阀门与密封课件.ppt

1、阀门与密封课件前言z一、本课程学习对大家很重要z二、本课为必修课z三、考试形式为笔试z四、学习态度很重要z五、内容：主要分为2部分：阀门部分（主要包括阀门的选型、阀门结构及其驱动装置）；密封部分（密封机理、动密封、静密封等）。First chapter 阀门设计、选用基础z 阀门是一种管路附件，控制流体运动的机械。利用阀门可以接通或切断管道中的流体，调节系统中的流量、流速、压力、温度，控制或改变介质的流动方向以及系统的安全保护等。z 阀门广泛应用于石油化工、冶金、水利水电、造船、核工业等领域。随着经济和科学技术的发展，对阀门的品种、规格、材料等的要求也越来越高。First chapter 阀门

2、设计、选用基础 z 1.1 阀门分类阀门分类 z 1.2 公称通径、公称压力、试验压力公称通径、公称压力、试验压力z 1.3 阀门的温度表阀门的温度表z 1.4 阀门材料选用阀门材料选用z 1.5 阀门的流体阻力损失阀门的流体阻力损失z 1.6 常见问题常见问题First chapter 阀门设计、选用基础z 1.1 1.1 阀门的分类阀门的分类z 一、按用途分：z安全阀类：疏水阀。阀、分离或混合介质。分配分流阀类：用于分配、质倒流。止回阀类：用于阻止介阀等。调节阀、节流阀、减压。节介质的流量、压力等调节阀类：主要用于调等。闸阀、截止阀、隔膜阀断和接通介质流。截断阀类：主要用于截First c

3、hapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础z 二、按压力分类z 真空阀 工作压力低于标准大气压z 低压阀 z 中压阀z 高压阀z 超高压阀 2/16cmkgfPg 2/6425cmkgfPg2/800100cmkgfPg2/1000cmkgfPg First chapter 阀门设计、选

4、用基础z三、按工作温度分类z高温阀 z中温阀z常温阀z低温阀z四、 其他分类方法：z 材料、 驱动方式、使用特点等。450tCtC12030CtC450120Ct30First chapter 阀门设计、选用基础1.1.2 2 公称通径、工程压力、试验压力公称通径、工程压力、试验压力1.1.工程通径工程通径 指阀门与管道连接处通道的名义直径。Dg。多数情况下， Dg即连接处通道的实际直径。2.2.2. 2. 工程压力工程压力 指阀门在基准温度下允许的最大工作压力，Pg 其值要符合GB104870 规定。3.3. 强度试验压力 指对阀门进行水压强度和材料紧密性检验用的压力。Pz4.4. 密封试验

5、压力 指对阀门密封面密封程度进行检验的压力。试验介质、试验方法和允许泄漏量由技术条件规定。对一般阀门，密封试验压力等于工程压力，试验介质用水。 5.5. First chapter 阀门设计、选用基础z1.1.3 3 阀门的温压表阀门的温压表z 当阀门工作温度超过工程压力的基础温度时，其最大工作压力必须降低。阀门的工作温度和相应的最大工作压力变化表简称温压表。是阀门设计和选用的基础z1.1.4 4 材料选用材料选用z1. 1. 体、盖材料的选用体、盖材料的选用z体、盖是阀门的主要受压零件，并承受 介质的温度、腐蚀、管道和阀杆的附加作用力的影响。所用材料应具有足够的强度和韧性、良好的工艺性并耐介

6、质的腐蚀。First chapter 阀门设计、选用基础z2. 密封面材料的选用密封面材料的选用z 密封面材料是保证阀门密封性能的关键因素之一。z 要求： z 在介质压力、温度作用下具有一定强度； 耐介质腐蚀；工艺性好。对于密封面间有相对运动的阀类，还要求耐擦伤性能好，摩擦系数小，耐磨损。对受高速介质冲刷的阀门，还要求抗冲蚀能力强。对于高温和低温阀门，还要求良好的热稳定性和与相接基体材料相近的线胀系数。z 为了提高抗擦伤性能，两个密封面应具有一定硬度差。First chapter 阀门设计、选用基础z3. 阀杆材料的选用和表面处理阀杆材料的选用和表面处理z 阀杆是阀门中的重要受力零件，阀杆材料

7、必须具有足够的强度和韧性，能耐介质、大气及填料的腐蚀，耐擦伤，工艺性好。为了提高阀杆表面耐腐蚀耐擦伤性能，一般应对其进行表面强化处理。z4. 紧固件材料的选用紧固件材料的选用z 填料的功用是保证阀杆与阀盖间的密封。对它的要求是： 密封性好； 在介质的压力和温度作用下应具有一定强度和弹性；热稳定性好，不易烧失；不易老化； 耐介质腐蚀；对阀杆的腐蚀小；摩擦系数小且不易擦伤阀杆。First chapter 阀门设计、选用基础z5. 阀门的流体阻力损失阀门的流体阻力损失z 流体通过阀门时，其阻力损失以阀门前后的流体压力降 表示。z 对于紊流流态的液体：p22/102cmkgfrgvpFirst cha

8、pter 阀门设计、选用基础z6. 常见问题常见问题z 阀门在使用中常见的问题有泄漏、 腐蚀、擦伤、振动和噪声等。z A 泄漏： 内部泄漏和外部泄漏z 外部泄漏：常见于填料箱和法兰连接部位。z 泄漏原因： 填料的品种或质量不合要求： 结构尺寸不合理；阀杆表面腐蚀或擦伤； 密封形式和垫片品种选用不当； 垫片及紧固件材料不合要求； 法兰刚性不够； 管道配置不合理， 使连接处产生过大的附加应力。First chapter 阀门设计、选用基础zB 内部泄漏： 密封面损坏是发生内部泄漏的主要原因。阀体刚性不足和密封圈连接不好也会造成泄漏。防止泄漏的主要途径是合理选用密封面材料，改进密封结构，以提高密封面

9、的寿命。z常见方法：腐蚀、 冲蚀、擦伤、振动和噪声。First chapter 阀门设计、选用基础z 温控阀：温控阀：z 温控阀特点z (1) 温控阀是一种全自动的流体温度流量控制装置。属于典型的自力式调节器。它的作用是将两个温度不同的流体分别通入阀腔，通过温控阀内件自动调节两者的流量,使出口温度保持恒定，而无需外加驱动和控制装置。z (2) 温控阀采用机械原理，集感应机构、放大机构、执行机构、反馈机构、定值机构于一体。它改变了传统的热工控制温度、流量的控制方法，避免了热工控制中参数测点较多、维护量较大的缺点。First chapter 阀门设计、选用基础First chapter 阀门设计、

10、选用基础First chapter 阀门设计、选用基础1.感温包 2.感温介质 3.隔膜 4.橡胶塞 5.上压板 6.套筒 7.大弹簧组8. 固定盘 9.阀杆 10.拉杆 11.下压板 12.小弹簧组 13.调节套筒 14.螺母First chapter 阀门设计、选用基础z 阀的初始处于冷流体通道2关闭状态，因而热流体首先由通道1进入阀腔，使感温介质受热膨胀，推动阀杆及调节套筒向下运动，从而使冷流体通道2开启，同时部分关闭热流体通道。冷流体由通道2进入，与热流体在阀腔内混合由通道3流出。由于出口流体温度变化使阀杆和调节套筒不断上下运动，调节冷热流体的流量，直到达到预定温度。First cha

11、pter 阀门设计、选用基础z 温控阀能够满足多数流体的温度控制要求。它是利用石蜡等感温介质在相变温度范围内具有大膨胀率的特性，使执行机构通过协调运动来控制通道3流体的温度，并且靠调节套筒的开度大小调节冷热流体的流量增减。调节套筒开度的大小是由感温包通过阀杆的行程来控制的。所以说，感温包既是流体的感温元件，又是阀门的驱动元件。在运行过程中，阀杆通过不断地调整位置来对温度进行精确控制。可靠的非平坦的结构使得温控阀不容易被压力的变化和突然的扰动所影响，确保系统在一个比较宽的操作范围内保持恒定的温度。First chapter 阀门设计、选用基础h(mm) t()First chapter 阀门设计

12、、选用基础z 在温控阀中，感温介质的能量转换效率越高，调节精度就越稳定。z 感温介质的种类感温介质的种类z 相变型相变型z (1) 金属相变型形状记忆合金感温介质。 z (2) 固液相变型石蜡膨胀感温介质。z (3) 液气相变型低沸点汽化膨胀型感温介质。First chapter 阀门设计、选用基础z 非相变型非相变型z (1) 纯液态受热膨胀型感温介质，如甲醇、甘油、硅油。z (2) 纯气体膨胀型感温介质，如氯气。z (3) 纯固态膨胀型感温介质，如双金属片。z 双金属片是用两个以上不同膨胀系数的金属或 合金焊接而成。当温度变化时，它改变形状，输出力、力矩或是位移。由于它受热而起作用，更正确

13、地应称为热双金属。平常用片状的较多，也有用条、棍和丝各种形状。First chapter 阀门设计、选用基础z对热双金属有如下性能要求：z(a) 两种材料的热膨胀系数差异要大；z(b) 具有一定的弹性模数；z(c) 冷轧后要具有一定的弹性及表面硬度；z(d) 要有一定的导电率。First chapter 阀门设计、选用基础z 除此之外，尚有韧性、冶金稳定性、各种温度下的强度、焊接性和耐腐蚀性。等z 根据热力学原理分析可知，相同质量的感温材料，在相变点吸热量远大于比热热量。因此，相变型感温介质的热转换效率较高。在相变点附近，感温材料有一个体积急骤膨胀的过程。而非相变型元件的热转换效率较低，热膨胀

14、体积小，为达到一定的膨胀体积，感温包需设计得较大。但可用的感温范围广，控温比例带宽。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 闸阀闸阀一、概述 闸阀属于切断阀类，主要用于控制管路的通断，但实际使用部门，也常用于不精确地调节流量，由于闸阀对各种大小口径，、高低压力都能适用，密封可靠，因而应用非常广泛。1.特点： 它的关闭件（闸板）沿流道中心线的垂直方向作直线运动来完成阀门的启闭。Chapter 2 阀门结构及驱动装置 优点是流阻损失小，结构长度小，对管路中介质的流向没有限制，主要缺点是启闭行程大，启闭时间长，且在启闭过程中密封面之间有相对摩擦易引起擦伤。高度尺寸大，双密封副，加工困难。应用场合：

15、应用场合： 多用于中低压大口径的场合。2. 分类：按闸板的形式不同分类：楔式闸阀：楔式闸阀： 阀座密封面不垂直管道中心线而是有一定的倾角因而闸板呈楔形，并靠此楔角在阀杆轴向力作用下密封面间获得比压。Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 闸板的楔角不能任意选取，而必须在若干规定的角度中选取，通常闸板的半楔角为5 度或2.52度。（1：12或1：20）z 通常通常：楔角越小可以在密封面间获得越大的密封比压。对于工作温度较高的情况，选取楔角要大些，以防由于阀体、阀板的受热不均匀而造成闸板的楔死 z 通常又分为单、双闸板 z 单闸板单闸板结构简单，但是楔角的加

16、工精度要求高，且易产生“楔死”现象 。z 通常采用弹性闸板结构，在闸板中间开弹性槽，使闸板具有一定的弹性变形能力。z Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 楔式双闸板是由两块板活动连接而成，可以自由调节楔角。达到与阀座良好的密封，所以对楔角加工精度要求低，且不易发生楔死，但结构复杂。Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z平行式闸阀：平行式闸阀：z闸板的两密封面平行，阀座密封面垂直于管道中心线，平行闸板又分为单闸板和双闸板。单闸板不能靠阀杆施加的轴向力在密封面上形成比压，只能靠介质作用力来密封，多用于低压大口径场合。双闸板由两块板组合而成，并装有弹簧或

17、楔块，以形成密封面间的比压。Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z按阀杆的工作特点分类：按阀杆的工作特点分类：z升降杆（眀杆）闸阀和旋转杆（暗杆）闸升降杆（眀杆）闸阀和旋转杆（暗杆）闸阀阀。 z 阀杆螺纹在阀盖上部，通过阀杆螺母旋转，使阀杆作升降运动来实现阀门的启闭。明杆式闸阀明杆式闸阀由于其螺母及螺纹部分均在阀体外部，不与介质接触，也便于润滑。同时开启程度可以由阀杆螺纹部分Chapter 2 阀门结构及驱动装置z伸出的长度明显观察出来，比较直观而利于操作，所以应用广泛，但它使得本来高度较大的闸阀需要更高的操作空间。

18、Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 暗杆式闸阀暗杆式闸阀是指阀杆螺母固定在闸板上，通过阀杆的旋转使螺母带动闸板作升降运动来完成启闭。暗杆闸阀由于螺母及螺纹部分均在阀体内而易受介质腐蚀，且螺纹部分无法 进行润滑，其 开启程度不能由阀杆位置直观显示，而必须另设指示装置。但由于阀杆不作升降运动，因而所需操作空间小，适于位置有限、管路密集的场合，如船舶、地下管道等。Chapter 2 阀门结构及驱动装置暗杆式闸阀Chapter 2 阀门结构及驱动装置 法兰闸阀Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 铸钢平板闸阀Chap

19、ter 2 阀门结构及驱动装置z 丝口闸阀Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 闸阀闸阀结构特点： 传统闸阀传统闸阀密封结构存在无弹性，单闸板密封，密封面容易擦伤、咬坏泄漏，又因为铸钢件阀体阀板内应力没有完全消除，在使用过程中，由于时间和温差的影响，阀体和闸板密封面会在本身应力作用下变形，一旦变形，楔式闸板封圈面与阀座封圈面就不可能完全吻合，产生缝隙，密封达不到要求。 闸阀闸阀的闸板采用弹性结构，闸板两面中央周围带有规定弹性槽，闸板具有一定弹性，在使用过程中，阀座两端封圈而楔式闸板封圈面变形，不能完全吻合时，可通过闸板弹性槽起到调节吻合密封作用，达到密

20、封，彻底解决了传统闸阀闸阀结构存在的弊病。 Chapter 2 阀门结构及驱动装置z闸阀结构：闸阀结构：z阀体、阀盖、阀杆、z支架、闸板、阀杆z螺母、密封填料z及驱动装置等。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 阀体底部开有螺孔，用于出厂前进行密封性试验，以及清理排除积存在阀腔内的污垢。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z阀体：阀体：z通常为铸造，由于形状复杂，对中小型阀体多采用精密铸造。z阀座两密封面间沿通道中心线的距离称为档宽档宽。它应略小于闸板中心相应的厚度尺寸，以使得当密封面有一定程度磨损，闸板关闭位置下移时，仍能保证密封面的良好接触。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z

21、阀体表面应铸有工称压力和公称直径数值。z 阀体与阀盖连接的法兰称中法兰中法兰，中法兰上表面至阀体通道中线的距离称中心高，其数值应考虑当闸板提升至其密封面下缘离开阀座密封面上缘时，阀杆头部的上密封锥面与阀盖上的下密封面刚刚接触保持一定距离。z闸阀外形尺寸Chapter 2 阀门结构及驱动装置z阀盖：阀盖：z 与阀体大多为法兰法兰连接，也有螺纹连接，卡箍连接和内压自紧密封的连接，阀盖上部有填料函，支架也设在阀盖上或阀盖铸成一体，支架的方向应设计成与阀体通道方向应设计成与阀体通道方向正交。方向正交。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z阀盖上部常开有螺孔，其作用是在进行密作用是在进行密封或强度试验

22、时，排放腔内残留的空气封或强度试验时，排放腔内残留的空气。z填料密封填料密封z常用石棉纤维编织的方形截面填料。为改善其性质可以加入油浸，石墨粉。玻璃纤维、金属丝等，成型填料主要是聚四氟乙烯，近年来柔性石墨填料及碳纤维填料得到了广泛的采用。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 填料函底面有平底和锥形两种，石棉填料一般用锥形底，以获得对阀杆的较大密封压力，成型填料，柔性石墨填料则采用平底。z 填料是靠压紧螺母或压盖来产生压紧力的，填料压盖有整体和分离两种，Chapter 2 阀门结构及驱动装置z填料层高度较大时，中间 可以加有金属垫片以使得压紧力分布均匀，在重要的或有害介质的场合，填料层中间还

23、可以设引漏管。z阀杆及阀杆螺母阀杆及阀杆螺母z 明杆闸阀其螺纹在阀杆上部，传动螺纹可采用方形或梯形，暗杆闸阀则螺纹在阀杆的下部，阀杆的非螺纹部分由于与Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 填料摩擦及受填料腐蚀，因而要进行表面处理，或采用合金钢材料。以提高其耐磨和抗腐蚀性能，为保证手轮顺时针旋转闸阀为关闭关闭行程行程，故明杆闸阀阀杆螺纹为左旋螺纹为左旋。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 明杆闸阀的阀杆螺母装于支架上，由手轮或驱动装置带动其旋转，螺母有轴向限位，对于大扭矩情况还可以装设止推轴承。螺母的材料多为铜合金，暗杆闸阀的螺母多装于闸板的T形槽内，阀杆与手轮固定连接一起旋转。z闸板

24、闸板z 闸板属双重密封，即有两对密封副，闸板两侧都有密封面，闸板的密封面宽度闸板的密封面宽度应大于大于阀座密封面宽度阀座密封面宽度，且通常硬度也应不小于阀座密封面。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 由于在关闭和开启过程中闸板与阀座密封面间有相对摩擦（主要在出口侧），故密封面应采用耐磨材料。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z注意事项：z1. 设计楔式闸板的全关位置，应是其密封面的下缘与阀座密封面下缘对齐。z2.平行双闸板，在二块闸板的内侧各有一个斜面，而在阀杆上装有顶楔或在中腔底部装有顶楔，在轴向力作用下，通过斜面将二闸板撑开而达到密封。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z3.

25、闸板通过T形槽与阀杆相连接，并可以在通道轴线方向平行移动，从而在关闭时，在介质力作用下，使闸板压紧出口侧。z4. 闸板左右两端开有导槽，嵌于阀体的导轨内，起导向作用。弹性闸板中间开有弹性槽，它可以整铸，切削加工或由二半通过心轴焊接形成，而使闸板具有较好的弹性变形能力。Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z闸阀的密封闸阀的密封z 按照闸阀的两对密封副的工作状况不同，所起的密封作用不同，以及形成密封比压的作用力的来源不同，闸阀具有几种不同性质的密封。z1. 自动密封自动密封z完全依靠介质作用于闸板上的力，使闸板压紧阀座出口端密封面上，并造成足够的密封比压，达

26、到密封的目的。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z显然在自动密封情况下，在进口端密封副是不能密封的，在闸阀关闭后，介质仍将进入中腔。z能否形成自动密封，不仅与介质压力介质压力 有关，而且还与闸阀的口径即闸板的受压面积受压面积有关，因而，多用于大通径闸阀，因为这时闸板受到较大的介质力，易于在出口密封面上获得密封的必需比压。 自动密封在无介质或者介质处于静止状态时，不能Chapter 2 阀门结构及驱动装置z达到密封，而且当介质压力产生波动时也不能保证密封，因而不适用于密封要求严格的重要的场合。z 实际使用中，自动密封主要是单平板闸阀。而大多数情况是部分地依靠介质作用力，部分由阀杆作用力而共同

27、在出口端形成密封，这种性质的密封称作半自动密封半自动密封Chapter 2 阀门结构及驱动装置z2. 单面强制密封单面强制密封z 完全依靠阀杆的作用力，就能在出口端密封面上形成足够的密封比压达到密封，当然在介质力作用下，出口密封面间比压会进一步增大，但单面强制密封要求即使不考虑介质的作用力，或介质压力在0到工作压力之间任意值时，出口端都能保持密封。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z注意事项： z 闸阀的密封副设计都是对称的，因而，由于阀杆的作用力，在进口与出口密封上应形成相同的密封比压。但由于介质力的作用，使进口端密封副间的比压减小而出口端比压增大，因而对于单面强制密封，阀杆的作用力只能

28、保证出口端具有足够密封比压，而进口端是不能保证密封的。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 对于一般工业系统中，单面强制密封已能满足要求，因而它是一种广泛的密封，通常的设计计算也大多按这种性质的密封来进行。z3. 双面强制密封z 依靠阀杆作用力，使得在进出口密封副都能形成密封必需比压，即使在介质力的作用下，仍能使不仅出口端而且进口端都能达到密封，即在考虑介质作用力对进口端密封副间比压的减小作用后，使其仍具有足够的密封必需比压。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z双面强制密封要求较大的阀杆力，而且对阀座特别是出口端密封面上可能造成很大的作用力，因而对各种零件的强度、刚度、加工精度、材料性

29、能有较高的要求，并且也使得尺寸较大，因而只用于对密封要求非常严格，十分重要的场合。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 闸板和阀体的设计计算：闸板和阀体的设计计算：z 这里着重讨论有关闸板及阀体密封面设计的问题，主要讨论高中压阀门的堆焊密封面设计。z （1） 密封面宽度的确定z 密封面宽度是由它的压紧力大小来确定的，但密封面的受压面积还与密封面直径有关。z （a） 阀座密封面的内径 z 对于堆焊密封面，考虑堆焊及加工工艺要求mnDmmDDmn)65( Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 阀座通道直径z 对于镶嵌密封面z 密封面直径增大，将使闸板受介质压力的面积增大，从而使密封面受力增

30、大，因而在可能条件下，应尽量使其减小。z （b） 阀座密封面宽度 的确定 DmmDDmn)42( mbChapter 2 阀门结构及驱动装置z 作用在出口阀座密封面上的比压z 由此式来确定阀座密封面的宽度z 阀座密封面的内径z 阀座密封面的宽度z 出口密封面上的总作用力，它的数值与闸阀的密封性质有关，按单面强制密封，则kq)(cymmmnmzkbbDQqmbmnDmbmzQChapter 2 阀门结构及驱动装置z 计算中，按密封面是在平均直径外密封的，所以取受压面积为z （c） 闸板上密封面宽度z 闸板上密封面的宽度 要比阀座密封面宽度 大，这是因为z 由于加工精度的限制，装配后闸板的关闭位置

31、可能要比设计位置下降。2)(4mmnbDmbmbmbChapter 2 阀门结构及驱动装置z 闸阀在使用期间，由于闸板及阀座密封面的磨损，使得闸板的关闭位置下移。z 操作阀门时，不可能准确地停止在设计的关闭位置上，为了保证密封，通常都会使关闭过力，而使闸板下移。z 闸板与阀体的导轨之间的间隙，使闸板的关闭位置可能横向位移。z 为了保证在上述情况下，仍能使阀座密封面与闸板密封面完全接触，就必须增加闸板密封面地宽度，使mmbbChapter 2 阀门结构及驱动装置z 过去建议按 来确定z 根据新的阀门技术标准，闸板密封面宽度是按考虑最小磨损行程来确定，并对其数值做了规定（最小磨损行程亦即磨损裕量）

32、z 最小磨损行程是指由于密封面的磨损，使闸板的关闭行程增加（即关闭最终位置下移），而仍能保证阀座密封面全面积接触的最小距离，它的数值在标准中做了规定，要求设计中必须加以保证。（对于楔式闸板，这一距离是指沿密封面宽度下移的距离）。z 因而由此确定的闸板密封面的最小宽度为：z 最小磨损行程mmbb)25 . 1 (mmbbmin)(Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 标准对最小磨损规定的数值如下：z 阀门通径DN 最小磨损行程（mm）z 2550 2.3z 65150 3.3z 200300 6.4z 350450 9.7z 500600 12.7z 上式求得的 是闸板密封面的最小宽度，在设

33、计时，考虑到闸板和阀座档宽的加工偏差，装配的初始关闭位置可能下移，因而实际确定的闸板密封面宽度应比计算值再增大 ，而这个增大值 就决定了闸板与阀座的档宽装配公差。 mbChapter 2 阀门结构及驱动装置z 注意：虽然闸板密封面宽度大于阀座密封面宽度，但是设计时应使二者的平均直径相等。z 即：z 可以容易理解，只有二者平均直径相等，才能使闸板密封面的宽度得到最充分的利用，闸板密封面平均直径大于或小于阀座密封面的平均直径，都将使最小磨损行程不能保证。z （d） 闸板与阀座档宽尺寸及公差的确定z 所谓档宽系指阀座或闸板上两密封面在其中心线上的距离。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 正确设

34、计，应使在闸板的理论关闭位置时，闸板密封面的下缘（最低点）与阀座密封面的下缘（最低点）重合。z 对于楔式闸阀，其阀座的档宽 已标准化，可以由闸阀DN，PN直接查得其数值。z 由 按上述理想关闭位置，可以求得闸板的密封面中心距（档宽） z 由于闸板与阀座的档宽名义尺寸不等（ ）所kLkLbLsin)(mmkbbbLLkbLL Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 以在全关位置上，闸板的中心线与阀座中心线（即通道中心线）不相重合，而是偏高一定距离z 上述是按理想情况，即都是名义尺寸，无任何偏差情况，但实际上，闸板和阀座的加工都会有偏差，而会使闸板装配时的实际关闭位置，不在理想位置上，而可能向上

35、或向下偏移。z 因此，要对闸板和阀座的档宽规定适当的公差范围，以保证良好的密封性能和达到设计要求的最小磨损行程。z 过去在设计中，一般规定闸板的实际关闭位置，可以比理想位置（下缘对齐）偏高或下移 阀座密封面宽度，z 41Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 并据此来确定相应的公差。z 现行的设计，为与按最小磨损行程的概念来确定闸板密封面宽度相一致，而规定闸板偏高应在1mm左右，下移则应保证仍具有最小磨损行程，并按此来确定公差，因而可知公差的范围将与 的数值大小有关，在一定z 下， 取的越大，则公差范围也越大。z 具体得说，闸板按公差上限的最大尺寸与阀座按其公差下限的最小尺寸相组合，闸板上移

36、不超过1mm， 而闸板按其公差下限的最小档宽与阀座按其公差上限的最大档宽相组合，闸板将比理想位置下移，而仍能保证具有最小磨损行程。mmbb mbmbChapter 2 阀门结构及驱动装置z 闸板与阀座密封面磨损后，闸板得关闭位置下移至二者密封面的上缘（最高点）对齐，即为其极限位置，这时尚能保持阀座密封面全面积接触，当继续磨损下串，即认为不能保证密封。z 填料函的设计填料函的设计z 填料函的尺寸取决于密封介质的压力及采用填料的种类，常用的填料为石棉绳，塑料成型填料。z 填料压盖大多为菱形，通过两个螺栓压紧填料，填料盖上的螺栓孔有钻孔式和开口式两种，开口式制造和装拆都比较方便，但不易保证螺栓的正确

37、位置而影响密封效果，所Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 一般采用钻孔式。填料盖靠其下部圆柱部分压紧填料，也可以将填料盖上部平板部分与下部圆柱部分加工成两件，相互间球面接触，这样可以消除由于螺栓力不均匀，造成压盖偏斜，使填料不均匀，而利用球面的自位功能，使填料承受均匀的比压。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 安全阀安全阀: :z 安全阀属于自动阀类，用于系统或装置的安全保护，当介质压力超过预定的安全值时，安全阀自动开启排放介质，从而保护装置的安全，当介质压力下降到预定值时，安全阀自动关闭。z 应用：z 广泛应用于各类有压装置上，是保证安全生产不可缺少的设备。Chapter 2 阀

38、门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 1. 安全阀的分类:按阀瓣的加载方式分类(1). 直接载荷式 它通过直接的机械加载于阀瓣上，来控制安全阀的开启压力。重锤式重锤通过杠杆加载到阀瓣上，调整阀杆的长度即可调整安全阀的开启压力。重锤式安全阀作用在阀瓣上的载荷基本稳定，不随开启高度的Chapter 2 阀门结构及驱动装置变化而产生明显的变化，但它比较笨重，而且对装置的震动很敏感，当装置在正常工作条件下有震动（例如移动的装置），就将引起泄漏，重锤式安全阀已经很少用。Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z

39、 弹簧式z 它利用弹簧加载，通过调整弹簧的预压缩量来调整安全阀的开启压力，弹簧式安全阀体积小，对震动不敏感，是工业上应用最广泛的安全阀，它的缺点是弹簧力是随开启高度而变化的，而且弹簧长期处于压缩状态，以及系统温度若较高，使其长期受热，从而可能造成弹簧刚度的变化，使安全阀的开启压力发生变化。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 1.阀体2. 阀座z 3.调节圈 4. 阀瓣z 5.弹簧6. 阀杆z 7. 调整螺杆z 8. 保护罩z Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 脉冲式z 又称先导式，辅阀式，它设有主阀和辅阀（导阀），主阀是依靠介质压力通过活塞加

40、载于阀瓣上，辅阀则是口径很小的弹簧式安全阀，它与主阀相连通，当系统超压时，辅阀首先打开，排出的介质进入主阀，使主阀开启，从而大量排放介质，使系统降压。z 脉冲式多用于高压大口径的安全阀，这种条件下，需要在阀瓣上加很大的载荷，采用弹簧式尺寸将很大，甚至不可能。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 先导式安全泄压阀是一种新颖结构的安全阀。主要用于石油天然气、化工、电力、冶金和城市燃气等领域，是受压设备、容器或管路上的最佳超压保护装置。其主要优点是变弹簧直接作用为导阀间接作用，提高了动作的灵敏度，而且主阀采用套筒活塞式，双重密封阀座结构，动作精度高、重复性好、回座快、不泄漏、能带高背压排放、工作

41、等命长、工作稳定可靠，它还可在线调校，反复启跳排放后，仍然能自动回座，关闭严密，操作维护方便。 Chapter 2 阀门结构及驱动装置Chapter 2 阀门结构及驱动装置1.阀体2. 阀瓣3.导向套4. 弹簧5.O形圈6.阀盖7. 导阀Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 按阀瓣的开启高度z （1）微启式z 这种安全阀由于开启高度小，适用于液体介质或排量不大的场合，它在开启时，阀瓣的升高是和装置内压力的升高成正比例的，因而也称作是比例作用式。z （2）全启式z 它的开启的帘面积（阀瓣与阀座间的介质流通面积）大于或等于阀座的截面积，这种安全阀在开启时，阀瓣首先升高一个不大的数值，而后随介质

42、的排放，立即迅速升高到最大开启高度，大量排放介质，故也称两段作用式。多用于气体介质系统。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 为使阀瓣在开启后获得很大的升力，这种安全阀的阀座通道常设计成喷嘴形式（渐缩形，或缩扩形），使介质在排放时具有很高的流速和动量作用在阀瓣上，而使其迅速升高到最大开启高度，为此在阀瓣上也常设计有反冲盘或调节圈，以增大受力面积和控制离开阀座后介质的流向，获得尽可能大的升力。z 按阀后压力分类z （1） 开放式z 安全阀出口连通大气，开启后介质直接向大气排放，因而安全阀无备压，介质离开阀瓣和阀座后也可以认为不再有Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 流阻，所以不仅在系统

43、正常工作安全阀关闭时无背压存在，而且在排放介质时，也可以认为安全阀腔内无压力（表压）z 封闭式z 安全阀出口不与大气连通，而是直接在一个封闭的系统上，因而在安全阀关闭时，其背压即为封闭系统的静压力，而当开启排放时，其背压则为系统静压与介质由安全阀到封闭系统间的流阻之和，对于介质比较贵重或排放大气将污染环境的情况，常采用封闭式。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z （二） 安全阀的基本参数z 对于安全阀的性能参数，规定了一些专用的名词术语。z （1） 开启压力（整定压力）z 阀瓣开始升起，能连续排放介质的瞬时，安全阀的进口压力，在该压力下，应具有可测量的开启高度。z 这样来定义开启压力，是因

44、为当系统压力超过正常工作压力，但尚未达到开启压力时，由于密封面间比压减小，剩余的密封比压已不足以保证密封，所以这时安全阀即可能开始泄漏，称作前泄，但泄漏量是不稳定的，也可能是不连续的，而且这时密封面仍能保持接触，因而没有开启高度。kPChapter 2 阀门结构及驱动装置z （2） 额定排放量z 在安全阀全开情况下 ，即阀瓣达到其规定的最大开启高度，使介质的排放量达到额定排放量时的进口压力。z 在设计和选用安全阀时，应能保证当系统达到其额定排放压力以后，由于介质的排放，系统的压力不再继续上升。若当安全阀在额定排放压力下排放介质（额定排量），仍不能使系统压力下降，则表明设计不当或选用的安全阀排量

45、不够。z （3)回座压力（关闭压力）z 当安全阀排放，系统压力下降，阀瓣重新与阀座接触时（即开启高度为零）的安全阀进口压力，（即阀瓣回到关pPHPChapter 2 阀门结构及驱动装置z 闭位置时的进口压力）通常，回座压力低于开启压力。z （4）密封试验压力z 能够保证密封的安全阀最大进口压力，因而它也就是装置能够正常工作的最高介质压力。z （5）开启高度z 全开时阀瓣距其关闭位置的轴向距离。安全阀的最大开启高度（一般也简称开启高度）通常是由限位装置来控制的，阀瓣的开启位移大都设有导向装置，以控制其运动方向和准确地回座。z （6）理论排量mPChapter 2 阀门结构及驱动装置z 它是一个计

46、算排量，按安全阀进口压力为额定排放压力，介质通过阀座排放为等熵流动 （绝热过程），并忽略流动阻力损失地条件下，计算得到的排量。按安全阀的最小流道面积（不是帘面积）的理想喷管计算。z （7）额定排量z 是安全阀设计时给定的基本原始参数。是安全阀在额定排放压力下排放时，保证能够达到的排量。（但不是这时的实际排量）z 显然，安全阀的额定排量小于它的理论排量，二者之比称额定排量系数。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 但应指出，安全阀在额定排放压力下实际排量，不可能正好等于设计给定的额定排量，通常设计者都要考虑一定裕量，因而实测排量皆大于额定排量。z 安全阀额定排量与额定排放压力下实际排量之比称

47、排量减低系数（通常取0.9）z 而该实际排量与理论排量之比称排量系数，显然实际排量也必定小于理论排量。z （三）对安全阀性能的要求z 鉴于安全阀对保证系统安全运行的重要性，在有关标准中对安全阀的开启压力、回座压力、额定排放压力、密封压力间的关系及允许的偏差做了规定。（见讲稿）Chapter 2 阀门结构及驱动装置z2.2.安全阀的选用安全阀的选用z 安全阀的选用,主要决定于容器的工艺条件及工作介质的特性。一般应考虑三方面的问题:z 1) 形式z 2) 压力范围z 3) 额定泄放量Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 弹簧式安全阀的密封z （1） 关闭时安全阀的受力（见讲稿）z （2） 安全

48、阀的密封z 安全阀的密封，是一个十分复杂的问题，因为为保证安全阀的各项性能，对安全阀的密封，提出常常是相互矛盾的苛刻的要求。z （a） 在计算工作压力p下（即公称压力，装置正常运行的最大工作压力），安全阀应能保证良好的密封无泄漏。密封是靠阀瓣上所加载荷（弹簧力，背压力，重力）在克服工作介质对阀瓣的作用力之后所余的部分，在阀座上行成足够的密封比压来保证的。Chapter 2 阀门结构及驱动装置z （b）为保证在介质压力达到开启压力Pk时，阀瓣准确地开始动作，必须满足z 因而可以用于形成密封面比压的外力只有：z 而这个 力必须满足密封性要求，即z 按pearson阀门设计， z （c） 当系统压力

49、升到Pm（PPmpk)，这时将由于密封比压减少而产生前泄，为尽量减少前泄，同时也为使设备的强度得到充分利用，开启压力Pk应与密封实验压力Pm接近（标准规定Pm0.9Pk）z （d）由于上述安全阀能够用于密封的力是有限制的，为保证形成 足够的密封比压，因而密封面的宽度，应在材料Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 料强度允许的情况下，尽量设计得窄一些，以使得密封面积小。另一方面，尽量提高密封面的加工精度光洁度和吻合度，以减小密封必须比压。当考虑到阀瓣导向结构的加工精度和工作中的磨损，为保证密封副间足够的接触面积，阀瓣与阀座的密封面宽度应设计成不等的。（国产安全阀多为阀瓣密封面窄，而 进口阀门

50、中常见的阀座密封面较窄）z （e）背压pb对密封的影响。这里pb指阀门关闭时阀后系统的静压力。它将作为载荷加于阀瓣上，从而对设计弹簧力产生影响。安全阀工作时，背压的不稳定将会引起泄漏、开启压力变化以致发生阀瓣的频跳或振荡。对于背压不稳定的情况，结构设计中可采用与阀瓣等面积的波纹管Chapter 2 阀门结构及驱动装置z 密封结构，以平衡背压对阀瓣的作用力，这时在计算弹簧力及阀瓣密封力时可不考虑背压。z 安全阀排放时，背压将发生变化（增加),这是因为排放的介质通过排放管路时，需克服流动阻力，所以这时阀腔内的背压值，应为背压与流阻之和（称动力背压）。z (f) 回座压力对密封面的影响z 回座压力应