閘閥閘閥結構設計 閘閥閘閥 閘閥結構 閘閥閘閥結構 閘閥內部結構 閘閥閘板設計原理
之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹閘閥閘閥結構設計分析了楔式閘閥及平行雙閘板閘閥的結構特點(diǎn)和不足，介紹了楔塊式平行雙閘板閘閥的性能。

1、閘閥閘閥結構設計概述

隨著(zhù)我國電力工業(yè)和機械工業(yè)的發(fā)展，很多閥門(mén)已經(jīng)實(shí)現國產(chǎn)化，但仍有部分閥門(mén)需要從國外進(jìn)口，其中包括平行雙閘板閘閥。研制平行雙閘板閘閥既能降低電站的建造成本，又能提高國內電站閥門(mén)的技術(shù)能力。

2、結構特點(diǎn)

上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥閘閥種類(lèi)很多，根據閘板形狀可分為楔式閘閥和平行式閘閥。

1）平行式閘閥：密封面與垂直中心線(xiàn)平行，即兩個(gè)密封面互相平行的閘閥。如圖2—12所示。

    在平行式閘閥中，以帶推力楔塊的結構zui常為常見(jiàn)，既在兩閘板中間有雙面推力楔塊，這種閘閥適用于低壓中小口徑（DN40—300mm）閘閥。也有在兩閘板間帶有彈簧的，彈簧能產(chǎn)生予緊力，有利于閘板的密封。
    2）楔式閘閥：密封面與垂直中心線(xiàn)成某種角度，即兩個(gè)密封面成楔形的閘閥如圖2—13所示。 
    密封面的傾斜角度一般有2°52´，3°30´，5°， 8°， 10°等，角度的大小主要取決于介質(zhì)溫度的高低。一般工作溫度愈高，所取角度應愈大，以減小溫度變化時(shí)發(fā)生楔住的可能性。 
    在楔式閘閥中，又有單閘板，雙閘板和彈性閘板之分。單閘板楔式閘閥，結構簡(jiǎn)單，使用可靠，但對密封面角度的精度要求較高，加工和維修較困難，溫度變化時(shí)楔住的可能性很大。雙閘板楔式閘閥在水和蒸氣介質(zhì)管路中使用較多。它的優(yōu)點(diǎn)是：對密封面角度的精度要求較低，溫度變化不易引起楔住的現象，密封面磨損時(shí)，可以加墊片補償。但這種結構零件較多，在粘性介質(zhì)中易粘結，影響密封。更主要是上、下?lián)醢彘L(cháng)期使用易產(chǎn)生銹蝕，閘板容易脫落。彈性閘板楔式閘閥，它具有單閘板楔式閘閥結構簡(jiǎn)單，使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，又能產(chǎn)生微量的彈性變形彌補密封面角度加工過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，改善工藝性，現已被大量采用。

2.1、楔式閘閥

楔式閘閥兩個(gè)密封面與管道軸線(xiàn)成一定的夾角，即兩個(gè)密封面成楔形。楔式閘閥常見(jiàn)的結構是楔式單閘板閘閥( 圖1) 和楔式雙閘板閘閥( 圖2) 。楔式單閘板閘閥結構簡(jiǎn)單，安裝方便，使用可靠，但閥門(mén)對密封面角度的精度要求較高，加工維修比較困難，一般生產(chǎn)制造企業(yè)只能配作，產(chǎn)品無(wú)互換性。閥門(mén)開(kāi)啟瞬間存在很大的靜摩擦力，開(kāi)啟力矩大，須配置較大功率的電動(dòng)執行裝置，才能保證正常啟閉，但過(guò)大的關(guān)閉力矩易造成密封面損傷及閘板楔住。在溫度升高狀態(tài)下，由于材料強度降低，密封面的硬度下降，密封副處于膠合狀態(tài)，此時(shí)如果關(guān)閉力矩不當，閘板楔住的可能性比較大。

楔式單閘板結構

圖1 楔式單閘板結構

1. 下?lián)醢?. 頂芯3. 閘板架4. 左閘板5. 上擋板6. 右閘板

楔式雙閘板

圖2 楔式雙閘板

楔式雙閘板閘閥對密封面角度的精度要求較低，可以通過(guò)左右閘板之間的萬(wàn)向頂芯調整密封面的角度，以彌補密封面角度在加工時(shí)產(chǎn)生的偏差，而且密封面磨損時(shí)可以在萬(wàn)向頂芯位置加墊片補償，同時(shí)降低了在溫度升高時(shí)閘板楔住的可能性。但其閘板組件零件較多，結構松散，閘板易脫落，可靠性差，易發(fā)生閥桿根部退刀槽或銷(xiāo)孔處斷裂、上下?lián)醢邃P蝕致閘板脫落或閘板架斷裂等故障。

2.2、平行雙閘板閘閥

平行雙閘板閘閥的結構特點(diǎn)主要在于左右閘板的撐開(kāi)方式，一般分為彈簧式和楔式。彈簧式平行雙閘板閘閥( 圖3) 的閘板組件主要有左右閘板、閘板架、彈簧、定位套和螺柱等零件組成，彈簧個(gè)數一般為三個(gè)螺旋彈簧。小口徑閥門(mén)由于受空間限制一般為單個(gè)彈簧，且無(wú)定位套，僅靠?jì)蓚乳y座對閘板定位。閥門(mén)開(kāi)襠尺寸及彈簧預緊力調整比較方便，加工相對簡(jiǎn)單，應用較為普遍。但彈簧力的調整不易控制。彈簧力過(guò)大，會(huì )造成閥門(mén)啟閉不靈活，在啟閉過(guò)程中出口側密封面壓力大，容易磨損擦傷。彈簧力過(guò)小，閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)下，不足以形成密封面的必需比壓，易造成泄漏，特別是在低壓介質(zhì)狀態(tài)下。在高溫狀態(tài)下，彈簧長(cháng)期處于某一狀態(tài)，有可能出現失效。

彈簧式平行雙閘板結構

1. 定位套2. 閘板架3. 彈簧4. 左閘板5. 右閘板6. 螺柱

圖3 彈簧式平行雙閘板結構

楔式平行雙閘板閘閥分為上楔式( 圖4) 和下楔式兩種。上楔式是靠閥桿頭部的斧形扁錐頭插入雙閘板之間實(shí)現撐開(kāi)左右閘板的結構。閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，閥桿推動(dòng)閘板向下運動(dòng)，當閘板架下部碰到閥體底部的定位螺栓時(shí)，閥桿繼續下行撐開(kāi)左右閘板，以達到密封要求。下楔式和上楔式的主要區別是斧形扁錐頭頂芯在下部，安裝在閘板架底部的定位孔內。當閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，頂芯先頂住閥體底部的定位凸臺，閥桿推動(dòng)閘板繼續下行，使頂芯從下面撐開(kāi)左右閘板以達到密封所需的密封比壓。

上楔式平行雙閘板閘閥在關(guān)閉過(guò)程中，閘板受到介質(zhì)壓力的推壓，密封面的摩擦阻力增大，有可能在閘板架沒(méi)有到位的情況下就撐開(kāi)左右閘板，致使關(guān)閉更為困難，閘板繼續下行易造成密封面磨損、擦傷，甚至關(guān)閉不到位，影響整個(gè)系統的正常運行，而且安裝時(shí)根據需要調整定位螺栓的高度，比較繁瑣。下楔式平行雙閘板閘閥在結構上消除了閥門(mén)關(guān)閉不要位的問(wèn)題，但結構復雜，對閘板架、頂芯的加工精度較高，而且對頂芯的材料也有一定要求。

上楔式平行雙閘板結構

1. 定位螺栓2. 閘板架3. 閥桿4. 左閘板5. 右閘板6. 閥體

圖4 上楔式平行雙閘板結構

2.3、楔塊式平行雙閘板閘閥

楔塊式平行雙閘板閘閥的閘板組件( 圖5) 由左右閘板、上下楔塊( 左右板架) 和彈簧等零件組成。閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，驅動(dòng)裝置通過(guò)閥桿螺母帶動(dòng)閥桿向下運動(dòng)。當下楔塊碰到閥體底部的定位凸臺時(shí)，閥桿驅動(dòng)上楔塊繼續下行。下行過(guò)程中閥桿軸向力轉化為左右閥座密封力，達到可靠密封。閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，驅動(dòng)裝置帶動(dòng)閥桿向上運動(dòng)，閥桿帶動(dòng)上楔塊使其與下楔塊分離。當閥桿頭部與上密封座接觸時(shí)，閘板組件脫離通道完成開(kāi)啟動(dòng)作。

楔式平行雙閘板結構

1. 下楔塊2. 彈簧3. 左閘板4. 上楔塊5. 右閘板

圖5 楔式平行雙閘板結構

上、下楔塊的接觸為線(xiàn)接觸，上楔塊為半徑R的圓弧面，下楔塊為角度α 的斜面，上下楔塊接觸時(shí)為一條線(xiàn)，減少兩楔塊相互運動(dòng)時(shí)的摩擦力，降低閥桿的驅動(dòng)力矩。由于楔角大小直接影響閥門(mén)啟閉力矩的大小。通過(guò)設計合理的楔角，可以減小閥桿的驅動(dòng)力矩，降低驅動(dòng)裝置等級，節約制造成本，同時(shí)避免上下楔塊的自鎖，確保閥門(mén)正常開(kāi)啟。在上、下楔塊之間設置一個(gè)螺旋彈簧，一則在開(kāi)啟時(shí)通過(guò)彈簧預緊力作用于上楔塊，給其一向上的作用力，減小閥桿在開(kāi)啟瞬間的驅動(dòng)力矩，二則在關(guān)閉時(shí)下楔塊接觸閥體底部定位的瞬間，由于驅動(dòng)裝置的驅動(dòng)力矩較大，閥桿的軸向力較大，彈簧可以緩沖上楔塊對下楔塊的沖擊載荷。

啟閉過(guò)程中閘板與閥座的相對位置

(a) 關(guān)閉狀態(tài)(b) 開(kāi)啟狀態(tài)

圖6 啟閉過(guò)程中閘板與閥座的相對位置

在啟閉過(guò)程中，由于上下楔塊是圓弧面與斜面線(xiàn)接觸，摩擦力小，通過(guò)彈簧預緊力使上、下楔塊產(chǎn)生相對水平位移( 圖6) ，實(shí)現閘板與閥座兩密封面分離，減少密封面之間的摩擦，從而減小閥桿的驅動(dòng)力矩，也降低高溫狀態(tài)下閘板楔住的發(fā)生機率。由于上下楔塊在關(guān)閉時(shí)為線(xiàn)接觸，應力較大，所以在設計制造時(shí)要對上下楔塊接觸面進(jìn)行熱處理或堆焊硬質(zhì)合金，增加耐磨性，延長(cháng)使用壽命。

3、結語(yǔ)

楔塊式平行雙閘板閘閥摩擦力小，驅動(dòng)力矩小，密封性好，耐磨損，性能穩定，適用于大型火電和核電機組。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥