核电阀门结构.pdf
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1、 1 第一章第一章 阀门的结构阀门的结构 尽管各种阀门结构形式千差万别,但其基本的结构形是相同的,都是由驱动和执行两大部 分组成。驱动部分包括驱动装置、传动部件、阀杆等,其作用是输入和传递启闭阀门所需的力 矩;执行部分包括阀体、阀盖和启闭件等,其作用是完成阀门的启闭或调节。 一、 阀体和阀盖一、 阀体和阀盖 阀体、阀盖是阀门的主要承压部件。通常采用法兰或螺纹连接,将它们固接在一起,使其 内部构成一个空间,容纳阀杆、启闭件等,并形成介质的流动通道。 . 阀体阀体 按介质通道的形式可分为三种形式: (1) 直通式:直通式阀体的进口与出口通道成一直线,经过阀前后介质的流动方向不 变。除安全阀外,其余
2、十类阀门均可做成直通式。 (2) 角式:它的进口与出口通道形成直角,当介质流过阀门后,其流动方向改变 90 。 截止阀、节流阀、安全阀均可做成角式。 多通或:其介质通道有三个或更多。介质进出口的方向、通道数及其布置视具体情况的要 求。此阀体常见于球阀和旋塞阀。 不同类型阀门的阀体形状不同,与其有关的因素是阀门的使用权用要求、阀体的强度及介 质流动特性。 . 阀盖 阀盖 阀盖位于阀体上方,与阀体连接在一起。阀盖多半呈椭球状或盘状。阀盖上加工了填写料 函,以便在内部充填写密封填料,保持阀杆密封。 二、 启闭件与阀座密封结构二、 启闭件与阀座密封结构 2 启闭件与阀座是阀门的关键零件。阀门对流动介质
3、的控制是通过改变启闭件与阀座的相对 位置来实现的。当启闭件与阀座紧紧密接触时,阀门处于关闭状态,截断介质流动;当启闭件 离开阀座时,阀门处于开启状态,接通道路中介质;当启闭件处于中间位置时,阀门处于调节 状态。 阀门处于关闭状态时,启闭件与阀座紧密电码接触的两面三刀个表面称为密封面。密封面 所在的零件称作密封圈,阀体密封圈固接在阀体上,形成阀座。启闭件密封面与阀体密封面构 成一对密封副。 . 启闭件及其连接方式 启闭件及其连接方式 各类阀门的启闭件形式不同,其运动方式也不同。启闭件主要有截止型、闸门型、旋塞 型、旋启型和蝶型等五种形式。 启闭件与阀杆的连接不仅应牢回可靠,且要保证它的对中。启闭
4、件与阀杆的连接方式主要 有三种: (1)T 形连接槽:阀杆下端的 T形头与启闭件上端的 T形槽配合连接。 (2)连接圈连接:用金属连接圈嵌入启闭件和阀杆的连接槽将两者连接起来。 (3)阀瓣盖连接:用带螺丝纹的阀瓣盖把两者接在一起。 . 密封面形式 密封面形式 根据密封面的形状,阀门的密封结构型式主要有以下四种: (1)平面密封:癖闭件密封面与阀休密封面均为平面。对截止阀来说,其优点是两密封面 之间在启动闭时无擦伤现象,且维修方便。缺点是关闭时用力大,密封面上易积存杂物而影响 密封性能。 (2)锥面密封:启闭件密封面与阀体密封面均为锥面。它在关闭时用力较小,密封面上不 易积存杂物,密封性能较好;
5、但关闭时两密封面易产生擦伤, 且维修不方便,阀瓣与阀座的对 中出较困难。 3 (3) 球面密封:阀瓣与阀体密封面中有一个是球面。它的密封性能好,但维修困难。 (4) 刀形密封:在相接角的两个密封面中有一个呈刀口形。由于它的接触面积小,同样 的密封力可以得到较高的密封比压,因而密封性能好;这种密封形式因密封面易于损坏,所以 较少应用,仅适用于真空阀。 第(1)、(2)种密封是常见的密封形式,但在 GNPS 阀门中也出现了不少球面密封结 构。 三、 阀杆与阀杆密封结构三、 阀杆与阀杆密封结构 1 阀杆阀杆 阀杆是园形截面的细长杆,上端接驱动装置,下端与启闭件相连。其作用是传递驱动装 置输入的力矩,
6、使启闭件动作。 阀杆上的传动螺纹一般采用公制 T 形螺纹,有时也采用公制普通螺纹或细牙螺纹。有上螺 纹阀杆和下螺纹阀杆之分。上螺纹阀杆的螺纹位于阀杆的上半部,在阀体外面,不受介质腐 蚀;下螺纹阀杆的螺纹位于阀杆的下半部,在阀体内部,与介质接触并受其腐蚀。 阀杆的运动方式有如下几种: (1) 旋转升降式:阀杆作旋转和升降复合运动,蝶阀,球阀。 (2) 升降式:阀杆仅作升降运动,气动隔离阀。 (3) 旋转式:阀杆仅作旋转运动。 阀杆是阀门的主要受力零件。在启闭过程中阀杆承受压缩和扭转作用。对于截止阀,阀杆 主要承受压缩作用;而对于旋塞阀、蝶阀和球阀,阀杆主要受扭转力作用。 2 阀杆密封结构阀杆密封
7、结构 4 通过阀盖与阀杆之间间隙的介质泄漏为外漏。外漏严重时会影响管路和设备正常运行,特 别是对有放射性的介质,泄漏会引起放射击性污染,对人身安全造成威胁。因此必须设置密封 防止介质外漏。 最常用的阀杆密封结构是填料函密封。在阀盖填料函内填写充具有一定弹性的密封填料, 用填料压盖压紧,使用权填写料与阀杆外表面和填料函内侧紧接触,并形成一定的密封比压。 这样即使在阀内较高介质压力作用下,也不会在阀盖与阀杆配合外产生间隙,从面防止介质外 漏。 第二章 第二章 GNPS 常用核阀简介常用核阀简介 2.1 截断阀类截断阀类 一、 闸 阀 一、 闸 阀 闸阀是一种常用的截断阀,用来接通或截断管路中的介质
8、,但不适于用来调节介质流量。 它的启闭件(闸板)在垂直于阀内通道中心线匠平面内作升降运动,像闸门一样截断介质,故 称作闸阀。 11 闸阀的特点 闸阀的特点 (1) 流动阻力小。闸阀阀体内部介质通道是直通的,介质流经闸阀时不改变其流动方 向,因而流动阻力较小。 (2) 结构长度(与管道相连接的两端面间的距离)较小。 (3) 启闭较省力。启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直,而截止阀阀瓣通常在关 闭时的运动方向与阀座处介质流动方向相反,因而必须克服介质的作用力。所以与截止阀相 比,闸阀的启闭较为省力。 (4) 介质流动方向不受限制。介质可以从闸阀两侧任意方向流过闸阀,均能达到接通或 截断的目的。
9、便于安装,适用于介质的流动方向可能改变的管路中。 5 (5) 高度大,启闭时间长。由于开启时需将闸板完全提升到阀座通道上方,关闭时又需 将闸板全部落下挡位阀座通道,所以闸板的启闭行程很大,相应地其高度大,启闭时间较长。 (6) 密封面易产生擦伤。启闭时闸板与阀座相接触的两密封面之间有相对滑动,在介质 力作用下易产生擦伤,从而破坏密封性能,影响使用寿命。 闸阀仅供截断或接通管路中的介质,不宜用来调节介质的压力或流量。如长期用于调节, 密封面会被介质冲蚀,不能保证其密封性。 (7) 零件较多,结构较复杂,维修困难。 22 闸阀结构 闸阀结构 闸板是闸阀的启闭件,其结构形式有斜座和平行座式两类。GN
10、PS 闸阀的主要形式有: 斜座闸阀:单闸板,双闸板或双盘件。 平行座闸阀:双闸板式和自由膨胀式和止动装置式。 (1) 斜座式闸阀 斜座闸板的密封面与闸板垂直中心线成一定倾角,称为楔半角的大小主要取决于介质的温 度和通径的大小,一般介质测试越高、通径越大,所取楔半角越大,以防止温度变化时闸板被 卡住,无法开启。根据使用压力,一般单闸板的形状是扁平(PN10)、椭园(PN25)、园柱 球形(高压)。对斜座单闸板的使用权用限制是:不适用于阀体变形的场合。因此,对下列情 形下使用要注意防止闸板卡死: 如果流体温度导致阀体胀、缩变形 如果流体压力或管道引的外力导致阀体机械变形。 双闸板式闸阀可适应上述变
11、形,但只能适用于低饱和蒸汽管路或有较大过冷度的压力管 道。 (2) 平行座式闸阀 6 自由膨胀闸阀的闸板由两个独立的盘件组成,用弹簧将两个盘件从中间隔开,并顶靠在阀 体的平行阀座上。阀门关闭时,在膨胀作用下盘件在各自密封面内可自由移动。弹簧不能用来 平衡流体作用于进口侧闸板上的压力,尚不足以保证闭合时的密封性,密封性与流体压力直接 有关。因此,流体压力减小巧玲珑而变得低于阀体内的压力时,闸板就愈加靠紧阀座,于是增 加了开启需克服的摩擦力,甚至卡死。该型闸阀不用于低压管路,而只用于高压(水和蒸汽) 管路,其优点是对热变形不敏感。 (3) 双闸板闸阀的旁路平衡 对用于蒸汽管道的双闸板阀;出于安全考
12、虑需采用旁路平衡装置,使闸阀阀体内的容量与 进出口连通。 闸阀运行中常遇到这样的情况:闭合和冷却的闸阀阀体内在两闸板这间有积水,由于闸阀 进口侧的加热作用使用权积水足以形成饱和蒸汽时,在闸阀内就会产生过压,以至闸阀不能打 开,而金属内的应力也会起过弹性极限。旁路的作用就是释放阀体内的积水及蒸汽。旁路阀也 可由不得截止阀取代,但此时主闸阀仅能保证单侧密封。 33 密封性:单侧或双侧 密封性:单侧或双侧 良好状态的闸阀实现单侧密封性。平行座式闸阀也只能在出口阀座实现单侧密封,见图 7 平行座式闸阀。 标准的斜座式闸阀情况也一样,压力使进口侧闸板变形,于是使用权流体可流过进口侧闸 板直至阀腔达于是平
13、衡, 双侧密封式闸阀是通过增强闸板对阀座的推力而实现的,接触压力应大于进口流体的压 力。这种闸阀的缺点是,如果在热状态下闭合,后来冷却壳体就会出现收缩,于是形成闭合位 置卡紧,有可能使密封面或控制螺母损坏。 二、 截止阀二、 截止阀 7 截止阀也是一种常用的截断阀。它的启闭件(阀瓣)沿着阀座通道的中心线上下移动。闭 合时依靠阀阀瓣贴合阀座保证密封性,其方向一般与流动方向相反。 1 截止阀的特点截止阀的特点 (1) 与闸阀比较,截止阀结构较简单,维修较方便。 (2) 启闭时阀瓣与阀座密封面之间无相对滑动(锥形密封面除外),因而密封面磨损和 擦伤较轻,密封性能较好。 (3) 阀瓣选选行程小,因而截
14、止高度较小,但结构长度较大。 (4) 由于关闭时阀瓣的运动方向与介质压力作用方向相反,必须克服介质的作用力,所 以启闭力矩大,启闭较费力。 (5) 流动阻力大。阀体内介质通道比较曲折,流动阻力大,动力消耗大。在各类截断阀 中截止阀的流动阻力最大。 (6) 介质流动方向受限制。介质流经截止阀时,在阀座通道处只能从下向上单方向流 动,不能改变流动方向。 截止阀仅供截断或接通管路中的介质,不宜用来调节介质的压力或流量。如长期用于调 节,密封面被介质冲蚀,不能保证其密封性。使用时要特别注意阀的进出口方向,切勿装反。 2 截止阀一般结构截止阀一般结构 从截止阀的阀杆和阀体流道形式,有这样的分类: 直杆式
15、 截止阀 从阀瓣的形式来看,它主要有锥体、平座、球体及挠性隔膜几种。 给出了一些实际截止阀的结构形式。 直通式 角式 斜杆式 直流式 8 斜杆式截止阀的阀杆与介质流动方向成一夹角,阀杆越倾斜则流动阻碍力越小。为避免紊 流干扰,通常在阀瓣上设置一个导向筒。 对隔膜 式截止阀,金属阀瓣由固定的阀体和阀盖之间的挠性隔膜取代。闭合时的密封性由 隔膜贴合在水平或凹形座上来保证,借助顶块使隔膜随阀杆的推力而闭合。另外,隔膜 可对操 纵机构的另件起保护作用,当隔膜出现渗透漏时,则失去外部的密封保证。这类阀的使用仅限 于低压、低温的管道。 所有截止阀在工作时流体都有是从阀瓣下部进入,的一个例外是:汽机系统(
16、)的一个例外是:汽机系统()的入口阀为反向流动。这样,要开启此阀是十分困 难的。故此,在主阀瓣上设置导向阀。开启时,先开导向阀让小股流体进入出口侧,使用权进 出口压力增衡,再开启主阀瓣。 三、旋塞阀三、旋塞阀 旋塞阀可作为截断阀,也可作为分配阀。它的启闭件是一个有通道的园锥形或柱形的塞 子,靠围绕本身的轴线作旋转运动来完成阀门的启闭。 旋塞阀的特点 旋塞阀的特点 () 结构简单,零件少,体积小,重量轻。 () 流动阻力小。介质流经旋塞 阀时,流体通道可以不缩小,也不改变流动方 向,因而流动阻力小。 () 启闭迅速,介质流动方向不受限制。 () 启闭较费力。旋塞阀阀体与塞了之间是靠园锥表面来密封
17、的,所以密封面面 积较大,启闭力矩较大。如采用有润滑的结构或在启闭时能先提升塞子,则可大减少启闭力 矩。 () 使用中易磨损,而难以保证密封性,且不易维修。如采用油封结构,即在密 封面注入油脂,形成油膜,则可提高密封性能。 9 旋塞阀的结构 旋塞阀的结构 旋塞的形状有锥形和园柱形,其流通通道有直通型、型和型,通孔的数目及其截面形 状与阀体的管路布置有关。当旋塞可使流体从上部或从下部流动时,这种旋塞为穿通型。 为保证密封,必须沿塞子轴线方向施加作用力,使塞子压紧关阀体上,从而在两密封面间 形成一定的密封比压。根据压紧方式不同,旋塞阀有如下几种结构形式: () 紧定式:这种旋塞阀的结构最为简单,仅
18、由阀体和塞子组成,塞子下端伸出阀 体外,由锁紧螺母将塞子往下拉紧,使其压紧在阀体密封面上。只适用于低压场合,目前很少 采用。 () () 填料式:它阀体、塞子、填料和填料压盖组成。依靠填料压盖压紧填料的同 时,将塞子紧紧压在阀体密封面上,从而防止介质的内漏和外漏。 () 自密封式:它与一般的旋塞闪阀有很大的区别,它的塞子是倒置的,即塞子大 端朝下,用压盖压住。塞子与压盖之间有一空腔,介质可通过塞了内的小孔进入下部的空腔 , 依靠介质压力将塞子压紧在阀体密封面上,介质压力越大,则密封性能越可靠。在塞子和盖之 间放置一个压紧弹簧,起着预紧的作用,使密封效果更好。 () 油封式:它的结构与填料式旋塞
19、阀基本相同,不同之处在于它设有注油装置, 并在塞子的密封面上加工出横向和纵向油沟。侃用时从注油孔向阀内注入润滑油脂,使之在塞 子与阀体之间形成一层很薄的油膜,起润滑和辅助密封面的作用。油封式旋塞阀的主要特点是 密封性能可靠,而且启闭省力。它的出现扩大了旋塞阀用范围。 四、 球四、 球 阀阀 球体阀是一种新型的截断阀。它的启闭件是一个球体,围绕着阀体垂直中心线作回转运 动,故称为球阀。多用于、。 球阀的特点 球阀的特点 球阀来自于旋塞阀,它具有旋塞的优点,又克服了旋塞阀的一些缺点: 10 () 启闭力矩比旋塞阀要小。旋塞阀塞子与阀体密封面接触面积大,而球阀只是 阀密封圈与球体相接触,所以接触面积
20、较小,启闭力矩也比旋塞阀小。 () 密封性能比普通旋塞阀好。球阀皆采用具有弹性的软质密封圈,所以密封性 能好。球阀全开时密封面不会受到介质的冲蚀。 球阀的结构 球阀的结构 球体是球阀的启闭件,其表面是密封面,球体内有园形截面的流体通道,其直径常等于阀 的公称通径。与旋塞阀相同,球阀的通道形式也有直通、L 形和 T 形。L 形和 T 形通道的分配 作用与旋塞阀一样。 按照球体在阀体内的固定方式,球阀可分成浮动球式和固定球式两种。 浮动球式球阀的球体是可以浮动的。在介质压力的作用下,球体被压紧到出口侧的密封圈 上,从面保证密封。它的特点是结构简单,单侧密封,密封性能较好,但由于球面与出口侧密 封圈
21、之间压紧力较大,所以启闭力矩也大。 固定球式球阀的球体被上下两端的轴承固定,只能转动,不能产生水平位移。为了保证密 封性,它有能够产生推力的浮动阀座,使密封圈压紧球体。因此它的结构复杂,外形尺寸大。 由于球体被轴承固定,介质对球体压力是由轴承来承受的,因而密封圈不易磨损,使用寿命 长。密封圈与球体间的摩擦力小,因而启闭也较省力。 五、 蝶五、 蝶 阀阀 蝶阀是截断阀类的一种。它的启闭件呈园盘状,称作蝶板。蝶板绕其自身的轴线作旋转运 动。 11 蝶阀的特点蝶阀的特点 ()结构紧凑简单,体积小,重量轻。结构尺寸最小,其长度甚至可以小于通径; ()由于全开时阀座通道有效流通截面积较大,因面流动阻力较
22、小; ()启闭方便迅速且比较省力。蝶板旋转 90 。角即可完成启闭。由于转轴两侧蝶析受介 质作用力接近相等,而产生的转矩相反,因而启闭力矩较小; ()低压下可以实现良好的密封; ()调节性能好。通过改变蝶板的旋转角度可以分级控制流量; 蝶阀的结构 蝶阀的结构 蝶板转轴的两端装有导向装置和密封封垫。蝶板的密封是由两种方法保证: 阀座设弹性密封垫。如采用橡胶垫、塑料垫,在高温场合,可采用弹性不锈钢膜垫,该 膜内可充压,以保证密封性。 蝶板支撑轴轴向偏心或轴倾斜。从蝶板的形式来看,主要有三种; () 中心对称板:阀杆从碟板的径向中心穿过,踏 3 的阻流面积较小,但密封面易擦 伤,难以保证密封性,一般
23、只用于调节流量。 ()偏置板式:蝶板与阀杆平行安装,不在 同一平面。它的密封性好,但 阻流面积大。 ()斜板式:蝶板与阀杆成一倾斜角。常用 密封式蝶阀。 对有良好密封形式的蝶阀,既是截断阀, 又是调节阀主要用于大直径水管上。 2.2 自调阀类 2.2 自调阀类 12 这类阀门的启闭件运动仅受流体能量和方向控制(流向流速),并在一个规定方向上永远 是闭合状态。 根据功能这类阀有两种: 用来阻止流体反向流动的止回阀 避免流体速度超定值的断流阀 一、 止回阀 一、 止回阀 根据阀瓣的形状和运动特性,止回阀主要有旋启式和升降式两种。 旋启式止回旋 旋启式止回旋 旋启式止回阀的阀瓣呈园盘状,通过摇杆与驱
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