工业阀门基础:线性阀门


阀门部件
图1 -阀门的部件。
阀门是一种机械装置,在一个系统或过程中控制流体和压力的流动。阀门通过执行下列任何一种功能来控制系统或处理流体流量和压力:1)停止和启动流体流动;2)改变(节流)流体流量;3)控制流体流动方向;4)调节下游系统或工艺压力;解除组件或管道过压。

有许多阀门设计和类型满足上述一种或多种功能。多种阀门类型和设计安全适用于各种工业应用。

无论何种类型,所有阀门都具有以下基本部件:阀体、阀盖、阀内件(内部元件)、执行机构和填料。阀门的基本部件如图1所示。





阀体


阀体,有时称为壳体,是阀门的主要压力边界。它是阀门总成的主要部件,因为它是将所有部件连接在一起的框架。

阀体是阀门的第一个压力边界,能够抵抗来自连接管道的流体压力负载。它通过螺纹、螺栓或焊接接头接收进口和出口管道。

阀体是铸造或锻造成各种形状的。虽然球体或圆柱体理论上是在阀门打开时抵抗流体压力的最经济的形状,但还有许多其他的考虑。例如,许多阀门需要在阀体上安装一个隔板来支撑阀座开口,即节流孔。当阀门关闭时,很难确定阀体上的负载。阀端连接也会使简单球体和更复杂形状上的负载变形。易于制造、组装和成本是另外重要的考虑因素。因此,阀体的基本形式通常不是球形的,而是从简单的块状形状到高度复杂的形状,其中阀盖是一个可拆卸部件,使组装成为可能,成为耐压阀体的一部分。

缩小流体通道(文丘里效应)也是降低阀门总体尺寸和成本的常用方法。在其他情况下,在阀门上增加大的端部,以便连接到更大的管道中。

阀盖


阀体上开口的盖称为阀帽。在一些设计中,车身本身被分成两部分,通过螺栓连接在一起。与阀体一样,阀盖的设计也各不相同。有些阀帽只是作为阀盖起作用,而其他阀帽则支持阀内件和附件,如阀杆、阀瓣和执行器。

阀帽是阀门的第二个主要压力边界。它是由与阀体相同的材料铸造或锻造而成,并通过螺纹、螺栓或焊接连接到阀体上。在所有情况下,阀盖与阀体的连接都被认为是一个压力边界。这意味着连接阀盖和阀体的焊接接头或螺栓是压力保持部件。

对于大多数阀门来说,阀帽是必须的,但仍然值得关注。阀帽会使阀门的制造复杂化,增大阀门的通径,在阀门成本中占很大比例,并且是潜在泄漏的来源。

阀们


阀门的内部元件统称为阀门的阀内件。阀内件通常包括用于引导阀杆的阀瓣、阀座、阀杆和套管。阀门的性能是由阀瓣和阀座接口以及阀瓣位置与阀座的关系决定的。

由于修剪,基本运动和流动控制是可能的。在旋转运动阀瓣设计中,阀瓣紧贴阀座滑动,从而产生流量开度的变化。在线性运动装饰设计中,阀瓣垂直地从阀座升起,因此出现一个环形孔。


磁盘和座位


对于具有阀帽的阀门,阀瓣是第三个主要压力边界。该阀瓣提供允许和禁止流体流动的能力。当阀瓣关闭时,如果出口侧减压,则整个系统压力作用于阀瓣。由于这个原因,阀瓣是一个保持压力的部件。圆盘通常是锻造的,在某些设计中,表面是硬的,以提供良好的磨损特性。当阀门关闭时,阀瓣阀座区域的良好表面光洁度对于良好的密封是必要的。在某种程度上,大多数阀门都是根据阀瓣的设计来命名的。

阀座或密封环为阀瓣提供阀座表面。在某些结构中,阀体经过机械加工作为阀座表面,而不使用密封环。在其他结构中,锻造密封环是螺纹或焊接到阀体上,以提供阀座表面。为了提高密封圈的耐磨性,通常对密封圈的接触面进行焊接后进行硬面加工。当阀门关闭时,阀座区域的良好表面光洁度对于良好的密封是必要的。密封圈通常不被认为是压力边界部件,因为阀体有足够的壁厚来承受设计压力,而不依赖密封圈的厚度。


阀杆


连接执行器和阀瓣的阀杆负责定位阀瓣。阀杆通常经过锻造,并通过螺纹或焊接接头与阀瓣连接。对于需要阀杆填料或密封以防止泄漏的阀门结构,阀杆在密封区域必须具有良好的表面光洁度。通常,阀杆不被认为是压力边界部件。

阀瓣与阀杆的连接可以进行一些摇动或旋转,以减轻阀瓣在阀座上的定位。另外,阀杆也可以足够灵活,使阀瓣能够将自身定位在阀座上。但是,如果一个柔性或松散连接的阀瓣不断摆动或旋转,则可能破坏阀瓣或其与阀杆的连接。

两种类型的阀杆是上升阀杆和不上升阀杆。如图2和3所示,这两种类型的茎很容易通过观察区分。对于上升阀杆阀门,当阀门打开时,阀杆将上升到执行机构上方。发生这种情况的原因是阀杆是螺纹连接的,并且与轭架的衬套螺纹相配合,轭架是阀盖的组成部分,或者安装在阀盖上。

在不上升阀杆结构中,阀杆没有从阀门外部向上移动。对于不上升的阀杆结构,阀瓣在内部螺纹,并与阀杆螺纹配合。

茎上升
图2 -上升阀杆

Nonrising茎
图3 -不升起阀杆

阀致动器


执行机构操作阀杆和阀瓣总成。执行机构可以是手动操作手轮、手动杠杆、电动操作器、电磁操作器、气动操作器或液压滑块。在某些设计中,执行机构由阀盖支撑。在其他设计中,安装在阀盖上的轭架支持执行机构。

除了某些液压控制阀外,执行机构都在压力边界之外。轭架,当使用时,总是在压力边界之外。

阀门填料


大多数阀门都采用某种形式的填料,以防止阀杆和阀盖之间的空间泄漏。填料通常是纤维材料(如亚麻)或另一种化合物(如聚四氟乙烯),在阀门内部部件和阀杆延伸到阀体的外部之间形成密封。

阀门填料必须适当压缩,以防止流体流失和损坏阀门的阀杆。如果阀门的填料太松,阀门就会泄漏,这是一个安全隐患。如果填料太紧,就会损害运动,并可能损坏阀杆。

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