啟閉件（閥瓣）由閥桿帶動(dòng)，沿閥座（密封面） 軸線做直線升降運(yùn)動(dòng)的閥門稱為截止閥。

截止閥一般由驅(qū)動(dòng)件（手輪）、閥桿、閥體、閥蓋、閥瓣（關(guān)閉件）和填料裝置等主要零件組成。手輪與閥桿相連，并借助閥桿帶動(dòng)閥瓣，使閥瓣沿閥座軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使管路接通或切斷。

截止閥應(yīng)用很廣泛，主要用于壓力較高的及口徑較小的場(chǎng)合，一般只生產(chǎn)到DN400 （NPS16）,更大的口徑規(guī)格僅應(yīng)用于特殊道。例如，大型氧氣管道，由于其他閥類存在摩擦易產(chǎn)生靜電起火，所以采用大口徑不誘鋼截止閥。

盡管尺寸達(dá)到NPS48 （DN1200）的截止閥已經(jīng)生產(chǎn)并投入使用，然而美國石油學(xué)會(huì)指導(dǎo)性文件API 615《閥門選用指南》對(duì)截止閥的選用是這樣描述的： “雖然大口徑和高壓力等級(jí)也可能是合適的，但壓力等級(jí)為150鎊級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)截止閥適合的公稱尺寸不超過NPS 12，300磅級(jí)時(shí)不超過NPS10和600磅級(jí)時(shí)不超過NPS8。”

截止閥閥桿一般都做旋轉(zhuǎn)升降運(yùn)動(dòng)，手輪固定在閥桿頂端。當(dāng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，閥桿螺紋下旋，閥瓣密封面與閥座密封面緊密接觸，截止閥達(dá)到關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)手輪時(shí)，閥桿螺紋上旋，閥瓣密封面與閥座密封面脫開，截止閥開啟。

（1）優(yōu)點(diǎn)和不足

①優(yōu)點(diǎn)

a. 與閘閥比較，截止閥結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，通常在閥體和閥瓣上只有一個(gè)密封面，密封面積小、節(jié)省貴重材料、成本低，因而制造工藝性比較好，便于維修。

b. 密封面磨損及擦傷較輕，密封性好。啟閉時(shí)閥 瓣與閥體密封面之間無相對(duì)滑動(dòng)（錐形密封面除外），而磨損與擦傷均不嚴(yán)重，密封性能好，使用壽命長(zhǎng)。

c. 開啟高度小，一般僅為閥座通道直徑的1/4， 結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省安裝空間。

②缺點(diǎn)

a. 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較大。

b. 啟閉力矩大，啟閉費(fèi)力。關(guān)閉時(shí)，因?yàn)殚y瓣運(yùn)動(dòng)方向與介質(zhì)壓力作用方向相反，必須克服介質(zhì)的作用力，所以啟閉力矩大。

c. 流阻大。閥體內(nèi)介質(zhì)通道比較曲折，流動(dòng)阻力大，動(dòng)力消耗大，特別是在液壓裝置中，這種壓力損失尤為明顯。在各類截?cái)嚅y中截止閥的流阻zui大。

d. 介質(zhì)流動(dòng)方向受限制。

介質(zhì)流經(jīng)截止閥時(shí)，在閥座通道處只能是從下向上或從上向下流動(dòng)，所以介質(zhì)只能單方向流動(dòng)，不能改變流動(dòng)方向。

e. 在閥門關(guān)閉時(shí)，密封面間可能會(huì)夾住流體介質(zhì)中的固體顆粒。

f. 安裝不便。

（2）操作特點(diǎn)

截止閥封形式為強(qiáng)制密封，在閥門關(guān)閉時(shí)必須向閥瓣施加足夠的力，達(dá)到密封必須比壓以上，才 能實(shí)現(xiàn)密封。由于密封力和介質(zhì)壓力是在同一軸線 上，當(dāng)介質(zhì)由閥瓣下部進(jìn)人（低進(jìn)高出）時(shí)，由于介質(zhì)壓力與密封力方向相反，閥門關(guān)閉力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于幵 啟力矩，閥桿承受的zui大應(yīng)力為壓應(yīng)力，所以必須具有足夠的強(qiáng)度和剛性，否則閥桿會(huì)產(chǎn)生撓性變形。正因如此，當(dāng)截止閥口徑規(guī)格大于DN150 （NPS 6）時(shí)，為了減小閥門操作力矩從而減小閥桿直徑，通常將介質(zhì)流向改由閥瓣上部進(jìn)入（高進(jìn)低出），此時(shí)介質(zhì) 壓力與密封力方向相同，在介質(zhì)壓力作用下，閥門更容易實(shí)現(xiàn)密封，關(guān)閉力矩變小，開啟力矩增大，閥桿承受的zui大應(yīng)力為拉應(yīng)力，此時(shí)閥桿直徑可相應(yīng)減小。

截止閥開啟時(shí)，閥瓣的開啟高度達(dá)到閥門公稱尺 寸的25%?30%時(shí)，流量即已達(dá)到zui大，即表明閥門已達(dá)到全開位置，所以截止閥的全開位置應(yīng)該按閥瓣的行程來確定。

截止閥關(guān)閉時(shí)和再次開啟的情況與強(qiáng)制密封閘閥相似，即閥門關(guān)閉后，要在密封面上施加足夠操作力以實(shí)現(xiàn)密封。因此，閥門的關(guān)閉力矩應(yīng)在操作力矩的基礎(chǔ)上增加到規(guī)定值來確定。而閥門再次幵啟時(shí)，由于要克服靜摩擦和熱膨脹等因素的影響，閥門開啟力矩通常要比關(guān)閉力矩還要大，才能可靠地幵啟閥門， 因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮。

為了減小啟閉閥門中形成的高沖擊壓力，截止閥操作時(shí)要緩慢，在某種意義上說，要產(chǎn)生與流量速度相一致的變化率。

截止閥的操作力矩呈現(xiàn)以下特性。①“低進(jìn)高出時(shí)”，閥門由全開位置幵始關(guān)閉的階段，操作力所需克服的阻力是閥桿和填料的摩擦阻 力和介質(zhì)壓力在閥瓣截面上（軸向）造成的推力，隨著閥瓣的下降，流體在閥瓣前后形成壓差，阻止閥瓣下降，而且這個(gè)阻力會(huì)隨著閥瓣的下降而迅速增大， 隨著閥門*關(guān)閉，閥桿施加強(qiáng)制的密封力，閥瓣前后壓差達(dá)到介質(zhì)工作壓力的zui大值，此時(shí)閥桿承受zui大關(guān)閉力矩。在閥門開啟過程中，介質(zhì)壓力或閥瓣前后壓差形成的推力與閥門開啟方向相同，但應(yīng)該指出的是，在開啟瞬間，因?yàn)橐朔芊饷骈g較大的靜摩擦力矩，此時(shí)的開啟操作力矩有可能還會(huì)超過關(guān)閉力矩。

②“高進(jìn)低出”時(shí)，閥門由全幵位置開始關(guān)閉的階段，操作力所需克服阻力仍是上述兩個(gè)力，隨著閥瓣的下降，流體在閥瓣前后的壓差直到閥門關(guān)閉時(shí)都是有利于閥門關(guān)閉的。閥門開啟時(shí)的情況恰好相反， 由于介質(zhì)壓力和閥瓣前后壓差所造成的推力都與閥門開啟方向相反，所以閥門開啟過程所需的操作力矩比關(guān)閉力矩要大得多。根據(jù)截止閥密封副的材料不同，截止閥可使用金 屬密封和非金屬密封。使用金屬密封及非金屬陶瓷密封時(shí)，不但需要密封比壓高，而且需要四周均勻，以達(dá)到所需的密封性。根據(jù)以上要求，密封副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很多種，其密封原理及密封力的計(jì)算也不盡相同。

（1）平面密封

平面密封的優(yōu)點(diǎn)是閥瓣在裝配時(shí)有一定的晃量， 閥瓣可以自動(dòng)找正并和閥座密封面吻合，因而對(duì)閥瓣的導(dǎo)向要求并不重要；閥瓣是在沒有被旋轉(zhuǎn)時(shí)落在閥座上的，密封副之間就不會(huì)產(chǎn)生摩擦，因此對(duì)密封面材料抗擦傷的要求也不嚴(yán)格。同時(shí)，由于管道應(yīng)力導(dǎo)致閥座的內(nèi)孔圓度變形時(shí)，也不會(huì)影響密封性能。缺點(diǎn)是介質(zhì)中的固體顆粒和沉淀物易損傷密封面，其密封原理是當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，所施加的密封力必須等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必需比壓和介質(zhì)向上的作用力之和。見圖5-1和式（5-1）?式（5-3）。

QMZ^QMF+QVU （5-1）

QMF = 7t（DMN+^M）^MC?MF （5_2）

QMJ （5-3）

式中Qmz——施加于密封面上的總作用力，N;

Qmf——密封面上的密封力，N;

Qmj——密封面上的介質(zhì)作用力，N;

DMN 密封面內(nèi)徑，mm;

密封面寬度，mm;

9mf 密封面必需比壓，MPa;

P計(jì)算壓力，通常取公稱壓力MPa。 當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，所施加的密封力只需要等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必需比壓和介質(zhì)的作用力之差，即錐面密封是把密封面做成錐形，使接觸面變窄， 這種密封在一定的密封力作用下，其密封比壓大大增力口，更容易實(shí)現(xiàn)密封，與平面密封結(jié)構(gòu)相比較，所施加的密封力較小。由于密封面狹窄，關(guān)閉時(shí)不易使閥瓣正確地壓向閥座面，為了提高密封性能，必須對(duì)閥瓣進(jìn)行導(dǎo)向。閥瓣在閥體中導(dǎo)向時(shí)，閥瓣受到流體的 側(cè)向推力由閥體承受，而不是由閥桿來承受，這就進(jìn) 一步增強(qiáng)了密封性能和填料密封的可靠性。錐形閥瓣用于大口徑閥門時(shí)，因?yàn)楣艿缿?yīng)力的作用，使閥座孔的圓度產(chǎn)生一定的變形量，不容易實(shí)現(xiàn)密封。

另一方面，錐形密封是在兩密封面有摩擦的情況下吻合，所以密封材料必須能耐擦傷。錐面密封和平面密封相比，受固體顆粒和介質(zhì)沉淀物的損傷相對(duì)較小，但也不宜在含有固體顆粒和介質(zhì)沉淀物的介質(zhì)中使用。其密封原理是當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，所施 加的密封力必須等于或略大于密封面上所產(chǎn)生的必需比壓和介質(zhì)向上的作用力之和，見圖5-2和式 （5-5）~式（5-7）0QMZ^QMF+QMJ （5-5）

QMF = f （DMW2-AMN2）（I+^）9MF （5-6）

Qmj =^（DMN~^~bMsina）2 p （5-7）

式中QMZ——施加于密封面上的總作用力，N;

QMF——密封面上的密封力，N;

Qmj——密封面上的介質(zhì)作用力，N;

Dmw 密封面外徑，mm;

DMN 密封面內(nèi)徑，mm;

/m——密封面摩擦因數(shù)； a~密封面錐半角，（°）;

9mf 密封面必需比壓，MPa;

bM 密封面寬度，mm;

P^計(jì)算壓力，通常取公稱壓力，MPa。

當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，所施加的密封力等于或大于密封面上所產(chǎn)生的必需比壓和介質(zhì)的作用力之差。

為了改善錐形密封的強(qiáng)度而又不致犧牲其密封應(yīng)力，把密封面錐半角做成15°，這就提供了較寬的密封面，使閥瓣能更容易地與閥座吻合。為了達(dá)到較高的密封應(yīng)力，閥座密封面開始與閥瓣接觸部分較窄， 約3mm,其余留有的錐度部分可稍長(zhǎng)些。當(dāng)密封負(fù) 荷增大時(shí)，閥瓣滑人閥座的程度加深，因而增加了密封面寬度。這種密封面的設(shè)計(jì)不像窄密封面那樣容易受沖蝕損壞。此外，由于錐形面較長(zhǎng)，使閥門的節(jié)流特性得到改善。

（3）球面密封

把閥瓣做成球形（圖5-3），閥座做成錐形。閥瓣的球體在閥桿的孔內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此閥瓣能在閥座上做一定范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行調(diào)整。由于兩密封面的接觸幾乎成一線，即線密封，故密封應(yīng)力很高，更容易實(shí)現(xiàn)密封。閥瓣球體還可以使用硬質(zhì)合金或陶瓷材 料，硬度可達(dá)到40?60HRC，而且能耐很高的溫度， 因此可以應(yīng)用于高溫截止閥。缺點(diǎn)是密封面線型接觸容易受沖蝕而損壞，所以閥座應(yīng)選擇耐沖蝕材料。球面密封的截止閥可適用于介質(zhì)中帶有微小固體顆粒的氣體或液體。其密封原理是當(dāng)介質(zhì)從閥瓣下方流入時(shí)，所施加的密封力必須等于或略大于密封面上所產(chǎn)生的必需比壓和介質(zhì)上的作用力之和。

QMZ^QMF+QMI （5-8）

Qmf = 7tjDmn <?mf （5-9）

Qmj =~^DMN2 P （5-10）

式中Qmz——施加于密封面上的總作用力，N;

Qmf——密封面上的密封力，N;

Qmj——密封面上的介質(zhì)作用力，N;

DMN 密封面內(nèi)徑，mm;

<?iMF 密封面必需比壓，MPa;

P~計(jì)算壓力，通常取公稱壓力，MPa。 當(dāng)介質(zhì)從閥瓣上方流入時(shí)，所施加的密封力必須等于或略大于密封面上所產(chǎn)生的必需比壓和介質(zhì)向下的作用力之差。

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