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平板闸阀的基本特点结构及密封原理

更新时间:2013-12-13      浏览次数:6363

平板闸阀是一个启闭动作为直线运动的阀门,它具有一个典型的垂直于流体的平板闭合元件,滑动切入流体而关闭。由于平板闸阀的闸板关闭时,没有楔式闸板关闭时所产生的楔紧力,所以相对而言操作更灵活、使用寿命更长,启闭力较小。广泛应用于然气、轻质油、化工、城建、环保等行业,作切断介质用,并适用于含硫(H2S)重油、排污及放空等系统以及流速快、杂质多、腐蚀严重的天然气长输管线。

平板闸阀(图2-6)是一种关闭件为平行闸板的滑动阀。其关闭件可以是单闸板或是中间带有撑开机对于单闸板的平板闸阀而言,闸板与阀座间密封比压的形成,是由介质压力推动浮动阀座产生的。对于双闸板平板闸阀,两闸板间的撑开机构可以形成预紧比压,以补充密封比压。平板闸阀能很好地适用于清洁流体。如果介质中夹带有固体颗粒,则会加剧密封面的磨损,造成泄漏。阀座带有弹簧负载的结构,能适应有明显的温度变化以及阀体可能变形的工况。

平板闸阀的优点是全开时,几乎等同于一段相同长度的管道,因此介质通过阀门的压力损失很小,阀门的流量系数(Cv值)很高。带导流孔的平板闸阀 [图2-6 (c)]安装在管路上还可直接用清管器进行清管。由于闸板是在两阀座面上滑动,因此平板闸阀也能使用于带悬浮颗粒的介质管路中。启闭中平板闸阀 的密封面实际上是自动定位的,阀座密封面一般不会受到阀体热变形的损坏,而且即使阀门在冷态下关闭,升温后其热伸长也不会使密封面受到过载。无导流孔的平板闸阀[图2-6 (a)],不要求闸板的关闭位置有较高的精度,因此可用阀门行程来控制其启闭位置。平板闸阀在阀门关闭时密封力会达到zui大值,同时阀门的压力损失也会接近zui大值,但相互作用时的密封区域,只是总密封区域的一部分。当闸板大致移动到阀门关闭位置的3/4时,介质易使闸板向阀座孔倾斜,此时,阀座孔与闸板zui外端就会发生磨损。为了保证密封力和允许范围内阀座的磨损量,因此要综合考虑,设计出合适的阀座宽度。

避免中腔压力过高而发生事故。

带导流孔的闸板又分为常开型和常闭型,如图2-7所示。

常开型导流孔幵在闸板上方,常闭型导流孔开在闸板下方,为了保证顺时针转动手轮关闭阀门的原则,对常开型应选用右旋梯形螺纹阀杆,对常闭型选用左旋梯形螺纹阀杆。

平板闸阀的缺点是当介质压力低时,形成的密封 比压不足以达到金属密封面的密封必须比压,需要通过结构设计,增加预紧比压;相反当介质压力高时, 形成的密封比压可能又会过大,当密封副之间又缺少润滑时,启闭频繁就可能使密封面磨损过大。另一个不足是,闸板在切断高速和高密度介质流时,会产生剧烈振动。一般只能垂直安装在管道上。

密封性能:阀座设计成双0形圈及弹簧加载结构。无论是高压、低压均能提供很好的密封, PTFE (聚四氟乙烯)软密封提供基本的密封,当 PTFE被破坏后可通过闸板和阀座金属接触提供第 二道密封。

双阻断泄放功能(图2-8):当阀门打开或关闭时,阀门中腔不会泄漏来自上游和下游的介质,便于中腔排放和检漏。

中腔排放和检漏。

防火设计(图2-9):当〇形圈和PTFE被烧毁 后,在流体压力作用下闸板与阀座、阀座与阀体形成金属密封,从而将流体隔断,此外,因中法兰垫片和填料均采用石墨和金属材质,从而防止外漏。自泄压功能(图2-10):当中腔压力较高时,在中腔流体作用下,会将浮动阀座压向阀座槽内,从而

 

 

紧急注脂和润滑系统(图2-11):平板闸阀设有阀座和阀杆紧急注脂和润滑装置,当在紧急情况下需要密封阀座和阀杆时,通过注脂枪注入密封脂;或在某些恶劣使用条件下,可通过注脂枪给阀座和阀杆注入润滑脂。

平行式闸板两密封面相互平行,并有平行式单闸板和平行式双闸板之分。平行式双闸板,可分成自动密封式和撑开式两种结构。

(1) 平行单闸板

平行单闸板[图2-12 (a)]为两面磨光的一块平板,其结构简单,加工方便,但不能靠其自身结构达到强制密封,所以当闸板两侧压力差较小时,闸板与阀座间的密封性能就大为降低。因此必须在阀体、阀 座上采用固定或浮动的软质密封材料来增加其在压差 较小时的密封性能。只适用于中、低压,大、中口径 的油类或煤气、天然气管道。

(2) 自动密封式平行双闸板

自动密封式平行双闸板闸阀[图2-12 (b)]是依靠介质的压力将闸板压向出口侧阀座密封面,达致1单面密封目的。若介质压力较低时,则其密封性不易保证。为此,可在两块闸板之间加人预紧弹簧,阀门关闭时,弹簧被压缩,依靠弹簧预紧力辅助实现密封。 这样虽然闸板启闭时,易于清除密封面上积垢,但增加了摩擦,所以密封面易擦伤和磨损,降低了使用寿命。

(3) 撑开式平行双闸板

撑开式平行双闸板常用的结构有顶楔式和双斜面式两种结构,顶楔式分为上顶楔、下顶楔两种。

上顶楔式如图2-12 (c)所示,在两闸板间装设顶楔,顶楔与阀杆相连,当关闭闸阀时,闸板降至阀体底部,阀杆继续推动顶楔向下移动,利用顶楔的楔紧力,迫使两闸板向两侧撑开,两侧密封面分别与相应的阀座压紧,形成密封比压。开启阀门时,阀杆首 先带动顶楔上移,解除顶楔对闸板的压力,使闸板与阀座稍稍分离,再带动闸板上移,达到开启目的。由于闸板与阀座间几乎无摩擦,因而不易被擦伤和磨损。多用于低压,中小口径的闸阀。下顶楔式与上顶楔式相同之处是在两闸板间也设有顶楔装置,不同的是装设的顶楔方向与上顶楔相反,见图2-12 (d)。当关闭闸阀时,阀杆带动闸板下移,下移至一定位置时,下顶楔首先与阀体底部接触,此时阀杆可继续带动闸板下移,在下顶楔的作用下,两闸板被撑开,两侧密封面分别与相应的阀座压 紧,形成密封比压。当需开启时,顶楔靠自重落下固定在双闸板之间,双闸板脱开阀座,随阀杆上移实现幵启。其缺点是下顶楔如设计不当或阀杆关闭时作用力过大,致使开启时下顶楔未能脱离闸板,易造成阀门开启力矩增大。双斜面结构如图2-12 (e)所示,由带有相互配合斜面的主、副两块闸板构成,主闸板和副闸板之间设有一连杆摆块机构,连杆摆块机构两端通过销轴分别与主、副闸板连接。当需要关闭阀门时,阀杆带动

 

副闸板运行至全关位置被阀体内腔底部的限位台阶限位,主闸板在阀杆推力作用下继续运动,在斜面的作用下,主、副闸板撑开,压紧阀座密封面,形成密封比压,使阀门密封。同时,主闸板上的销轴带动连杆摆动,使连杆上的摆块脱离导向筋。避免连杆摆块机 构干涉闸板的撑开运动。开启时,阀杆带动主闸板移动,主闸板上的销轴带动连杆回摆,此时副闸板不动。主闸板继续移动,连杆上的摆块与导向筋接触, 此时副闸板在连杆摆块机构与闸板斜面的作用下向主闸板靠拢并与主闸板一起被提升,使阀门达到开启。 这种结构既能很好地实现密封,又大大降低了闸板与阀座的磨损,延长了寿命,因而被广泛采用,其结构也在不断变化。

2.3.3密封原理

(1) 平行单闸板闸阀

其密封原理如图2-13所示。

如图2-13 (a)所示,当阀内部压力相当时,闸板处于关闭状态,阀座表面PTFE密封环形成初始密 封,当阀门开启时,阀座圈能自动清洁闸板两侧的附着物。如图2-13 (b)所示,阀门处于关闭状态,介质压力作用于闸板,推动闸板贴近出口端阀座上的PT-

FE环,压缩它直到闸板与阀座上金属密封面吻合,这样就形成了双重密封,首先是PTFE对金属密封,然后是金属对金属密封,出口端阀座也被推向阀体的阀座槽内,通过后部的0形密封圈阻止任何后部介质流。

如图2-13 (c)所示,阀腔压力释放后,形成进 口密封,管道压力作用于进口阀座,推动其压向闸板,这时形成PTFE对金属密封,同时0形圈与阀座槽形成紧密的密封。如图2-13 (d)所示,阀门自动泄压。由于热膨胀或其他因素,造成阀腔压力大于管道压力时,进口 端阀座会在中腔压力作用下缩回阀座槽内,阀腔内压力与进口端管道压力平衡。

(2)自动密封式平行双闸板闸阀

zui简单有效的自动密封式平行双闸板闸阀结构是采用图2-14所示的弹簧式结构。其关闭件由两块闸板组成,中间装有弹簧。这些弹簧的作用是保持与上、下游的密封面滑动接触并在低压力时增进密封 力。闸板被限制在带状孔内,目的是当处于全启位置时,不会无限制地撑开。

但弹簧的作用常常不是像假设的那样,使两密封面借此均达到压力密封,为此就需要一个非常大的弹 簧,无论如何,这是没有必要的。所以中间带弹簧的自动密封式平行双闸板闸阀,在介质压力不足以克服弹簧作用力时,属于双面强制密封;但当介质压力足以克服弹簧作用力,并推动闸板向出口端压紧时,就成了单面强制密封,此时弹簧的作用主要是预防闸板 的颤动。

 

在蒸汽管道或使用在温度有明显变化的其他场合,由于材料的不同及截面的变化,不可避免地会产生不同的膨胀,它将引起一定的变形。应当注意的是,在两块闸板自由伸缩时,弹簧也应随着伸缩。

(3)撑开式平行双闸板

撑开式平行双闸板闸阀结构如图2-12 (c)〜(e) 所示,三种结构形式虽有所不同,但其密封原理都是通过两闸板间的楔顶或楔块,迫使两闸板向两侧撑开,两侧密封面与各自阀座间滑动接触并产生预紧比压,关闭力越大密封比压越大,保证进出口端同时密封;属于双面强制密封。

 

来源:上海自动化仪表销售网(www.40017.net)
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