閘閥基礎知識及設計計算

c版2011年5月1PPT課件閘閥基礎知識及設計計算

c版2011年5月1PPT課件目錄第一部分：閘閥基礎知識，參數、典型結構及工作原理

1.1閥門的定義

1.2流體力學基本概念與術語

1.3閘閥結構特點

1.4閘閥類型

1.5閘閥用途第二部分：閘閥設計計算

2.1零件設計：

2.1.1閥座設計

閘閥基礎知識及設計計算2PPT課件目錄閘閥基礎知識及設計計算2PPT課件2.1.2閘板設計2.1.3閥體設計2.1.4閥蓋設計2.1.5閥桿設計2.1.6裝配設計2.2閘閥設計計算：2.2.1閘板厚度計算2.2.2閥體壁厚計算2.2.3密封比壓計算2.2.4閥桿操作力計算3PPT課件2.1.2閘板設計3PPT課件1.閥門基礎知、典型結構及工作原理1.1閥門的定義用來控制管道內介質的，具有可動的機械產品的總體（見GB/T21465-20082.1）閥門是在流體系統中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置。閥門是使配管和設備內的介質（液體、氣體、粉末）流動或停止、并能控制其流量的裝置。1.2流體力學基本概念與術語1.2.1.流動——物質在外力（如重力、離心力、壓差等）作用下，發生宏觀運動。1.2.2.流體——能夠流動的物質液體、氣體、粉末及兩相或三湘流動物質4PPT課件1.閥門基礎知、典型結構及工作原理4PPT課件液體可以發生形變，其形狀取決于所盛裝的容器的形狀，在理想狀態下，液體不可壓縮。氣體可以改變大小，在密閉的容器中氣體總是充滿容器空間，氣體可以壓縮。1.2.3.理想流體與實際流體：流動時沒有粘滯性的流體為理想流體，流動時有粘滯性的流體為實際流體。很顯然，理想流體并不存在，只是為了研究某些問題的方便而提出的假設。1.2.4.流體力學——研究流體平衡狀態規律的科學為流體靜力學，研究流體運動力學規律及其應用的科學為流體動力學，綜合稱流體力學。5PPT課件液體可以發生形變，其形狀取決于所盛裝的容器的形狀，在理想狀態1.2.5.粘度、密度與比容由于實際流體是有粘性的，必須考慮其造成的損失，故引入了粘度。在進行計算時常用到流體密度和比容等概念粘度——流體在流動時，在其分子間產生內摩擦的性質，稱為流體的粘性。流體的粘性與溫度有關，對于液體，溫度升高粘度減小，氣體溫度升高粘度增加。粘性的大小用粘度表示，粘度又分為運動粘度與動力粘度。運動粘度υ單位是m2/S，簡稱斯。動力粘度η單位是N?s/m2。或Pa.s（帕.秒）單位體（容）積物質的質量稱為密度，單位為“kg/m3。常用符號ρ表示。單位質量的物質所占有的容積稱為比容，用符號表示單位為“米3/千克(m3/kg)”。常用符號v表示。顯然，ρ=1/v比重：γ=ρg。國際單位為：N/m3或kN/m3。η=ρυ6PPT課件1.2.5.粘度、密度與比容6PPT課件1.2.6.壓力

壓力——液體單位面積上所受的垂直作用壓力稱為壓力。通常用P表示。常用單位有巴、帕斯卡、兆帕、大氣壓等。換算關系：1bar=105Pa=1.02kgf/cm2=0.1MPa。

1MPa=106Pa=10bar=10.2kgf/cm2絕對壓力、相對壓力和真空度以絕對零壓力作為基準所表示的壓力，稱為絕對壓力。以當地大氣壓力為基準所表示的壓力，稱為相對壓力。相對壓力也稱表壓力。相對壓力為負數時，工程上稱為真空度。真空度的大小以此負數的絕對值表示。絕對壓力、相對壓力與真空度的相互關系如下所示：7PPT課件1.2.6.壓力壓力——液體單位面積上所受的垂8PPT課件8PPT課件產生局部損失的原因是：流動斷面發生變化時，斷面流速分布發生急劇變化，并產生大量的旋渦。由于流體的粘性作用，旋渦中的部分能量轉變為熱能使流體升溫，從而消耗機械能。管道進口、管道的突縮、突擴部分、閥門、彎頭等管件部分均會發生局部阻力。局部損失與管長無關，只與局部管件有關局部阻力的分類：流向改變9PPT課件產生局部損失的原因是：流動斷面發生變化時，斷面流速分布發生急流向改變產生流阻10PPT課件流向改變產生流阻10PPT課件斷面改變產生流阻11PPT課件斷面改變產生流阻11PPT課件1.3閘閥結構特點1.3.1閥門的參數參數：代表閥門特征的一些數據或符號，稱為閥門的參數。如，口徑（規格），壓力（公稱壓力），溫度，介質，流量，材料，驅動方式等等。閥門口徑：一般用DN（mm）或NPS（in英寸”）表示，如DN50、DN100、DN600、8”、12”等。口徑是代表閥門名義尺寸的重要參數。公稱壓力（或壓力級）：一般用PN或磅級（CLASS）表示。如PN16、PN20、PN25、PN40、PN50、PN64、PN100、PN160、PN250、PN320、PN420；150Lb、300Lb、400Lb、600Lb、800Lb、900Lb、1500Lb、2500Lb、4500Lb等。公稱壓力或壓力級是代表閥門在規定溫度下承受介質工作壓力高低的重要參數。所有閥門都不應該在公稱壓力（或壓力級）規定的溫度壓力下使用。12PPT課件1.3閘閥結構特點1.3.1閥門的參數12PPT課件公稱壓力與壓力等級的對照關系13PPT課件公稱壓力與壓力等級的對照關系13PPT課件1.3.2閥門零件：1.3.2.1殼體——承壓件，將介質包圍在內的零件。如閥體、閥蓋等。閘板、閥桿也稱為承壓件。如閥門關閉時閘板受壓。閥桿處在介質內外，有時在頂端產生外漏。1.3.2.2內件——浸漬在介質內的零件。如閥座、閘板（閥瓣、蝶板、球體）閥桿、密封圈等等。1.3.2.3關閉件——截斷介質流動等零件，屬于內件。如，閥座、閘板（閥瓣、蝶板、球體）等。1.3.2.4密封面——關閉閥門時，相互接觸其封堵介質作用的平面或曲面。1.3.2.5密封副——形成密封面的一對零件。1.3.2.6動件——開關閥門時，產生運動實現密封的零件。如閘板（閥瓣、蝶板、球體）等。1.3.2.7靜件——開關閥門時，靜止不動，與運動部件接觸形成密封的零件。如，閥座。14PPT課件1.3.2閥門零件：1.3.2.1殼體——承壓件，將介質包圍1.3.2.8動密封——關閉件形成的密封。又稱主密封、內部密封或上下游密封。1.3.2.9靜密封——形成密封的零件之間不發生相對運動。如，閥體閥蓋之間的密封。又叫對外密封。1.3.2.10副密封——閥桿與閥蓋之間形成的密封。又稱上密封或倒密封。一般存在與閘閥、截止閥或節流閥結構。1.3.2.11密封種類——按照不同結構、不同原理對密封進行類別劃分。按結構分類，如，軟密封（非金屬密封副，如填料密封和墊片密封）、硬密封（金屬密封）或多層次復合密封。按密封原理分類有強制密封、自動密封或半自動密封等。閘閥典型結構見下圖，其殼體、內件、動件、靜件及密封形式如圖。15PPT課件1.3.2.8動密封——關閉件形成的密封。又稱主密封、內部密閘閥典型結構圖16PPT課件閘閥典型結構圖16PPT課件參考圖例：圖2球閥

圖3蝶閥

17PPT課件參考圖例：圖2球閥圖3蝶閥17PPT課件1.3.3密封——泄漏關系內漏——閥門關閉件之間產生的泄漏，又稱密封面泄漏或密封漏。一般是泄漏到下游管道內部。也有泄漏在外部，如安全閥及真空破壞閥等。外漏——介質泄漏到閥門殼體包圍以外的空間里。有填料泄漏、墊片泄漏及殼體表面泄漏等。18PPT課件1.3.3密封——泄漏關系內漏——閥門關閉件之間產生的泄漏，19PPT課件19PPT課件閥桿填料密封和上密封密封的作用:減緩介質對填料侵蝕。不意味著可以帶壓更換填料20PPT課件閥桿填料密封和上密封密封的作用:減緩介質對填料侵蝕。不意味著1.3.4墊片密封21PPT課件1.3.4墊片密封21PPT課件1.3.5密封原理強制密封、半自動密封22PPT課件1.3.5密封原理強制密封、半自動密封22PPT課件強制密封型式23PPT課件強制密封型式23PPT課件雙向強制密封閘板24PPT課件雙向強制密封閘板24PPT課件自動密封閘板25PPT課件自動密封閘板25PPT課件密封機理：塑性密封——非金屬墊片，在密封力作用下發生塑性變形。一般不能重復使用。彈性密封——金屬密封環，在密封力作用下發生彈性變形，密封環可以重復使用。26PPT課件密封機理：塑性密封——非金屬墊片，在密封力作用下發生塑性變形1.4閘閥類型1.4.1按閘板形狀分：楔式閘閥及平板閘閥圖4楔式閘閥

圖5平板閘閥

27PPT課件1.4閘閥類型1.4.1按閘板形狀分：楔式閘閥及平板閘閥圖41.4.2按閘閥開啟時閘板的動作方式分：明桿及暗桿閘閥圖6暗桿閘閥28PPT課件1.4.2按閘閥開啟時閘板的動作方式分：明桿及暗桿閘閥圖61.4.3按閘板數量分類：單閘板及雙閘板圖7平行式雙閘板

圖8楔式雙閘板

29PPT課件1.4.3按閘板數量分類：單閘板及雙閘板圖7平行式雙閘板1.4.4按閘板關緊時是否發生變形分：彈性閘閥和剛性閘閥（死閘板）圖9鋼性閘閥（DN50以下）

圖1、圖8均為彈性閘閥

30PPT課件1.4.4按閘板關緊時是否發生變形分：彈性閘閥和剛性閘閥（死1.5閘閥用途廣泛適用于石油化工、天然氣、電廠的水、蒸汽、油品等管路上作為接通或截斷介質的啟閉裝置。（視情況結合具體閘閥介紹）31PPT課件1.5閘閥用途廣泛適用于石油化工、天然氣、電廠的水、蒸汽、油2.閘閥設計計算2.1零件設計2.1.1閥座設計按閥座類型有：本體堆焊閥座、脹圈閥座、螺紋閥座、焊接閥座。形狀如下圖圖10本體堆焊閥座

圖11螺紋閥座

32PPT課件2.閘閥設計計算2.1零件設計圖10本體堆焊閥座圖1圖12焊接閥座脹圈閥座見圖9

33PPT課件圖12焊接閥座脹圈閥座見圖933PPT課件圖13螺紋閥座零件圖例

34PPT課件圖13螺紋閥座零件圖例34PPT課件螺紋閥座一般適用于PN10.0MPa以下，DN250以下。閥座的受力分析。閥座焊縫應校核。（參見附圖,閥座2圖例，閥座小于閥體通道；閥座焊縫直徑太小。二者都會造成閥座脫落失效）35PPT課件螺紋閥座一般適用于PN10.0MPa以下，DN250以下。3

圖14焊接閥座零件圖閥座密封面最小寬度：PN10.0MPa以下閥門，bmin≮4.5mmPN16.0MPa以上閥門，bmin≮7.0mm36PPT課件圖1閥座圈厚度計算dw=d*SQRT(Pmax/(100s)+1)+5S=0.03NPS+6.3*log(CLASS/100)式中，dw——閥座圈外徑mmd——通道內徑徑mmPmax——常溫最大工作壓力，kgf/cm2。s——許用應力，kgf/cm2。NPS——英制閥門規格。CLASS——壓力等級數值。對于8”——300Lb閥門d=203mmPmax=50kgf/cm2NPS=8則，S=3.246kgf/cm2dw=224mm37PPT課件閥座圈厚度計算dw=d*SQRT(Pmax/(100s)+1閥座圈高度計算：H=int（a*dO）+Δ式中，H——閥座圈高度，mma——系數150~300Lb，a=0.075600~900Lb，a=0.131500Lb，a=0.182000~2500Lb，a=0.23500Lb，a=0.25Δ——常數，mmΔ=0~8mm上例中，a=0.075do=224mm取，Δ=5則，H=22mm38PPT課件閥座圈高度計算：上例中，38PPT課件閥座樣圖尺寸確定39PPT課件閥座樣圖尺寸確定39PPT課件2.1.2閘板設計圖15中低壓閘板零件圖例

40PPT課件2.1.2閘板設計圖15中低壓閘板零件圖例40PPT課件圖16高壓閘板圖例

41PPT課件圖16高壓閘板圖例41PPT課件閘板設計原則

閘板楔角一般為3°~5°。3°適于低壓力級，閥體中部為橢圓結構。兩個設計原則：一是，密封面中徑相等原則：即閘板與閥座的密封面直徑相等。二是，閘板密封面設計要保證1/2~2/3寬度與閥座密封面相吻合。即，0.5832BM原則。BM為閘板密封面寬度。42PPT課件閘板設計原則閘板楔角一般為3°~5°。3°適于低壓力級，閥閘板密封面寬度一般取BM=bM+（4~8）mm即可。比壓計算bM已經滿足要求，BM取值太大造成浪費。太大，造成浪費。但應滿足標準要求的最小磨損余量。43PPT課件閘板密封面寬度一般取BM=bM+（4~8）mm即可。比壓計算閘板尺寸確定44PPT課件閘板尺寸確定44PPT課件閘板尺寸45PPT課件閘板尺寸45PPT課件2.1.3閥體設計圖18中低壓閥體設計圖例

46PPT課件2.1.3閥體設計圖18中低壓閥體設計圖例46PPT課件設計要點：閥體中腔內徑確定結構長度最小壁厚閥座開檔尺寸中法蘭閥體中心高47PPT課件設計要點：47PPT課件中腔內徑確定48PPT課件中腔內徑確定48PPT課件閥體尺寸確定49PPT課件閥體尺寸確定49PPT課件閥體尺寸50PPT課件閥體尺寸50PPT課件2.1.4閥蓋設計圖19閥蓋設計圖例51PPT課件2.1.4閥蓋設計圖19閥蓋設計圖例51PPT課件閥蓋設計要點連體支架或分體支架：DN200(NPS8”)以下，采用連體支架，DN250(NPS10”)以上，采用分體支架。閥蓋壁厚等于閥體壁厚閥蓋內腔高度應與閥體中心高結合分配，以滿足閥門開啟高度。上密封設計：本體堆焊，適用于通用閥門；上密封座設計，適用于石化閥門、電站閥門及其他重要閥門。上密封的作用。不得借助上密封帶壓更換填料。52PPT課件閥蓋設計要點52PPT課件閥蓋尺寸確定53PPT課件閥蓋尺寸確定53PPT課件閥蓋尺寸54PPT課件閥蓋尺寸54PPT課件上密封座55PPT課件上密封座55PPT課件軸承壓蓋尺寸56PPT課件軸承壓蓋尺寸56PPT課件填料壓套尺寸57PPT課件填料壓套尺寸57PPT課件填料壓板尺寸58PPT課件填料壓板尺寸58PPT課件閥桿螺母尺寸59PPT課件閥桿螺母尺寸59PPT課件手輪尺寸60PPT課件手輪尺寸60PPT課件活接螺栓尺寸61PPT課件活接螺栓尺寸61PPT課件推薦閘閥規格與活接螺栓62PPT課件推薦閘閥規格與活接螺栓62PPT課件2.1.5閥桿設計圖20閥桿設計圖例

63PPT課件2.1.5閥桿設計圖20閥桿設計圖例63PPT課件閥桿尺寸確定64PPT課件閥桿尺寸確定64PPT課件閥桿設計要點

閥桿強度以梯形螺紋根部最弱，拉斷試驗應在此除斷裂。即不允許閥桿斷在殼體內。梯形螺紋旋向應滿足順時針關閉閥門，逆時針開啟閥門的規定及常規習慣。滿足開啟高度需要。應與閥體、閥蓋、閘板、驅動螺母等相關零件計算，合理設計長度，包括梯形螺紋有效長度。65PPT課件閥桿設計要點閥桿強度以梯形螺紋根部最弱，拉斷試驗應在此閥桿尺寸計算66PPT課件閥桿尺寸計算66PPT課件2.1.6裝配設計圖21裝配順序圖例

67PPT課件2.1.6裝配設計圖21裝配順序圖例67PPT課件裝配尺寸鏈校核圖22裝配尺寸鏈校核68PPT課件裝配尺寸鏈校核圖22裝配尺寸鏈校核68PPT課件2.2閘閥設計計算：2.2.1閘板厚度計算按單閘板計算其最小厚度Hmin=SQRT｛(πβ11P*a2+β15P*d2/4)/[σ]｝式中，Hmin——單閘板最小厚度，mmβ11——系數β15——系數P——閥門工作壓力，kgf/cm2a——閘板彈性槽根部半徑，mmd——閥座密封面內徑，mm[σ]——材料許用應力，kgf/cm2閘板厚度H=2Hmin69PPT課件2.2閘閥設計計算：69PPT課件上例中，β11=0.427，β15=0.352P=50kgf/cm2a=67.5mmd=209mmt=1.5mm[σ]=980kgf/cm2則，計算結果，Hmin=23.5mmH=4770PPT課件上例中，70PPT課件2.2.2閥體壁厚計算

t=1.5*pd*0.9/([σ]-1.2P)式中,t——閥體計算壁厚,mmd——閥體計算內徑，mm[σ]——材料許用應力，kgf/cm2P——閥門工作壓力，kgf/cm2T=t+Ma+CF+SR式中,SR——特殊要求增加壁厚，mm71PPT課件2.2.2閥體壁厚計算

t=1.5*pd*0.9/([σ]-上例中，d=203mm[σ]=980kgf/cm2P=50kgf/cm2Ma=2.5mmCF=0mmSR=0則，T=17.3mm。圖紙取17.5mm。72PPT課件上例中，72PPT課件2.2.3閥座密封比壓計算設計原則：qmf<q<[q]q=qmf+（1+1/（1-μtgφ）)*(dm+bm)p/4/bm式中，q——閥座計算比壓，MPaqmf——密封必須比壓，MPa（見《閥門設計手冊》P427）μ——摩擦系數（0.3~0.5，用于水，取下限，用于蒸汽取上限）φ——閘板半角dm——閥座密封面內徑，mmbm——閥座密封面有效寬度，mmp——工作壓力，MPa73PPT課件2.2.3閥座密封比壓計算設計原則：73PPT課件上例中，dm=205bm=5.5φ=5°μ=0.35則，q=71.8MPaqmf=8.0MPa[q]=80MPa（見《閥門設計手冊》P428，焊STELLITE，HRc>40）q<[q]，合格74PPT課件上例中，74PPT課件2.2.4閥桿操作力計算閥桿操作力F=Fg+Fe+FsFg=πdshpu/10Fe=πds2P/400Fs=πd2Pμ/400式中，Fg——填料摩擦力，kgfFe——閥桿活塞效應力，kgfFs——密封面摩擦力，kgfds—閥桿直徑，mmh——填料函深度，mmpu——閥桿單位面積壓力與填料摩擦系數的積，kgf/cm2P——閥門工作壓力，kgf/cm2μ——摩擦系數（0.3~0.5，用于水，取下限，用于蒸汽取上限）75PPT課件2.2.4閥桿操作力計算閥桿操作力75PPT課件76PPT課件76PPT課件閥桿操作扭矩閥桿操作扭矩T=F*β/1000式中，T——閥桿操作扭矩，kgf-mβ——閥桿梯形螺紋系數，mm（見《閥門設計手冊》P446)

閥桿應力校核σ=F/A≤[σ]式中，σ——閥桿應力A——梯形螺紋根部面積，mm2[σ]——kgf/cm2A=πdt2/4dt——梯形螺紋根部直徑，mm77PPT課件閥桿操作扭矩閥桿操作扭矩77PPT課件在上例中，ds=36mmh=63mmdt=29mmβ=4.42mmpu=16kgf/cm2P=50kgf/cm278PPT課件在上例中，78PPT課件則，F=9110.7kgfFg=1140.0kgfFe=508.9kgfFs=746.1kgfσ=13.8kgf/cm2T=40.3kgf-mD=1000*40.3/2/45=447mm(兩人操作，用力45kgf)圖紙設計為450mm79PPT課件則，79PPT課件閘板受力分析剛性單閘板彈性閘板80PPT課件閘板受力分析剛性單閘板彈性閘板80PPT課件閥桿受力分析81PPT課件閥桿受力分析81PPT課件閥體閥座孔的加工

閥體閥座孔的加工閥座密封面的加工82PPT課件閥體閥座孔的加工閥體閥座孔的加工閥座密封面的加工82PPT閘板的加工：

83PPT課件閘板的加工：83PPT課件附圖：不好的閥座設計

閥座內徑小于通道直徑

84PPT課件附圖：不好的閥座設計閥座內徑小于通道直徑84PPT課件焊縫直徑太小85PPT課件焊縫直徑太小85PPT課件練習題一、參照設計。根據8”—300Lb例子，設計6”—300Lb閘閥。設計數據：閥體流道直徑，150mm閥體最小壁厚16mm閥桿直徑32mm結構長度403mm試確定：閥座、閘板閥體、閥蓋、閥桿主要設計尺寸二、繪制8”—300Lb閘閥閥座、閘板、閥體、閥蓋零件圖。86PPT課件練習題一、參照設計。根據8”—300Lb例子，設計6”—30閘閥基礎知識及設計計算

c版2011年5月87PPT課件閘閥基礎知識及設計計算

c版2011年5月1PPT課件目錄第一部分：閘閥基礎知識，參數、典型結構及工作原理

1.1閥門的定義

1.2流體力學基本概念與術語

1.3閘閥結構特點

1.4閘閥類型

1.5閘閥用途第二部分：閘閥設計計算

2.1零件設計：

2.1.1閥座設計

閘閥基礎知識及設計計算88PPT課件目錄閘閥基礎知識及設計計算2PPT課件2.1.2閘板設計2.1.3閥體設計2.1.4閥蓋設計2.1.5閥桿設計2.1.6裝配設計2.2閘閥設計計算：2.2.1閘板厚度計算2.2.2閥體壁厚計算2.2.3密封比壓計算2.2.4閥桿操作力計算89PPT課件2.1.2閘板設計3PPT課件1.閥門基礎知、典型結構及工作原理1.1閥門的定義用來控制管道內介質的，具有可動的機械產品的總體（見GB/T21465-20082.1）閥門是在流體系統中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置。閥門是使配管和設備內的介質（液體、氣體、粉末）流動或停止、并能控制其流量的裝置。1.2流體力學基本概念與術語1.2.1.流動——物質在外力（如重力、離心力、壓差等）作用下，發生宏觀運動。1.2.2.流體——能夠流動的物質液體、氣體、粉末及兩相或三湘流動物質90PPT課件1.閥門基礎知、典型結構及工作原理4PPT課件液體可以發生形變，其形狀取決于所盛裝的容器的形狀，在理想狀態下，液體不可壓縮。氣體可以改變大小，在密閉的容器中氣體總是充滿容器空間，氣體可以壓縮。1.2.3.理想流體與實際流體：流動時沒有粘滯性的流體為理想流體，流動時有粘滯性的流體為實際流體。很顯然，理想流體并不存在，只是為了研究某些問題的方便而提出的假設。1.2.4.流體力學——研究流體平衡狀態規律的科學為流體靜力學，研究流體運動力學規律及其應用的科學為流體動力學，綜合稱流體力學。91PPT課件液體可以發生形變，其形狀取決于所盛裝的容器的形狀，在理想狀態1.2.5.粘度、密度與比容由于實際流體是有粘性的，必須考慮其造成的損失，故引入了粘度。在進行計算時常用到流體密度和比容等概念粘度——流體在流動時，在其分子間產生內摩擦的性質，稱為流體的粘性。流體的粘性與溫度有關，對于液體，溫度升高粘度減小，氣體溫度升高粘度增加。粘性的大小用粘度表示，粘度又分為運動粘度與動力粘度。運動粘度υ單位是m2/S，簡稱斯。動力粘度η單位是N?s/m2。或Pa.s（帕.秒）單位體（容）積物質的質量稱為密度，單位為“kg/m3。常用符號ρ表示。單位質量的物質所占有的容積稱為比容，用符號表示單位為“米3/千克(m3/kg)”。常用符號v表示。顯然，ρ=1/v比重：γ=ρg。國際單位為：N/m3或kN/m3。η=ρυ92PPT課件1.2.5.粘度、密度與比容6PPT課件1.2.6.壓力

壓力——液體單位面積上所受的垂直作用壓力稱為壓力。通常用P表示。常用單位有巴、帕斯卡、兆帕、大氣壓等。換算關系：1bar=105Pa=1.02kgf/cm2=0.1MPa。

1MPa=106Pa=10bar=10.2kgf/cm2絕對壓力、相對壓力和真空度以絕對零壓力作為基準所表示的壓力，稱為絕對壓力。以當地大氣壓力為基準所表示的壓力，稱為相對壓力。相對壓力也稱表壓力。相對壓力為負數時，工程上稱為真空度。真空度的大小以此負數的絕對值表示。絕對壓力、相對壓力與真空度的相互關系如下所示：93PPT課件1.2.6.壓力壓力——液體單位面積上所受的垂94PPT課件8PPT課件產生局部損失的原因是：流動斷面發生變化時，斷面流速分布發生急劇變化，并產生大量的旋渦。由于流體的粘性作用，旋渦中的部分能量轉變為熱能使流體升溫，從而消耗機械能。管道進口、管道的突縮、突擴部分、閥門、彎頭等管件部分均會發生局部阻力。局部損失與管長無關，只與局部管件有關局部阻力的分類：流向改變95PPT課件產生局部損失的原因是：流動斷面發生變化時，斷面流速分布發生急流向改變產生流阻96PPT課件流向改變產生流阻10PPT課件斷面改變產生流阻97PPT課件斷面改變產生流阻11PPT課件1.3閘閥結構特點1.3.1閥門的參數參數：代表閥門特征的一些數據或符號，稱為閥門的參數。如，口徑（規格），壓力（公稱壓力），溫度，介質，流量，材料，驅動方式等等。閥門口徑：一般用DN（mm）或NPS（in英寸”）表示，如DN50、DN100、DN600、8”、12”等。口徑是代表閥門名義尺寸的重要參數。公稱壓力（或壓力級）：一般用PN或磅級（CLASS）表示。如PN16、PN20、PN25、PN40、PN50、PN64、PN100、PN160、PN250、PN320、PN420；150Lb、300Lb、400Lb、600Lb、800Lb、900Lb、1500Lb、2500Lb、4500Lb等。公稱壓力或壓力級是代表閥門在規定溫度下承受介質工作壓力高低的重要參數。所有閥門都不應該在公稱壓力（或壓力級）規定的溫度壓力下使用。98PPT課件1.3閘閥結構特點1.3.1閥門的參數12PPT課件公稱壓力與壓力等級的對照關系99PPT課件公稱壓力與壓力等級的對照關系13PPT課件1.3.2閥門零件：1.3.2.1殼體——承壓件，將介質包圍在內的零件。如閥體、閥蓋等。閘板、閥桿也稱為承壓件。如閥門關閉時閘板受壓。閥桿處在介質內外，有時在頂端產生外漏。1.3.2.2內件——浸漬在介質內的零件。如閥座、閘板（閥瓣、蝶板、球體）閥桿、密封圈等等。1.3.2.3關閉件——截斷介質流動等零件，屬于內件。如，閥座、閘板（閥瓣、蝶板、球體）等。1.3.2.4密封面——關閉閥門時，相互接觸其封堵介質作用的平面或曲面。1.3.2.5密封副——形成密封面的一對零件。1.3.2.6動件——開關閥門時，產生運動實現密封的零件。如閘板（閥瓣、蝶板、球體）等。1.3.2.7靜件——開關閥門時，靜止不動，與運動部件接觸形成密封的零件。如，閥座。100PPT課件1.3.2閥門零件：1.3.2.1殼體——承壓件，將介質包圍1.3.2.8動密封——關閉件形成的密封。又稱主密封、內部密封或上下游密封。1.3.2.9靜密封——形成密封的零件之間不發生相對運動。如，閥體閥蓋之間的密封。又叫對外密封。1.3.2.10副密封——閥桿與閥蓋之間形成的密封。又稱上密封或倒密封。一般存在與閘閥、截止閥或節流閥結構。1.3.2.11密封種類——按照不同結構、不同原理對密封進行類別劃分。按結構分類，如，軟密封（非金屬密封副，如填料密封和墊片密封）、硬密封（金屬密封）或多層次復合密封。按密封原理分類有強制密封、自動密封或半自動密封等。閘閥典型結構見下圖，其殼體、內件、動件、靜件及密封形式如圖。101PPT課件1.3.2.8動密封——關閉件形成的密封。又稱主密封、內部密閘閥典型結構圖102PPT課件閘閥典型結構圖16PPT課件參考圖例：圖2球閥

圖3蝶閥

103PPT課件參考圖例：圖2球閥圖3蝶閥17PPT課件1.3.3密封——泄漏關系內漏——閥門關閉件之間產生的泄漏，又稱密封面泄漏或密封漏。一般是泄漏到下游管道內部。也有泄漏在外部，如安全閥及真空破壞閥等。外漏——介質泄漏到閥門殼體包圍以外的空間里。有填料泄漏、墊片泄漏及殼體表面泄漏等。104PPT課件1.3.3密封——泄漏關系內漏——閥門關閉件之間產生的泄漏，105PPT課件19PPT課件閥桿填料密封和上密封密封的作用:減緩介質對填料侵蝕。不意味著可以帶壓更換填料106PPT課件閥桿填料密封和上密封密封的作用:減緩介質對填料侵蝕。不意味著1.3.4墊片密封107PPT課件1.3.4墊片密封21PPT課件1.3.5密封原理強制密封、半自動密封108PPT課件1.3.5密封原理強制密封、半自動密封22PPT課件強制密封型式109PPT課件強制密封型式23PPT課件雙向強制密封閘板110PPT課件雙向強制密封閘板24PPT課件自動密封閘板111PPT課件自動密封閘板25PPT課件密封機理：塑性密封——非金屬墊片，在密封力作用下發生塑性變形。一般不能重復使用。彈性密封——金屬密封環，在密封力作用下發生彈性變形，密封環可以重復使用。112PPT課件密封機理：塑性密封——非金屬墊片，在密封力作用下發生塑性變形1.4閘閥類型1.4.1按閘板形狀分：楔式閘閥及平板閘閥圖4楔式閘閥

圖5平板閘閥

113PPT課件1.4閘閥類型1.4.1按閘板形狀分：楔式閘閥及平板閘閥圖41.4.2按閘閥開啟時閘板的動作方式分：明桿及暗桿閘閥圖6暗桿閘閥114PPT課件1.4.2按閘閥開啟時閘板的動作方式分：明桿及暗桿閘閥圖61.4.3按閘板數量分類：單閘板及雙閘板圖7平行式雙閘板

圖8楔式雙閘板

115PPT課件1.4.3按閘板數量分類：單閘板及雙閘板圖7平行式雙閘板1.4.4按閘板關緊時是否發生變形分：彈性閘閥和剛性閘閥（死閘板）圖9鋼性閘閥（DN50以下）

圖1、圖8均為彈性閘閥

116PPT課件1.4.4按閘板關緊時是否發生變形分：彈性閘閥和剛性閘閥（死1.5閘閥用途廣泛適用于石油化工、天然氣、電廠的水、蒸汽、油品等管路上作為接通或截斷介質的啟閉裝置。（視情況結合具體閘閥介紹）117PPT課件1.5閘閥用途廣泛適用于石油化工、天然氣、電廠的水、蒸汽、油2.閘閥設計計算2.1零件設計2.1.1閥座設計按閥座類型有：本體堆焊閥座、脹圈閥座、螺紋閥座、焊接閥座。形狀如下圖圖10本體堆焊閥座

圖11螺紋閥座

118PPT課件2.閘閥設計計算2.1零件設計圖10本體堆焊閥座圖1圖12焊接閥座脹圈閥座見圖9

119PPT課件圖12焊接閥座脹圈閥座見圖933PPT課件圖13螺紋閥座零件圖例

120PPT課件圖13螺紋閥座零件圖例34PPT課件螺紋閥座一般適用于PN10.0MPa以下，DN250以下。閥座的受力分析。閥座焊縫應校核。（參見附圖,閥座2圖例，閥座小于閥體通道；閥座焊縫直徑太小。二者都會造成閥座脫落失效）121PPT課件螺紋閥座一般適用于PN10.0MPa以下，DN250以下。3

圖14焊接閥座零件圖閥座密封面最小寬度：PN10.0MPa以下閥門，bmin≮4.5mmPN16.0MPa以上閥門，bmin≮7.0mm122PPT課件圖1閥座圈厚度計算dw=d*SQRT(Pmax/(100s)+1)+5S=0.03NPS+6.3*log(CLASS/100)式中，dw——閥座圈外徑mmd——通道內徑徑mmPmax——常溫最大工作壓力，kgf/cm2。s——許用應力，kgf/cm2。NPS——英制閥門規格。CLASS——壓力等級數值。對于8”——300Lb閥門d=203mmPmax=50kgf/cm2NPS=8則，S=3.246kgf/cm2dw=224mm123PPT課件閥座圈厚度計算dw=d*SQRT(Pmax/(100s)+1閥座圈高度計算：H=int（a*dO）+Δ式中，H——閥座圈高度，mma——系數150~300Lb，a=0.075600~900Lb，a=0.131500Lb，a=0.182000~2500Lb，a=0.23500Lb，a=0.25Δ——常數，mmΔ=0~8mm上例中，a=0.075do=224mm取，Δ=5則，H=22mm124PPT課件閥座圈高度計算：上例中，38PPT課件閥座樣圖尺寸確定125PPT課件閥座樣圖尺寸確定39PPT課件2.1.2閘板設計圖15中低壓閘板零件圖例

126PPT課件2.1.2閘板設計圖15中低壓閘板零件圖例40PPT課件圖16高壓閘板圖例

127PPT課件圖16高壓閘板圖例41PPT課件閘板設計原則

閘板楔角一般為3°~5°。3°適于低壓力級，閥體中部為橢圓結構。兩個設計原則：一是，密封面中徑相等原則：即閘板與閥座的密封面直徑相等。二是，閘板密封面設計要保證1/2~2/3寬度與閥座密封面相吻合。即，0.5832BM原則。BM為閘板密封面寬度。128PPT課件閘板設計原則閘板楔角一般為3°~5°。3°適于低壓力級，閥閘板密封面寬度一般取BM=bM+（4~8）mm即可。比壓計算bM已經滿足要求，BM取值太大造成浪費。太大，造成浪費。但應滿足標準要求的最小磨損余量。129PPT課件閘板密封面寬度一般取BM=bM+（4~8）mm即可。比壓計算閘板尺寸確定130PPT課件閘板尺寸確定44PPT課件閘板尺寸131PPT課件閘板尺寸45PPT課件2.1.3閥體設計圖18中低壓閥體設計圖例

132PPT課件2.1.3閥體設計圖18中低壓閥體設計圖例46PPT課件設計要點：閥體中腔內徑確定結構長度最小壁厚閥座開檔尺寸中法蘭閥體中心高133PPT課件設計要點：47PPT課件中腔內徑確定134PPT課件中腔內徑確定48PPT課件閥體尺寸確定135PPT課件閥體尺寸確定49PPT課件閥體尺寸136PPT課件閥體尺寸50PPT課件2.1.4閥蓋設計圖19閥蓋設計圖例137PPT課件2.1.4閥蓋設計圖19閥蓋設計圖例51PPT課件閥蓋設計要點連體支架或分體支架：DN200(NPS8”)以下，采用連體支架，DN250(NPS10”)以上，采用分體支架。閥蓋壁厚等于閥體壁厚閥蓋內腔高度應與閥體中心高結合分配，以滿足閥門開啟高度。上密封設計：本體堆焊，適用于通用閥門；上密封座設計，適用于石化閥門、電站閥門及其他重要閥門。上密封的作用。不得借助上密封帶壓更換填料。138PPT課件閥蓋設計要點52PPT課件閥蓋尺寸確定139PPT課件閥蓋尺寸確定53PPT課件閥蓋尺寸140PPT課件閥蓋尺寸54PPT課件上密封座141PPT課件上密封座55PPT課件軸承壓蓋尺寸142PPT課件軸承壓蓋尺寸56PPT課件填料壓套尺寸143PPT課件填料壓套尺寸57PPT課件填料壓板尺寸144PPT課件填料壓板尺寸58PPT課件閥桿螺母尺寸145PPT課件閥桿螺母尺寸59PPT課件手輪尺寸146PPT課件手輪尺寸60PPT課件活接螺栓尺寸147PPT課件活接螺栓尺寸61PPT課件推薦閘閥規格與活接螺栓148PPT課件推薦閘閥規格與活接螺栓62PPT課件2.1.5閥桿設計圖20閥桿設計圖例

149PPT課件2.1.5閥桿設計圖20閥桿設計圖例63PPT課件閥桿尺寸確定150PPT課件閥桿尺寸確定64PPT課件閥桿設計要點

閥桿強度以梯形螺紋根部最弱，拉斷試驗應在此除斷裂。即不允許閥桿斷在殼體內。梯形螺紋旋向應滿足順時針關閉閥門，逆時針開啟閥門的規定及常規習慣。滿足開啟高度需要。應與閥體、閥蓋、閘板、驅動螺母等相關零件計算，合理設計長度，包括梯形螺紋有效長度。151PPT課件閥桿設計要點閥桿強度以梯形螺紋根部最弱，拉斷試驗應在此閥桿尺寸計算152PPT課件閥桿尺寸計算66PPT課件2.1.6裝配設計圖21裝配順序圖例

153PPT課件2.1.6裝配設計圖21裝配順序圖例67PPT課件裝配尺寸鏈校核圖22裝配尺寸鏈校核154PPT課件裝配尺寸鏈校核圖22裝配尺寸鏈校核68PPT課件2.2閘閥設計計算：2.2.1閘板厚度計算按單閘板計算其最小厚度Hmin=SQRT｛(πβ11P*a2+β15P*d2/4)/[σ]｝式中，Hmin——單閘板最小厚度，mmβ11——系數β15——系數P——閥門工作壓力，kgf/cm2a——閘板彈性槽根部半徑，mmd——閥座密封面內徑，mm[σ]——材料許用應力，kgf/cm2閘板厚度H=2Hmin155PPT課件2.2閘閥設計計算：69PPT課件上例中，β11=0.427，β15=0.352P=50kgf/cm2a=67.5mmd=209mmt=1.5mm[σ]=980kgf/cm2則，計算結果，Hmin=23.5mmH=47156PPT課件上例中，70PPT課件2.2.2閥體壁厚計算

t=1.5*pd*0.9/([σ]-1.2P)式中,t—