手动截止阀的设计分析

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手动截止阀的设计分析  


截止阀阀体是阀的主要承压部件，并且容纳闭合元件。截止阀内的流动通道被设计成具有光滑的圆弧内壁而没有尖锐的角和尖棱，这样可提供一个不产生异常湍流及噪音的平稳工艺流动。流动通道本身必须具有恒定的面积以避免产生任何附加的压力损失和过高的流速。截止阀具有较宽的两个端部连接，因此阀体可适用于几乎每一种的端部连接，尽管为适应无法兰结构其面对面尺寸太长（螺栓连接两个管线法兰之间的阀体，这在旋转阀中是常见的）。对截止阀来说，不匹配的端部连接也是可以的。
    截止阀的阀芯是大于准确位置的一个闭合元件（因为节流阀大于恰好打开或关闭的位置，但是倒不如说阀芯是调节元件），他使阀门按照流动特性和阀的位置改变流率。典型的阀芯由两个关键零件组成：阀芯，他是调节元件的凸模部分；阀座环，他是凹模部分。阀芯插入阀座环的部分叫做阀芯头，而通过截止阀顶部伸出的部分叫做阀芯杆。在阀芯杆的顶部上车有丝扣以便与首轮机构相配合。单调座阀芯的主要优点是其严密关闭的可能性（在某些情况下，可达到优于阀门最大流量的0.01%）。这种情况是由于手动操纵器的力直接作用于支座表面而造成的。

    在手动截止阀中可是哟个两种尺寸的阀芯：全阀芯，他是最常用的并涉及到阀座环的面积，该面积在截止阀特殊尺寸内可通过最大流量。另一方面，当希望阀门节流到较该尺寸阀门额定流量为少时，则使用缩径阀芯。如果使用全阀芯时，必须在较小的增量情况下对阀座节流关闭，但这是用手操纵器难以获得的。优先的办法是使用小的阀座直径和相匹配的旋塞，他叫做缩径阀芯。

    阀帽是顶部工件的一个重要元件，并作为承压零件为阀体提供了帽或盖。一旦它被安装在阀体上，他被阀帽或阀体的垫片所密封。他也用填料盒密封阀芯杆，填料盒包括一系列的填料环、压盖或导向盖。填料间隔套以及抗挤出环，用以防止工艺介质向大气的少量泄漏。安装在填料盒上面的是压盖法兰，他用螺栓与阀帽顶部连接。当压盖法兰螺栓已拧紧，填料被压缩并密封阀杆和阀帽孔。　　

    保持阀芯头与阀座环对中，对于严密关闭是重要的。为维持这种对中，可使用两种导向机构之一：双顶部阀杆导向器或阀座导向器。双顶部阀杆导向器使用两个闭合配件在填料盒两端进行导向一保持发型和阀座环同心。这些导向器可整体的由与旋塞相容的金属制成，以避免金属擦伤，亦可使用弹性体或石墨衬套。两个导向器的结构应尽可能的远离以避免由工艺流体作用在阀芯头所造成的侧向运动。导向器、阀帽孔和执行阀杆必须保持在关闭时的容许偏差内以维持一个配合，此配合将造成平稳直线运动而无约束和溅出的液体。　

    另外一种常用手动截止阀的导向型式是阀座导向结构。此处阀芯杆是由一个上导向器支撑（它的作用如同填料压盖）。阀芯头延伸部分的外部直径，作为第二个导向表面，对阀座进行导向。这意味着下部导向器表面留在物流层之内，所以工艺介质比较清洁。阀芯头的靠下部分具有开孔，该开孔在阀座开启过程中使物流运动通过阀芯头到达阀座。改变这些开孔的尺寸和形状、就会影响到缩减流量和流动特性。因为上导向器和下导向器之间的长度位于最大长度，因此由于工艺物流造成的侧向旋塞运动不是一个问题，而且这种类型的导向器所要求的容许偏差，不像双顶部阀杆导向器的那样严格。这种结构降低了操作中的阀芯任何振动的机会。当阀芯和阀座有相同材料制成时，在长期或频繁的操作中可能发生金属表面磨损。高温可导致热膨胀和抱劳。

    阀芯的金属支座表面设计成与阀座环的金属支座表面相互匹配，但其接触角度略有不同。正常情况下，阀芯具有一个比阀座环锥度较大的角度。这种环形的不相匹配保证了一个窄点的接触，是全部操作器的轴向力仅仅传递到阀座的一小部分，因而得到了金属对金属接触的最严密关闭的可能性。在大多数结构中，手动截止阀的阀座环是用螺纹拧入阀体的。又是在有限的空间内要求用工具旋转阀座环。对于带螺纹的阀座也有某些缺点：首先，在腐蚀或苛刻的工况下，螺纹会被腐蚀，使得拆卸困难，第二，在阀芯和阀座之间的对中找正时，需附加的研磨步骤以得到所需要的阀门关闭。第三，在存在振动情况时，阀座环在关闭位置处不能被旋塞保持就为，是因为阀座环最终可能松动并通过阀座垫片产生泄漏或阀座表面不对中。

    某些截止阀要求鼓泡严密关闭，这用金属对金属密封是达不到的。为完成这些，在阀座环中可嵌入弹性体。在这种情况下，阀座环是两部分结构，即在两个半边之间嵌入弹性体。金属旋塞表面压向阀座环软支座表面，如阀芯和阀座环表面是同心的，就能得到双重严密的关闭。某些制造商也在阀芯内嵌入弹性体已得到相同效果。
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