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通用設備閥門的發展與原理
日期:2012-07-23    瀏覽次數:1495
閥門是用以控制流體流量、壓力和流向的裝置。被控制的流體可以是液體、氣體、氣液混合體或固液混合體。
  
  閥門通常由閥體、閥蓋、閥座、啟閉件、驅動機構、密封件和緊固件等組成。閥門的控制功能是依靠驅動機構或流體驅使啟閉件升降、滑移、旋擺或回轉運動以改變流道面積的大小來實現的。
  
  閥門的用途很廣泛,它與人們的日常生活有密切的關系,例如自來水管用的水龍頭、液化石油氣灶用的減壓閥都是閥門。閥門也是各種機械設備如內燃機、蒸汽機、壓縮機、泵、氣壓傳動裝置、液壓傳動裝置、車輛、船舶和飛行器中不可缺少的部件。
  
  公元前兩千年前,中國人就在輸水管道上使用了竹管和木塞閥,以后又在灌溉渠道上使用水閘,在冶煉用的風箱上使用板式止回閥,在井鹽開采方面使用竹管和板式止回閥提取鹽水。
  
  隨著冶煉技術和水力機械的發展,在歐洲出現了銅制和鉛制旋塞閥。隨著鍋爐的使用,1681年又出現了杠桿重錘式安全閥。1769年瓦特蒸汽機出現以前,旋塞閥和止回閥一直是最主要的閥門。
  
  蒸汽機的發明使閥門進入了機械工業領域。在瓦特的蒸汽機上除了使用旋塞閥、安全閥和止回閥外,還使用了蝶閥,用以調節流量。隨著蒸汽流量和壓力的增大,使用旋塞閥控制蒸汽機的進汽和排汽已不能滿足需要,于是出現了滑閥。
  
  1840年前后,相繼出現帶螺紋閥桿的截止閥,和帶梯形螺紋閥桿的楔式閘閥,這是閥門發展中的一次重大突破。這兩類閥的出現,不僅滿足了當時各種工業對壓力、溫度不斷提高的要求,而且初步滿足了對流量調節的要求。此后隨著電力工業、石油工業、化學工業和造船工業的發展,各種高中壓閥門得到迅速發展。
  
  第二次世界大戰后,由于聚合材料、潤滑材料、不銹鋼和鈷基硬質合金的發展,古老的旋塞閥和蝶閥獲得了新的應用,球閥和隔膜閥得到迅速發展。截止閥、閘閥和其他閥門品種增加,質量提高。閥門制造業逐漸成為機械工業的一個重要部門。
  
  閥門按使用功能可分為截斷閥、調節閥、止回閥、分流閥、安全閥、多用閥六類。
  
  截斷閥主要用于截斷流體通路,包括截止閥、閘閥、旋塞閥、球閥、蝶閥隔膜閥、夾管閥等;調節閥主要用于調節流體的壓力、流量等,包括調節閥、節流閥、減壓閥和浮球調節閥等;止回閥用于阻止流體的逆向流動;分流閥用于分配流體的通路去向,或將兩相流體分離,包括滑閥、多通閥、疏水閥和排空氣閥等;安全閥主要用于安全保護,防止鍋爐、壓力容器或管道因超壓而破壞;多用閥是具有一種以上功能的閥門,如截止止回閥既能起斷流作用又能起止回作用。
  
  工業管道閥門按公稱壓力又可分為真空閥、低壓閥、中壓閥、高壓閥、超高壓閥;閥門按工作溫度又可分為常溫閥、中溫閥、高溫閥、低溫閥;閥門還可按驅動裝置的類型、與管道的聯接方式和閥體的使用材料等進行分類。閥門可按各種分類方法單獨地或組合地命名,也可按啟閉件的結構特征或具體用途命名。
  
  閥門的基本參數是工作壓力、工作溫度和口徑。對于大量使用于工業管道的各種閥門,常用公稱壓力和公稱通徑作為基本參數。公稱壓力是指某種材料的閥門,在規定的溫度下,允許承受的最大工作壓力。公稱通徑是指閥體與管子聯接端部的名義內徑。
  
  閥門根據其種類和用途有不同的要求,主要有密封、強度、調節、流通、啟閉等性能。在設計和選用閥門時,除了要考慮基本參數和性能外,還要考慮流體的性能,包括流體的相態(氣體、液體或含固體顆粒)、腐蝕性、粘度、毒性、易燃易爆性,貴重稀有程度和放射性等。
  
  密封性能和強度性能是一切閥門最基本、最重要的性能。閥門的密封分內密封和外密封兩部分。內密封是閥瓣與閥座之間的密封;外密封是閥桿運動部位與閥蓋之間、閥體與閥蓋之間和閥體與管道聯接部位之間的密封。閥門在使用時不僅要求密封性能好,而且必須保證安全。
  
  如果因密封不好而發生泄漏或因強度不夠而使零件破壞,將會造成不同程度的經濟損失,如輸送有毒、易燃易爆或有強腐蝕性流體,還可能導致嚴重的安全事故。為了保證閥門的密封和強度,除了必須遵守有關標準規定合理地進行結構設計、確保工藝質量外,還必須正確地選用材料。
  
  通常,低壓非腐蝕性流體用的閥門使用鑄鐵或鑄銅;高、中壓閥用鑄鋼或鍛鋼;高溫或高壓閥使用合金鋼;用于腐蝕性流體的閥門用不銹鋼、塑料,耐蝕合金(如銅鎳鉬合金、鈦合金和鉛合金等)或用鑄鐵、鑄鋼內襯耐蝕材料制造。
  
  通常,低壓閥的密封面大多使用黃銅或青銅,高、中壓閥大多使用不銹鋼,要求較高的高、中壓閥或高溫閥等使用鈷基硬質合金。聚合材料在閥門中已獲得廣泛應用,如球閥的閥座主要采用聚四氟乙烯塑料,蝶閥的密封圈和隔膜閥的隔膜采用各種橡膠材料。這些材料在可以使用的溫度范圍內具有比金屬更好的密封性。
  
  隨著現代核工業、石油化學工業、電子工業和航天工業的發展,以及流程工藝自動控制和遠距離流體輸送的發展,促進了現代低溫閥、真空閥、核工業用閥和各種調節閥的發展。用于遠距離控制和程序控制的閥門驅動裝置的應用越來越多。
  
  未來閥門的發展將向擴大產品參數,發展節能、省力和自控閥門,改進結構、采用新材料和新工藝,提高閥門的使用壽命,以及發展專用閥門系列等發面發展,如用于液氧、液氫和液化天然氣等的低溫閥、真空閥、核工業用閥、安全閥、調節閥、疏水閥和閥門驅動裝置等。
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