1、第二章 常用閥門的結構、原理及用途 本章我們用解剖的方法，來介紹常用閥門的結構、原理及用途。2.1 閘閥圖2-1 明桿式閘閥 閘閥，也叫閘板閥、閘門閥，是廣泛使用的一種閥門。它的閉合原理是，閘板密封面與閘座密封面高度光潔、平整與一致，互相貼合，可阻止介質流過，并依靠頂楔、彈簧或閘板的楔形，來增強密封效果。 它的優點是：流體阻力小；啟閉較省勁（不包括密封面咬住等特殊情況）；可以在介質雙向流動的情況下使用，沒有方向性；全開時密封面不易沖蝕；結構長度短，不僅適合做小閥門，而且適合做大閥門。 它在管路中主要起切斷作用。 它的動作特點是，關閉件（閘板）沿閘座中心線的垂直方向移動。 閘閥可按閘桿上螺紋位置

2、分為兩類。 （一） 明桿式 閥桿螺紋露在上部，與之配合的閥桿螺母裝在手輪中心，旋轉手輪就是旋轉螺母，從而使閥桿升降。如圖2-1所示。 圖2-2 暗桿式閘閥 圖2-3 平行式閘閥這種閥門，啟閉程度可以從螺紋中看出，便于操作；對于閥桿螺紋的潤滑和檢查很方便；特別是螺紋與介質不接觸，可避免腐蝕性介質的腐蝕，所以石油化工管道中采用較多。但螺紋外露，容易粘上空氣中的塵埃，加速磨損，故應盡量安裝于室內。 （二） 暗桿式閥桿螺紋在下部，與閘板中心螺母配合，升降閘板依靠旋轉閥桿來實現，而閥桿本身看不出移動。如圖2-2所示。這種閥門的唯一優點是，開啟時閥桿不升高，適合于安裝在操作位置受到限制的地方。它的缺點很明

3、顯，啟閉程度難以掌握，閥桿螺紋與介質接觸，容易腐蝕損壞。 從閘板構造來分，也有兩類。 （一） 平行式密封面與垂直中心線平行，一般做成雙閘板。見圖2-3。 撐開兩個閘板，使其與閥座密封面可靠密合，一般是用頂楔來實現的，除上圖所示上頂式之外，還有下頂式，如圖2-4所示。有的閥門也用彈簧，如圖2-5那樣。 圖2-4 下頂式雙閘板 圖2-5 彈簧式雙閘板圖2-6 楔式雙閘板閥門 （二） 楔式 密封面與垂直中心線成一角度，即兩個密封面成楔形。楔形傾角的大小，要看介質的溫度；一般來說，溫度越高，傾角越大，以防溫度變化時卡住。 楔形閘閥有雙閘板（圖2-6）和單閘板（圖2-1、圖2-2）兩種。 單閘楔式閥門中

4、，有一種彈性閘閥，它能依靠閘閥的彈性變形，來彌補制造中密封面的微量誤差。如圖2-7所示。注意閘板形狀，它的周圍留有孔隙，因此許可產生一定變形。 閘閥可以做得很大，例如兩米口徑。但大口徑閘閥，往往需要外力來開動。圖2-8是一個電動閘閥。 縱觀各種閘閥，可以發現，在楔式閘閥中，雙閘板式比較容易制作，對溫度的敏感性不突出，所以在蒸汽和水中常用。平行式雙閘板也有類似優點，制造修理更簡便，對溫度的適應性稍差。各種雙閘板，都不適應于腐蝕性介質和粘性介質，所以在石油、化工管路中經常使用楔式單閘板閥門。楔式單閘板閥門，結構簡單，使用牢靠，但修理比較困難，主要是密封面的加工研磨，很不容易達到要求。 圖2-7 彈

5、性閘閥 圖2-8 電動閘閥 閘閥的共同缺點是：高度大；啟閉時間長；在啟閉過程中，密封面容易被沖蝕；修理比截止閥困難；不適用于含懸浮物和析出結晶的介質；也難于用非金屬耐腐蝕材料來制造。2.2 截止閥截止閥，也叫截門、球心閥、停止閥、切斷閥，是使用最為廣泛的一種閥門。它所以廣受歡迎，是由于開閉過程中，密封面之間摩擦力小，比較耐用；開啟高度不大；制造容易，維修方便；不僅適用于中低壓，而且適用于高壓、超高壓。 它的閉合原理是，依靠閥桿壓力，使閥瓣密封面與閥座密封面緊密貼合，阻止介質流通。截止閥只許介質單向流動，安裝時有方向性。 它的結構長度大于閘閥，同時流體阻力較大，長期運行時，它的密封可靠性也不強。

6、一般截止閥，公稱通經不超過200毫米。 圖2-9 直通式截止閥 圖2-10 直角式截止閥 圖2-11 直流式截止閥 截止閥的動作特性是，關閉件（閥瓣）沿閥座中心線移動。它的作用主要是切斷，也可粗略調節流量，但不能當節流閥使用。 截止閥可按通道方向分三類： 1)、直通式：進出口通道成一直線，但經過閥座時要拐90°的灣。如圖2-9所示。 2)、直角式：進出口通道成一直角。如圖2-10所示。 3)、直流式：進出口通道成一直線，與閥座中心線相交。這種截止閥，閥桿是傾斜的。如圖2-11所示。 直通式截止閥安裝于直線管路，由于操作方便，用得最多。但它的流體阻力大，對于阻力損失要求嚴的管路，使用直

7、流式為好。但直流式閥桿傾斜，開啟高度大，操作不便。直角式截止閥安裝于垂直相交的管路，常用于高壓。2.3 旋塞閥 旋塞閥是最古老的閥門之一，它依靠旋塞體繞閥體中心線旋轉，以達到開啟與關閉的目的。 旋塞閥由閥體、旋塞和閥蓋三個基本組成部分組成。旋塞一般是錐形或柱形，并開有讓流體通過的孔。它的作用是切斷、分配和改變介質流向。如圖2-12所示。操作時只須旋轉90°，讓流體通過，再旋轉90°關閉閥門； 它的優點是結構簡單；操作快；外形尺寸小；流體阻力也不大。它的應用比較廣泛，特別是低壓、小口徑和介質溫度不高的場合。 它的缺點是開關費力，密封面容易磨損，高溫高壓時容易卡住，不適宜于調節

8、流量。 旋塞閥有兩個基本形式，一種是非潤滑型的旋塞閥，它采用摩擦系數小的材料來減低旋塞面和閥座之間的摩擦。另一種是潤滑型的旋塞閥，它在潤滑面上開有能壓進潤滑油的槽或溝，在操作時需提升旋塞。圖2-12 旋塞閥2.4 球閥 球閥出現很早，推廣使用較晚。球閥的推廣使用，是加工技術的發展和新材料不斷出現的結果。 球閥的動作原理與旋塞閥一樣，都是靠旋轉閥芯來使閥門暢通或閉塞；球閥的閥芯是一個帶孔的球，當該孔的中心軸線與閥門進出口的中心軸線重合時, 閥門暢通; 當旋轉該球90度，使該孔的中心軸線與閥門進出口的中心軸線垂直時，閥門閉塞。 球閥與旋塞閥相比，開關輕便，相對體積小，所以可以做成很大通經的閥門。球

9、閥密封可靠，結構簡單，維修方便，密封面與球面常在閉合狀態，不易被介質沖蝕。目前，球閥已在石油、化工、發電、食品、原子能、航空、火箭等部門廣泛使用。圖2-13 浮動球閥 球閥可分兩類：（一）浮動球式，（二）固定球式。 （一） 浮動球閥 它的球體有一定浮動量，在介質壓力下，可向出口端位移，并壓緊密封圈。這種球閥結構簡單，密封性好。但由于球體浮動，將介質壓力全部傳遞給密封圈，使密封圈負擔很重；考慮到密封圈承載能力的限制，又考慮到大型球閥如采用這種結構形式，勢必操作費勁，所以只作為中低壓小口徑閥門。結構如圖2-13。 （二） 固定球閥 它的球體是固定的，不能移動。通常上下支承處裝有滾動軸承或滑動軸承，

10、開閉較輕便。這種結構適合于制作高壓大口徑閥門。如圖2-14所示。圖2-14 固定球閥1、閥體 2、球體 3、滾動軸承 4、閥蓋 5、密封圈 6、支架 7、變速箱 8、閥桿 9、墊片 10、彈性密封套筒 11、過渡套筒 12、彈簧 13、螺栓 14、閥座密封圈 閥座密封圈，常用聚四氟乙烯做成，因為它摩擦系數小，耐腐蝕性能優異，耐溫范圍寬闊（-180到+200）。也用聚三氟氯乙烯，它比前者耐腐蝕性能稍差，但機械強度高。橡膠密封性能很好，但耐壓、耐溫性能較差，只用于溫度不高的低壓管路。此外，尼龍等朔料，也可在一定條件下使用。 大型球閥，可以做成機械傳動，如圖2-14所示。還可以由電力、液力、氣力來操

11、作。 球閥與旋塞閥一樣，可以做成直角、三通、四通等形式。2.5 蝶閥 蝶閥，也叫蝴蝶閥，顧名思義，它的關鍵性部件好似蝴蝶逆風，自由回旋。如圖2-15所示。實際上，它的閥瓣是圓盤，圍繞閥座內的一個軸旋轉。旋角的大小，便是閥門的開閉度。這種閥門具有輕巧的特點，比其他閥門要節省許多材料；結構簡單；開閉迅速（只需旋轉90°）；切斷和節流都能用；流體阻力小；操作省勁。在工業生產中，蝶閥日益得到廣泛的使用。但它用料單薄，經不起高壓高溫，通常只用于風路、水路和某些氣路。 蝶閥，可以做成很大口徑。大口徑蝶閥，往往用蝸輪蝸桿或電力、液壓來傳動。 能夠使用蝶閥的地方，最好不要使用閘閥，因為蝶閥比閘閥要經

12、濟，而且調節流量的性能也要好。圖2-15 蝶閥2.6 節流閥 節流閥，也叫針形閥，外形跟截止閥并無區別，但閥瓣形狀不同，用途也不同。它以改變通道面積的形式來調節流量和壓力。有直角式和直通式兩種，都是手動的。通常用于壓力降較大的場合。但它的密封性能不好，作為截止閥是不合適的。同樣，截止閥雖能短時間粗略調節流量，但作為節流閥也不行，當形成狹縫時，高速流體會使密封面沖蝕磨損，失去效用。 最常見的節流閥閥瓣為圓錐形的。如圖2-16所示。用這種閥瓣做成的節流閥也是最常見的節流閥。見圖2-17。 圖2-16 圓錐形閥瓣 圖2-17 節流閥2.7 逆止閥 逆止閥是依靠流體本身的力量自動啟閉的閥門。它的作用是

13、阻止介質的倒流。它的名稱很多，如止回閥、單向閥、單流門等。 按結構可以分為兩類： （一） 升降式(Lift) 閥瓣沿著閥體垂直中心線移動。這類逆止閥又有兩種：一種是臥式，裝于水平管道，閥體外形與截止閥相同，見圖2-18；另一種是立式，裝于垂直管道，圖2-19便是。對于夾式逆止閥，是立式逆止閥的一種。 圖2-18 臥式升降式逆止閥 圖2-19 立式升降式逆止閥 （二） 旋啟式(Swing) 閥瓣圍繞座外的銷軸旋轉。這類閥門又有單瓣、雙瓣和多瓣之分，但原理是一樣的。這類閥門可以適合于水平管道和垂直管道,其優點是由該類閥門引起的壓降小。圖2-20是單瓣旋啟式逆止閥。 圖2-20 單瓣旋啟式逆止閥 圖

14、2-21 吸水底閥常見的吸水底閥（圖2-21），就是逆止閥的變形，它的內部結構與上述兩類逆止閥相同，只是它的下端是開暢的，以便讓水進入。2.8 安全閥圖2-22 彈簧式安全閥圖2-23 帶扳手的雙彈簧微啟式安全閥 安全閥是一種自動閥門，它不借助任何外力而是利用介質本身的能力來排出一額定數量的介質，以防止系統內壓力超過預定的安全值。當壓力恢復正常后，閥門再行關閉并阻止介質外流。 安全閥，也叫安全門或保險閥；是一種自動機構，它在介質壓力超過工作壓力時自動開啟，而在壓力回降到工作壓力或略低于工作壓力時又自動關閉。 安全閥可以分成三個基本類型（如果把很久以前就不用的彈簧平衡式包括進去，就是四類）。三類

15、型分別是：a. 彈簧式（圖2-22和圖2-23）b. 脈沖式c. 杠桿式（圖2-24） 盡管人們熟悉杠桿式，并加以提倡，有的還優先選用它們，但彈簧式仍然是最通用的一種。 圖2-22是彈簧式安全閥的一種。它的作用原理是，彈簧力與介質作用于閥瓣的正常壓力相平衡，使密封面密合；當介質壓力過高時，彈簧受到壓縮，使閥瓣離開閥座，介質從中泄出；當壓力回降到正常值時，彈簧力又將閥瓣推向閥座，密封面重新密合。 在一些重要部位往往使用帶扳手的雙彈簧微啟式安全閥。這種結構形狀如圖2-23所示。 脈沖式安全閥，就是一個大的安全閥（主閥）和一個小的安全閥（輔閥）配合動作，通過輔閥的脈沖作用帶動主閥啟閉。大的安全閥比較

16、遲鈍，小的安全閥則比較靈敏。將通向主閥的介質與輔閥相連通，壓力過高時，輔閥開啟，介質從旁路進入主閥下面的一個活塞，推動活塞將主閥打開。壓力回降時，輔閥關閉，主閥活塞下的介質壓力降低，主閥瓣也跟著下降密合。這種安全閥結構復雜，只有在通經很大的情況下才采用。 杠桿式安全閥（重錘式）安全閥，是一種古老的閥門。它依靠杠桿和重錘來平衡閥瓣的壓力。通過重錘在杠桿上的移動，調整壓力的大小。它與彈簧式安全閥比較，顯得笨重而遲鈍。好處是因為沒有彈簧，不怕介質的熱影響，所以至今還在某些鍋爐上使用。結構形狀如圖2-24。圖2-24 杠桿式安全閥 安全閥，按閥瓣開啟高度與閥座通經之比分兩種：比數為1/201/10的叫

17、微啟式，比數為1/41/3的叫全啟式。 又根據閥體的構造分兩種：一種叫封閉式安全閥，它的排泄介質全部通過排泄管引到一定地方放掉（如圖2-22）；另一種，排泄介質出密封口后立即散失于空間，叫不封閉式安全閥（如圖2-24）。 安全閥，大量使用于鍋爐、受壓容器和管路中。2.9 減壓閥 減壓閥按作用原理可分為自動式或他動式。自動式減壓閥是通過啟閉件（閥瓣）的節流作用，將閥門進口端的壓力降至某一個需要的出口壓力，并在閥門進口端壓力及流量發生變化時，能利用自身介質的能量，自動的調節流量保持出口端壓力基本穩定的閥門。它動式減壓閥，是將壓力變化轉化為電信號，再通過電信號去控制執行機構使閥門動作，保持出口壓力基

18、本穩定在調定值的閥門。 活塞式減壓閥：利用活塞作靈敏元件來帶動啟閉件（閥瓣）運動的閥門。它的作用原理，可參看2-25。由圖可知，活塞式減壓閥由閥體、閥蓋、活塞、彈簧、主閥、脈沖閥、膜片等組成。閥體下部，裝有主閥彈簧，支承主閥，使主閥與閥座處于密封狀態。閥體上部的活塞，又與主閥閥桿相配合，在活塞受到介質壓力后，便推動主閥，使其開啟。閥蓋內裝有脈沖閥彈簧和閥座，閥座上附有膜片。最頂端，裝有調節彈簧和螺釘，可旋動此螺釘，調整需要的工作壓力。閥門出廠時，主閥和脈沖閥都是關閉的，使用時，通過順時針方向旋轉調節螺釘，頂開脈沖閥。介質壓力經“”通道進入脈沖閥，然后進入“S”通道（虛線），推動活塞，使主閥開啟

19、，介質由A處流向B處。進入B處的介質，它的壓力通過“” 通道，到達膜片下的空間，膜片所承受的力，足以抵制調節彈簧的力時，膜片即向上移動，脈沖閥漸趨閉合，使流入B處的介質減少，壓力減低；反之，B處壓力過低，調節彈簧又壓開脈沖閥，使介質流量增加，B處壓力提高。這種正反兩方面的作用，使B處壓力恒定于一定誤差范圍之內。B處壓力是可以通過調節螺釘加以調節的。但一般減壓閥，進、出口壓力之差必須不小于1.5 kg/cm2。 同一種減壓閥，又有不同減壓壓力段。如公稱壓力Pg=16kg/cm2的減壓閥，就有2-3 kg/cm2、28 kg/cm2、711 kg/cm2三種減壓壓力段，使用時應根據不同要求加以選擇。壓力段的區別是用不同的彈簧來實現的。 這種減壓閥，體積小，開啟行程大，耐溫性能好，雖然制造難度高，比較嬌氣等缺點，仍然廣泛地用于蒸汽管路，也用于空氣和清凈液體管路。圖2-25 活塞式減壓閥1、閥體 2、閥蓋 3、活塞 4、汽缸 5、活塞環 6、主閥 7、主閥彈簧 8、主閥座 9、脈沖閥 10、脈沖閥閥座 11、脈沖閥彈簧 12、膜片 13、調節彈簧 14、調節螺釘 1