据主体材料、介质特性、结构特点及零件的受力等综合考虑;
②内件材料的耐腐蚀性能应高于或与主体材料相当。
一、密封面材料
阀门密封面应耐磨损、耐腐蚀、耐冲蚀、耐擦伤,有足够的挤压强度,在高温下有足够的抗氧化性和热疲劳性,密封面与阀体的热膨胀系数相近,具有良好的加工性能和焊按性能,且应在价格和材料性能之间综合考虑。
阀门的密封面分为金属密封面、软密封面和密封剂密封三种。
1.金属密封面的磨损
金属密封面主要用于耐磨损、耐冲蚀、耐擦伤、耐高温的场合。磨损可分成黏着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、冲蚀磨损和擦伤等。
①黏着磨损 黏着磨损最为普遍,是由阀门密封面两种固体材料的交界面产生巨大的黏着力而产生的。当阀门密封面互相滑动时,接合点不断接触和断离,形成磨粒而产生磨损。
②磨粒磨损 阀门密封面中粗糙的较硬表面,在相对较软表面滑动时产生的磨损。控制磨粒磨损的有效办法是使较软的材料硬些。
③表面疲劳磨损反复循环加载和卸载会使表面或表下层产生疲劳裂纹,最终导致表面的破坏,形成碎片和凹坑。
④冲蚀磨损 由锐利的粒子冲刷密封面而产生。它与磨粒磨损相似,但表面很粗糙。
⑤擦伤密封面相对运动的过程中,因摩擦引起的破坏,这是由密封面硬度差不合理造成的。
2.金属密封面
阀门金属密封面常用材料有铜合金、铬不锈钢、钴基硬质合金等,也可以是经过表面处理的本体材料。
(1)铜合金JB/T 5300-2008《工业用阀门材料选用导则》中列入的铜合金密封面主要有铸铝黄铜( ZCu2n25Al6Fe3Mn3)、铸铝青铜(ZCuAI9Mn2和ZCuA19Fe4Ni4Mn2)、铸锰黄铜(ZCu2n38Mn2Pb2)、黄铜(H62)等。铜合金在水或蒸汽中的耐腐蚀性和耐磨性好,但强度低,不耐氨和氦水腐蚀,适用介质温度≤250℃。
(2)铬不锈钢 铬不锈钢有较好的耐腐蚀性,但耐擦伤性能较差,特别是在密封比压较大时容易擦伤。铬不锈钢密封面有lCr13、2Cr13、3Cr13,可采用本体材料或堆焊。堆焊焊条化学成分相当于12 Cr13、20Cr13、30Cr13。
在阀门的制造和修复中,铬不锈钢焊条常用来堆焊工作温度在450℃以下、工作压力为1.6~16MPa、基体材料为铸钢的电站、石油化工阀门密封面。通常,阀体(阀座)宜采用12 Cr13型堆焊焊条,闸板(阀瓣)采用硬度稍高的20Cr13型堆焊焊条。
(3)钻基硬质合金硬质合金的特点是耐腐蚀、耐磨损、抗擦伤,特别是热硬性好,即使在高温下也能保持足够的硬度。堆焊和热喷涂是硬质合金制备的最常用方法。
堆焊有钴基合金堆焊和合金粉末等离子弧堆焊。合金粉末等离子弧堆焊和热喷涂是阀门制造厂的一种代用工艺措施,本书不作详述。钴基合金又称司太立合金,是典型的阀门密封面堆焊材料。虽然钴( Co)是较为贵重的金属,但是由于它具有抗腐蚀、耐高温等一系列优良性能,在高温高压蒸汽阀门以及石油、化工等重化工行业应用比较广泛。
钴基硬质合金可采用氧乙炔焰堆焊、手工电弧堆焊、氩弧堆焊和等离子弧等工艺,在低碳钢、中碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢和Cr13型不锈钢及耐热钢上进行堆焊。
①公称直径≤DN200的阀门优先采用钨极氩弧堆焊、氧乙炔焰堆焊。
②公称直径>DN200的阀门优先采用等离子弧堆焊。
③上述工艺方法不能实施时(如阀体内部堆焊),采用手工电弧焊。
氧乙炔焰、钨极氩弧及等离子弧堆焊常用焊丝为HS111(相当于D802)、HS112(相当于D812);手工电弧堆焊采用焊条为D802、D812。钴基合金是以Co为基体成分,加入Cr钨(W)等元素组成合金。
(4)表面处理常用的表面处理方法有化学镀镍、镀铬、氮化等。
由于化学镀镍(ENP)具有抗冲刷、抗机械磨损、防腐、降低摩擦系数等特点,在石油、天然气的钻采及集输中的阀门广泛应用,如管线球阀的阀体、阀座、支撑板、阀杆,平板闸阀的闸板、阀座等。化学镀镍不需要外加电流,在金属表面的催化作用下经过化学还原法进行金属沉积。常用标准有ASTM B733镍磷镀层和GB/T 13913-1992。阀门常用的化学镀镍的厚度有两种:一种是0. 05mm (0. 002in);另一种是0.075mm (0. 003in)。为提高镀层的硬度,需根据不同的硬度要求,进行200—400℃的热处理。
(5)烧结硬质合金烧结硬质合金是用碳化钨粉末和少量钴以不同配比混合后烧结而成。在异常苛刻的工况下,控制磨损问题。阀门中用碳化钨来控制磨损的实例有:
①调节阀的阀瓣、阀杆和阀座;
②滑板阀的滑板和阀座;
③圆盘阀的阀瓣和阀座;
④整体碳化钨球体、阀座、减摩垫等。
(6)陶瓷随着高磨损、强腐蚀等严苛工况的不断出现,传统的金属阀门已经不能满足工况要求,陶瓷阀门与金属材料相比,其最大的优点是优异的高温力学性能、耐腐蚀、耐磨损、密度小,因此陶瓷阀门具有如下卓越性能。
①耐磨损 陶瓷的硬度是不锈钢的5~15倍.耐磨性能非常卓越。
②耐腐蚀 瓷对于大多数的酸碱物质来说,其化学性质稳定,抗腐蚀性能非常好。
③耐高温 陶瓷的熔点很高,大多数在高温下具有稳定的力学性能。
由于陶瓷阀门具有上述诸多优点,广泛运用于电力行业、多晶硅、气力除灰系统的粉煤灰输送、冶金工业领域等。
陶瓷阀门常用的陶瓷有氧化锆(2r02)、氧化铝(Al2 03)、氮化硅(Si3 N4)和碳化硅( SiC)四种。
陶瓷阀门类型有陶瓷控制阀、陶瓷球阀、陶瓷旋塞阀、陶瓷平板阀、陶瓷闸阀和陶瓷滑板阀等。根据耐腐蚀和耐磨损要求不同,有通道内衬陶瓷,内件全部采用陶瓷材料;也有通道不衬陶瓷,内件部分采用陶瓷等。