阀门设计教程课件

阀门设计教程第一篇：基础篇前 言 阀门是流体管路的控制装置，其基本功能是接通或切断管路介质的流通，改变介质的流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路的设备的正常运行。随着现代工业的不断发展，阀门需求量不断增长，一幢现代高楼需要大量的阀门。一个现代化的石油化工装置就需要上万只各式各样的阀门，但往往由于制造、使用选型、维修不当，发生跑、冒、滴、漏现象，由此引起火焰、爆炸、中毒、烫伤事故，或者造成产品质量低劣，能耗提高，设备腐蚀，物耗提高，环境污染，甚至造成停产等事故，已屡见不鲜，因此人们希望获得高质量的阀门，同时也要求提高阀门的使用，维修水平，这时对从事阀门操作人员，维修人员以及工程技术人员，提出新的要求，除了要精心设计、合理选用、正确操作阀门之外，还要及时维护、修理阀门，使阀门的“跑、冒、滴、漏”及各类事故降到最低限度。阀门选择原则有以下三个方面：一、满足使用性能 为了满足使用性能，就要根据阀门的工作条件即介质的温度、压力、介质的性质,例如有无腐蚀、有无颗粒、是否会被金属离子污染以及阀门零件在阀门中所起的作用，受力情况等来选择材料。而最最关键的是要保证阀门在相应的环境中可靠的工作。二、有良好的工艺性工艺性包括铸造、锻造、切削、热处理、焊接等性能。三、有良好的经济性经济性即是要用尽可能低的成本制造出符合性能要求的产品。评价经济性的好坏可以用价值与性能（功能）成本三者关系表示：F（性 能）V（价值）=G（成 本）因此提高产品价值有三个途径：性能不变成本降低；成本不变提高性能；增加一定的成本带来性能更大的提高。第一节 阀门分类一、按用途和作用分类1、截断阀类、截断阀类 主要用于截断或接通介质流。包括闸阀、截止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、蝶阀等。2、调节阀类调节阀类 主要用于调节介质的流量、压力等。包括调节阀、节流阀、减压阀等。3、止回阀类止回阀类 用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。4、分流阀类分流阀类 用于分配、分离或混合介质。包括各种结构的分配阀和疏水阀等。5、安全阀类安全阀类 用于超压安全保护。如安全阀。闸闸阀阀明杆双闸板闸阀明杆双闸板闸阀截止阀截止阀二.、按主要参数分类1、按压力分类 真空阀 工作压力低于标准大气压的阀门。低压阀 公称压力PN1.6MPa 的阀门。中压阀 公称压力PN450的阀门。中温阀 120t 450的阀门。常温阀 40t 120的阀门。低温阀-100t-40的阀门。超低温阀 t 100的阀门。3、按阀体材料分类 非金属材料阀门 如陶瓷阀门、玻璃钢阀门、塑料阀门。金属材料阀门 如铜合金阀门、蒙乃尔合金阀门、铸铁阀门、碳钢阀门、合金钢阀门 金属阀体衬里阀门 如衬铅阀门、衬塑料阀门、衬搪瓷阀门。三、三、常用分类常用分类这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国内、国际最常用的分类方法。一般分为：闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节流阀、安全阀、减压阀、疏水阀、调节阀。第二节第二节 阀门术语阀门术语一、阀门类别（中英文对照）一、阀门类别（中英文对照）闸 阀 Gate valve;Slide valve截止阀 Globe valve;Stop valve止回阀 Check valve;Non-return valve球 阀 Ball valve蝶 阀 Butterfly valve旋塞阀 Plug valve节流阀 Throttle valve隔膜阀 Diaphragm valve针 阀 Pintlem valve低温阀 Low temperature valve二、结构及零件(中英文对照）结构长度 Face to Face;End to End;Face to End dimension结构形式 Type of construction角 式 Angle type直通式 Through way type保温式 Steam jacket type连接形式 Type of connecting电动装置 Electric actuator气动装置 Pneumatic actuator齿轮操作 Gear operation手轮操作 Hand wheel阀 体 Body阀 盖 Bonnet;cover;cap;lid阀 瓣 Disc闸 板 Wedge阀 杆 Stem;Spindle阀杆螺母 Stem nut;Yoke nut填料函 Stuffing box填料压盖 Gland 支 架 Yoke上密封 Back seat阀 座 Seat螺 栓 Blot螺 母 Nut填 料 Packing球 体 Ball销 轴 Hinge pin摇 杆 Arm;Hinge密封面 Seal face主要性能参数 Specification公称压力(PN)Nominal pressure公称通径（DN）Nominal diameter工作压力 Working pressure壳体试验 Shell test密封试验 Seal test第三节第三节 阀门参数阀门参数一、公称通径 公称通径 DN 是管路系统中所有管路附件用数字表示的尺寸，以区别用螺纹或外径表示的那些零件。DN DN 2 25 5NPS NPS 1 1DN DN 1 12 25 5NPS NPS 5 5DN DN 4 40 00 0NPS NPS 1 16 6DN DN 4 40 0NPS NPS 1.1.5 5DN DN 1 15 50 0NPS NPS 6 6DN DN 4 45 50 0NPS NPS 1 18 8DN DN 5 50 0NPS NPS 2 2DN DN 2 20 00 0NPS NPS 8 8DN DN 5 50 00 0NPS NPS 2 20 0DN DN 6 65 5NPS NPS 2.2.5 5DN DN 2 25 50 0NPS NPS 1 10 0DN DN 6 60 00 0NPS NPS 2 24 4DN DN 8 80 0NPS NPS 3 3DN DN 3 30 00 0NPS NPS 1 12 2DN DN 8 80 00 0NPS NPS 3 32 2DN DN 1 10 00 0NPS NPS 4 4DN DN 3 35 50 0NPS NPS 1 14 4DN DN 1 10 00 00 0NPS NPS 4 40 0阀门的公称通径阀门的公称通径DN与与NPS对照对照二、二、公称压力公称压力 公称压力公称压力PN 是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是供参考用的是一个用数字表示的与压力有关的标示代号，是供参考用的一个方便的圆整数。一个方便的圆整数。磅级磅级ClassClass1501503003004004006006009009001500150025002500MpaMpa1.6 1.6 2.02.02.5 2.5 3.0 3.0 4.04.06.36.31010151525254242三、三、常用单位转换关系常用单位转换关系1 in=25.4 mm1 Mpa=10 Kgf/cm2(公斤力)=10 Bar第四节第四节 阀门编号阀门编号1、表示阀门的类型、表示阀门的类型D蝶阀 H止回阀和底阀 J截止阀 L节流阀 Q表示球阀 X旋塞阀 Z闸阀 Y减压阀 S疏水阀注：一些特殊的阀，在其代号前表示，加以下字母代号如：D表示低温阀，W表示波纹管阀，H表示缓闭阀 B表示带保温2、表示阀门的驱动方式、表示阀门的驱动方式0电磁动 3蜗轮传动 4正齿轮传动 7液动5锥齿轮 6气动 9电动 8气-液动注：如果阀门为handwheel手动时，此栏不写3、阀门两端的连接形式、阀门两端的连接形式1内螺纹 2外螺纹 4法兰 6焊连接7对 8卡箍 9卡套4、阀结构形式代号（用来表示阀门内部具体的结构）、阀结构形式代号（用来表示阀门内部具体的结构）1）闸阀）闸阀 0、楔式弹性闸阀 1、楔式明杆单闸板 2、楔式明杆双闸板3、明杆单闸板平板 4、明杆双闸板平板 5、暗杆楔式单闸板6、暗杆楔式双闸阀 7、暗杆单闸平板阀 8、暗杆双闸平板阀2）截止阀）截止阀 1、直通式阀 4、角式阀3）止回阀）止回阀 1、升降直通式 2、升降立式 4、单瓣旋启式 6、双瓣旋启式 7、蝶式4）球阀）球阀 1、直通浮动式 7、固定直通式5）蝶阀）蝶阀 0、单偏心 1、中心 直板 2、双偏心 3、三偏心注：其它类 阀门请参阅JB/T3085、密封面或衬里材料代号、密封面或衬里材料代号B巴氏合金 C搪瓷 F氟塑料 H Cr13系列 J衬胶M蒙乃尔合金 N尼龙塑料 R奥氏体不锈钢 T铜 Y硬质合金X橡胶 P表硼钢注：如果密封面代号用W表示，表示密封面材料为本体材料，即直接在阀体加工密封面，不用另外 焊或用其它密封面材料。不锈钢阀体常用本体作密封面材料。6、公称压力、公称压力国标或德标、俄标类常用公斤压力力表示，即10倍的MPa值。美标用磅表示Lb,日标阀用K表示注：1、当介质温度高于425时，标注最高工作温度下的工作压力 2、公称压力小于等于1.6MPa的铸铁，阀体材料代号可以省略 3、公称压力大于等于2.5Mpa的碳钢，阀体材料代号可以省略7、阀体材料代号、阀体材料代号C碳钢 H Cr13系列钢 I铬钼钢 K可锻铸铁P铬镍不锈钢 Q球墨铸铁 R铬镍钼不锈钢 T铜Ti钛及钛合金 V铬钼钒钢 Z灰铸铁例：例：Z40H-16C-250 表示：法兰连接的铸钢楔式弹性单闸板阀，密封面为表示：法兰连接的铸钢楔式弹性单闸板阀，密封面为13Cr,16压力，公称通径为压力，公称通径为250（国标）（国标）J41W-25P-50 表示：法兰连接的不锈钢直通式表示：法兰连接的不锈钢直通式截止阀，密封面为本体材料，截止阀，密封面为本体材料，25压力，通径为压力，通径为50（国标）（国标）H44Y-40C-80 表示：表示：法兰连接的铸钢旋启式止回阀，密封面硬质合金钢，法兰连接的铸钢旋启式止回阀，密封面硬质合金钢，40压力，通径为压力，通径为80（国（国标）标）Z40H-150LB-6”表示：法兰连接的表示：法兰连接的 性楔式明杆闸阀，密封面为性楔式明杆闸阀，密封面为13Cr，150磅压力。通径磅压力。通径6英寸（美标）英寸（美标）J961H-16C-250 表示：焊连接的电动直通截表示：焊连接的电动直通截止阀，主体材料为铸钢，止阀，主体材料为铸钢，16压力，通径为压力，通径为250Q41F-16P-80 表示：法兰连接的表示：法兰连接的浮动不锈钢球阀，阀座为浮动不锈钢球阀，阀座为F4，16压力，通径为压力，通径为80（国标）（国标）第五节第五节 阀门各种连接阀门各种连接1、法兰连接：、法兰连接：2、对焊连接、对焊连接3、对夹连接、对夹连接4、承插焊连接、承插焊连接5、螺纹连接、螺纹连接6、自密封结构、自密封结构第二篇第二篇 阀门的结构及原理阀门的结构及原理一、闸阀一、闸阀1、常见闸阀结构2、闸阀的特点、闸阀的特点闸阀是指闸板沿通路中心线的 直方向移动的阀门。闸阀在管路中主要作切断用。闸阀是使用很广的一种阀门，一般口径DN50mm 的切断装置都选用它，有时口径很小的切断装置也选用闸阀，闸阀有以下优点：流体阻力小。开闭所需外力较小。介质的流向不受限制。全开时，密封面受工作介质的冲蚀比截止阀小。体形比较简单，铸造工艺性较好。闸阀的不足之处：闸阀的不足之处：外形尺寸和开启高度都较大。安装所需空间较大。开闭过程中，密封面间有相对摩擦，容易引起擦伤现象。闸阀一般都有两个密封面，给加工、研磨和维修增加一些困难。3、闸阀的分类、闸阀的分类1 按闸板的构造可分按闸板的构造可分1）平行式闸阀：密封面与 直中心线平行，即两个密封面互相平行的闸阀。2）楔式闸阀：）楔式闸阀：密封面与垂直中心线成某种角度，即两个密封面成楔形的闸阀。密封面的倾斜角度一般有252，330，5，8，10等，角度的大小主要取决于介质温度的高低。一般工作温度愈高，所取角度应愈大，以减小温度变化时发生楔住的可能性。在楔式闸阀中，又有单闸板，双闸板和弹性闸板之分。单闸板楔式闸在楔式闸阀中，又有单闸板，双闸板和弹性闸板之分。单闸板楔式闸阀，结构简单，使用可靠，但对密封面角度的精度要求较高，加工和维修阀，结构简单，使用可靠，但对密封面角度的精度要求较高，加工和维修较困难，温度变化时楔住的可能性很大。双闸板楔式闸阀在水和蒸气介质较困难，温度变化时楔住的可能性很大。双闸板楔式闸阀在水和蒸气介质管路中使用较多。它的优点是：对密封面角度的精度要求较低，温度变化管路中使用较多。它的优点是：对密封面角度的精度要求较低，温度变化不易引起楔住的现象，密封面磨损时，可以加垫片补偿。但这种结构零件不易引起楔住的现象，密封面磨损时，可以加垫片补偿。但这种结构零件较多，在粘性介质中易粘结，影响密封。更主要是上、下挡板长期使用易较多，在粘性介质中易粘结，影响密封。更主要是上、下挡板长期使用易产生锈蚀，闸板容易脱落。弹性闸板楔式闸阀，它具有单闸板楔式闸阀结产生锈蚀，闸板容易脱落。弹性闸板楔式闸阀，它具有单闸板楔式闸阀结构简单，使用可靠的优点，又能产生微量的弹性变形弥补密封面角度加工构简单，使用可靠的优点，又能产生微量的弹性变形弥补密封面角度加工过程中产生的偏差，改善工艺性，现已被大量采用过程中产生的偏差，改善工艺性，现已被大量采用。2按阀杆的构造闸阀又可分为按阀杆的构造闸阀又可分为1）明杆闸阀明杆闸阀：阀杆螺母在阀盖或支架上，开闭闸板时，用旋转阀杆螺母来实现阀杆的升降。这种结构对阀杆的润滑有利，开闭程度明显，因此被广泛采用。2）暗杆闸阀：暗杆闸阀：阀杆螺母在阀体内，与介质直接接触。开闭闸板时，用旋转阀杆来实现。这种结构的优点优点是：闸阀的高度总保持不变，因此安装空间小，适用于大口径或对安装空间受限制的闸阀。此种结构要装有开闭指示器，以指示开闭程度。这种结构的缺点缺点是：阀杆螺纹不仅无法润滑，而且直接接受介质侵蚀，容易损坏。二、截止阀二、截止阀1、常见结构图、常见结构图2）截止阀特点）截止阀特点截止阀是阀瓣沿阀座中心线移动的阀门,截止阀在管路中主要作切断用。截止阀有以下优点：1 在开闭过程中密封面的摩擦力比闸阀小，耐磨。2 开启高度小。(通常为DN 的1/4-1/3)3 通常只有一对密封面，制造工艺好，便于维修。截止阀使用较为普遍，但由于开闭力矩较大，结构长度较长，一般公称通径都限制在N250mm 以下。截止阀的流体阻力损失较大，因而限制了截止阀更广泛的使用。3）截止的分类）截止的分类1、根据阀杆上螺纹的位置可分1）上螺纹阀杆截止阀截止阀阀杆的螺纹在阀体的外面。其优点是阀杆不受介质侵蚀，便于润滑，此种结构采用比较普遍。2）下螺纹阀杆截止阀截止阀阀杆的螺纹在阀体内。这种结构阀杆螺纹与介质直接接触，易受侵蚀，并无法润滑。此种结构用于小口径和温度不高的 方。2、根据截止阀的通道方向，又可分为；直通式截止阀，直流式截止阀，角式截止阀和三通式截止阀，后两种截止阀通常做改变介质流向和分配介质用。直通式 角式 直流式(Y 型)三、止回阀三、止回阀1、常见结构图：、常见结构图：2、结构特点：、结构特点：止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质回流的阀门。3、止回阀分类、止回阀分类止回阀根据其结构分为1）旋启式止回阀：阀瓣围绕销轴旋转的止回阀阀瓣围绕销轴旋转的止回阀，旋启式止回阀应用较为普遍。旋启式止回阀旋启式止回阀2）升降式止回阀升降式止回阀：阀瓣沿着阀体垂直中心线滑动的止回阀水平安装升降式止回阀安装在水平管道上，在高压小口径止回阀上阀瓣可采用圆球。水平安装升降式止回阀的阀体形状与截止阀一样（可与截止阀通用），因此它的流体阻力系数较大。升降式止回阀应垂直安装。升降式止回阀3）碟式止回阀）碟式止回阀：阀瓣围绕阀座内的销轴旋转的止回阀，碟式止回阀结构简单，只能安装在水平管道上，密封性较差。碟式止回阀碟式止回阀4）其它止回阀）其它止回阀：橡胶瓣止回阀 球形止回阀 底阀四、旋塞阀四、旋塞阀1、结构图、结构图2）结构及特点）结构及特点：旋塞阀是指塞子绕阀体中心线旋转来达到开启和关闭的一种阀门。旋塞阀在管路中主要用作切断、分配和改变介质流动方向的。旋塞阀是历史上最早被人们采用的阀件。3）分类：）分类：1)紧定式旋塞阀2)填料式旋塞阀3)自封式旋塞阀4)油封式旋塞阀。由于结构简单，开闭迅速（塞子旋转四分之一圈就能完成开闭动作），操作方便，流体阻力小，至今仍被广泛使用。目前主要用于低压，小口径和介质温度不高的情况下。旋塞阀的塞子和塞体是一个配合很好的圆锥体，其锥度一般为1：6 和1：7。五、球阀五、球阀1、常见结构图、常见结构图2、结构及特点、结构及特点：球阀和旋塞阀是同属一个类型的阀门，只有它的关闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。球阀是近年来被广泛采用的一种新型阀门，它具有以下优点：1 流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。2 结构简单、体积小、重量轻。3 紧密可靠，目前球阀的密封面材料广泛使用塑料、密封性好，在真空系统中也已广泛使用。4 操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90，便于远距离的控制。5 维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。6 在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。7 适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。3、分类、分类：1、球阀按结构形式可分：1）浮动球球阀球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。浮动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷。这种结构，广泛用于中低压球阀。2）、固定球球阀球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。为了减少球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，近年来又出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。3）、弹性球球阀球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，而获得弹性。当关闭通道时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头，球体随之恢复原形，使球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。六、蝶阀六、蝶阀1、结构、结构：（2）流体阻力小，全开时，阀座通道有效流通面积较大，因而流体阻力较小。（3）启闭方便迅速，调节性能好，蝶板旋转90既可完成启闭。通过改变蝶板的旋转角度可以分级控制流量。（4）启闭力矩较小，由于转轴两侧蝶板受介质作用基本相等，而产生转矩的方向相反，因而启闭较省力。（5）低压密封性能好，密封面材料一般采用橡胶、塑料、故密封性能好。受密封圈材料的限制，蝶阀的使用压力和工作温度范围较小。但硬密封蝶阀的使用压力和工作温度范围，都有了很大的提高。2、结构特点、结构特点（1）结构简单，外形尺寸小。由于结构紧凑，结构长度短，体积小，重量轻，适用于大口径的阀门。第三章第三章 阀门的结构阀门的结构一、密封结构一、密封结构1、密封面的形式、密封面的形式4、刀型密封、刀型密封2、密封面的形成、密封面的形成3、密封面的紧固形式、密封面的紧固形式二、关闭件与阀杆的连接二、关闭件与阀杆的连接1、截止阀、截止阀气动装置气动装置液动装置液动装置阀门密封原理及密封比压的计算阀门密封原理及密封比压的计算一、密封原理一、密封原理