一、概述

Z41H-10C低壓閘閥采用手動(dòng)操作，稱為手動(dòng)閘板閥?？杀ＷC閘閥運(yùn)行時(shí)關(guān)閉件(閘板)沿通道軸線的垂直方向移動(dòng)的，在管路上主要作為切斷介質(zhì)用，即全開(kāi)或全關(guān)使用。當(dāng)全開(kāi)時(shí)，通過(guò)閘閥的壓力降非常??；當(dāng)全關(guān)時(shí)，具有很好的壓力密封性能。通過(guò)手動(dòng)操作，不可作為調(diào)節(jié)流量使用。它可以適用于低溫低壓也可以適用于高溫高壓，并可根據(jù)閥門的不同材質(zhì)用于各種不同的介質(zhì)。但不用于輸送泥漿等介質(zhì)的管路中。廣泛用于自來(lái)水、污水、建筑、石油、化工、食品、醫(yī)藥、輕紡、電力、船舶、冶金、能源系統(tǒng)等體管線上。選用也可以采用氣動(dòng)帶手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等等驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)閥的開(kāi)啟于關(guān)閉，主要目的能快速截?cái)嘟橘|(zhì)。下是由于這個(gè)原因，通常稱為"截?cái)?并或"阻斷"閥。由于閘板與閥座環(huán)的配合，當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，幾乎沒(méi)有泄漏發(fā)生。然面，在背壓(一般不小于0.34bar，1bar＝105Pa)非常低的情況下，可能會(huì)發(fā)生某些泄漏。閘閥的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通常開(kāi)啟和關(guān)閉很緩慢，這一特性可以防止流體水錘效應(yīng)對(duì)管道系統(tǒng)的損壞。

在眾多通用閥門類型中，只有全通徑球閥能夠與閘閥的流量特性相當(dāng)。對(duì)稱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和對(duì)等密封使得閘閥的可以從兩個(gè)方向中的任何一個(gè)方向上截?cái)嘟橘|(zhì)流。通常，閘閥比截止閥更易于產(chǎn)生閥座和閘板密封面的磨損，而這種磨損的修復(fù)，很難通過(guò)研磨和拋光的手段來(lái)完成。

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理

Z41H-10C低壓閘閥主要由閥體、閥蓋、支架、閘板、閥桿、手輪等零件組成。閥體、閥蓋、支架等采用鑄鋼或不銹鋼等材料鑄造而成，直通式法蘭結(jié)構(gòu)。閥體與閥蓋采用法蘭連接。明桿式結(jié)構(gòu)，所以閥蓋上部連接支架子，起到支撐連接作用。閥桿與閥蓋密封處有填料密封無(wú)泄漏。閥體與閘板密封面堆焊不銹鋼或司太立硬質(zhì)合金，使閘板由閥桿帶動(dòng)，沿閥座做直線升運(yùn)動(dòng)時(shí)，起到耐磨性及硬好的密封性。通常閘閥用的都是楔式閘板，使用楔形閥板的目的是為了提高輔助的密封載荷，以使金屬密封的楔式閘閥既能保證高的介質(zhì)壓力密封，也能使低的介質(zhì)壓力密封。這樣，金屬密封的楔式閘閥所能達(dá)到的潛在密封程度就比普通的金屬密封平板閘閥高。但是，金屬密封楔式閘閥由楔入作用所產(chǎn)生的進(jìn)口端密封載荷往往不足以達(dá)到進(jìn)口端密封，故楔式閘閥為單面強(qiáng)制密封。

(1)、閥體結(jié)構(gòu)

Z41H-10C低壓閘閥閥體為直通式結(jié)構(gòu)，閥腔內(nèi)要容納垂直放置并做升降運(yùn)動(dòng)的圓盤狀閘板，因而閥體內(nèi)腔高度較大。閥體截面的形狀主要取決于公稱壓力，如低壓閘閥閥體可設(shè)計(jì)成扁平狀，以縮小其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。高、中壓閘閥閥體多設(shè)計(jì)成圓形或喇叭口形，以提高其承壓能力，減小壁厚，閥體形狀還與閥體材料及制造工藝有關(guān)。閘閥的閘板導(dǎo)向裝置通常包含閥體導(dǎo)向筋與閘板導(dǎo)向槽?？煞乐归l板在開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而保證密封面相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)，并使閘板在未達(dá)到關(guān)閉位置之前不與閥座摩擦，減少密封面的磨損。

閥體導(dǎo)向筋一般直接鑄造在閥體上，其位置的特殊性，使其加工較麻煩，因此不對(duì)其進(jìn)行加工，只加工閘板導(dǎo)向槽，控制閘板導(dǎo)向槽與閥體導(dǎo)向筋橫向間隙及縱向間隙，間隙預(yù)留過(guò)大會(huì)嚴(yán)重影響閥門的密封性能，應(yīng)當(dāng)引起重視。當(dāng)閥門安裝在垂直的管線時(shí)，介質(zhì)流向自上往下，閘板因自重靠向出呂密封端，此時(shí)如尺寸間隙過(guò)大，啟閉閥門時(shí)，出口端閘板密封面與閥座密封面始終摩擦，易造成出口端密封副嚴(yán)重磨損。 當(dāng)閥門水平安裝在水平管線時(shí)，閘板因自重靠向底部導(dǎo)向筋，頂部則存在2倍的間隙，如設(shè)計(jì)不當(dāng)，預(yù)留間隙過(guò)大，造成閘板頂部導(dǎo)向槽外端低于閥體頂端導(dǎo)向筋，則易造成閘板脫落而卡死在閥體中。閥體導(dǎo)向筋長(zhǎng)度不宜過(guò)短，應(yīng)能保證在閥門啟閉過(guò)程中，閘板被完全支撐。防止閘板偏離密封面，以及因配合長(zhǎng)度過(guò)短，造成閘板導(dǎo)向槽與閥體導(dǎo)向筋錯(cuò)位，使閥門不能正常啟閉。一般閘板在啟閉位置時(shí)，閥體導(dǎo)向筋與閘板導(dǎo)向槽最小配合長(zhǎng)度應(yīng)不小于閘板導(dǎo)向槽總長(zhǎng)度的1/2。高邇達(dá)要求：高，就是高要求、高難度、高品質(zhì)。

(2)、閥座

Z41H-10C低壓閘閥通過(guò)閘板與閥座形成密封副，實(shí)現(xiàn)閥門的開(kāi)啟和關(guān)閉。因此閥座結(jié)構(gòu)也尤為關(guān)鍵。通常，閥座結(jié)構(gòu)可以是閥體整體部件，也可以是單獨(dú)的閥座圈結(jié)構(gòu)。

整體式閥座與閥體是一個(gè)整體，當(dāng)閥體由耐蝕材料制成時(shí)，整體式閥座可以直接由基體材料加工而成，也可以同碳素鋼類閥門一樣，在基體上堆焊適用于不同介質(zhì)的材料加工而成。閥座圈則可心選用不同于閥體材料的其他所需材料制成，然后連接到閥體上相應(yīng)的閥座槽內(nèi)。但值得注意的是，當(dāng)閥門應(yīng)用于溫度變化較大的工況時(shí)，應(yīng)盡可能選用線脹系數(shù)與閥體材料相當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)制造閥座圈，當(dāng)閥座圈采用焊接的工藝與閥體連接時(shí)，還需要進(jìn)一步考慮兩種材料的焊接性。現(xiàn)在通常是在閥體上直接堆焊金屬材料制成密封面。根據(jù)閥門使用工況、工作壓力和閥體材料與堆焊材料的焊接性，選擇不銹鋼或硬質(zhì)合金。

(3)閘板結(jié)構(gòu)

常用的楔式閘板結(jié)構(gòu)分為彈性閘板、剛性閘板和雙閘板三種。楔式閘板兩側(cè)密封面與閘板的垂直中心線有一定的傾角θ，稱為楔半角。常用的楔半角有2o52'和5o兩種。楔半角的大小對(duì)閘閥的使用性能有重要影響。角度小時(shí)關(guān)閉閘閥所需的力減小，但此時(shí)管道由于溫度的變化而引起變形時(shí)，楔形閘板在閥體內(nèi)被楔住的可能性卻增大。

為了不使楔形閘板在閥體內(nèi)被楔住，必須使其不自鎖，即應(yīng)保持下述條件：

?m< tanθ

式中

?m —摩擦固數(shù)；

θ—楔式閘板兩側(cè)密封面與閘板垂直中心線的傾角(稱為楔半角)，(o)。

對(duì)于楔半角θ=2o52'的閘閥，tanθ=0.05，對(duì)于楔半角θ＝5o的閘閥，tanθ=0.09。楔式閘閥在實(shí)際使用條件下，摩擦因數(shù)大于上述數(shù)值，因此楔式閘閥一般是在楔形閘板自鎖條件下工作。

I、彈性閘板

彈性閘板[圖2-33(a)]的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封可靠，當(dāng)介質(zhì)溫度變化時(shí)不易被楔住，楔角的加工精度要求相對(duì)較低。采用彈性閘板的閘閥，關(guān)閉力矩不宜過(guò)大，以防止超過(guò)閘板的彈性變形范圍，所以閥門應(yīng)設(shè)有限位機(jī)構(gòu)以控制閘板的行程。

楔式彈性閘板是單片式，兩個(gè)密封面被支承在中心的懸臂梁上。其垂直中分面上帶有一個(gè)環(huán)形溝槽，正是這個(gè)溝槽使閘板具有一定的彈性，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，利用閘板產(chǎn)生的微量變形，彌補(bǔ)因加工制造偏差而產(chǎn)生與閥座的配合間隙，使閘板兩密封面分別與兩側(cè)閥座達(dá)到完整吻合，同時(shí)形成密封比壓，從而實(shí)現(xiàn)密封。彈性閘板關(guān)閉時(shí)，是靠閘板的彈性負(fù)載施加于閥座密封面上而不是直接由閥桿施加的楔緊力。不論是溫度變化引起的熱脹冷縮，還是閥體變形產(chǎn)生的收縮應(yīng)力均不會(huì)導(dǎo)致閘板被楔住。

彈性閘板結(jié)構(gòu)適用于各種壓力、溫度的中、小口徑閘閥，介質(zhì)中不能含有過(guò)多固體顆粒物，以防積塞于閘板環(huán)形槽內(nèi)，影響其彈性變形的能力。

II、剛性閘板

剛性閘板[圖2-33(b)]為單片實(shí)心結(jié)構(gòu)，不能補(bǔ)償由于管道載荷或熱波動(dòng)引起的閥座對(duì)中變化，兩側(cè)密封面的楔半角加工精度要求很高，制造及維修都比較困難。運(yùn)行中密封副間易產(chǎn)生磨損，溫度變化時(shí)閘板易被楔住。因此，大于DN50(NPS2)，采用楔式剛性閘板時(shí)一般不推薦使用于溫度超過(guò)121oC(250oF)的場(chǎng)合。楔式剛性閘閥被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的，幾乎所有小于等于DN50(NPS2)的小型閘閥，都彩楔式剛性閘板，一般適用于較低的“壓力-溫度”工況。

III、楔式雙閘板

楔式雙閘板[圖2-33(c)]由兩塊閘板組合而成，用球面頂心鉸成楔形閘板?？梢宰杂烧{(diào)整角度以達(dá)到與兩閥座的良好吻合。閘板密封的楔角可以由間鉸接的頂心球面自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而對(duì)密封面楔角的加工精度要求較低。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)不易被卡住，也不易產(chǎn)生擦傷現(xiàn)象。閘板密封面磨損后可以在頂心處加墊片補(bǔ)償，便于維修。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件較多，不適用于黏性介質(zhì)，由于閘板是活動(dòng)連接的，長(zhǎng)期銹蝕后，容易造成閘板脫落。通常垂直安裝于水和蒸汽介質(zhì)的管路上。

楔式雙閘板結(jié)構(gòu)能解決實(shí)際工況中楔式單閘板結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生的以下問(wèn)題：如果閥體受到意外的壓力或轉(zhuǎn)矩，并可能造成閥體扭曲，但雙閘板結(jié)構(gòu)仍然能夠正常開(kāi)啟，因?yàn)殚l板試圖開(kāi)啟之前，閥座密封角載已經(jīng)消除．如果閥體只是輕微的扭曲，那么獨(dú)立的閘板可以沿著它們各自的閥座移動(dòng)．當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，溫度改變也不會(huì)導(dǎo)致閘板楔死．這種閥門的設(shè)計(jì)適合尺寸為DN50~600(NPS2~24)。閥體材料包括碳素鋼、鉻鉬鋼、不銹鋼、雙相不銹鋼和鎳合金等，適應(yīng)工作溫度范圍可達(dá)-196~816oC。

閘板選用楔式密封面。這樣，在閘板與閥座密合時(shí)形成一種類似斜面密封的密封形式，其密封效果極佳。此外，這種形式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即如果密封面上有微小顆粒結(jié)疤，可以利用關(guān)閉閥門時(shí)的關(guān)閉力將結(jié)疤碾碎，從而保證閥門的密封性能。要碾碎結(jié)疤，密封面就必須具有很高的硬度，而且還要有較好的耐介質(zhì)沖刷的性能，密封面所選材料必須具有以下特點(diǎn)：耐沖蝕、耐腐蝕、耐磨損，而且還需要有較高 的硬度，使其足以碾碎結(jié)疤。試驗(yàn)證明，采用超音速噴涂硬質(zhì)合金或焊接硬質(zhì)合金的密封面，耐蝕、耐磨、耐沖刷效果良好。

(4)閥桿與閥瓣連接

為明桿楔式閘板，閥桿的一端帶有梯形傳動(dòng)螺紋與閥桿螺母連接，閥桿與閘板通過(guò)T形槽掛連在一起。由于閥桿密封靠填料，填料為柔性石墨，壓緊填料壓板和填料壓套的就可以保證閥桿密封。該閥還設(shè)有上密封機(jī)構(gòu)，全開(kāi)閥門時(shí)，上密封起密封作用，可以保護(hù)填料。在閥蓋的上部固定有支架及手輪裝置，由閥桿螺母結(jié)合手輪帶動(dòng)。可使閥門手動(dòng)使用，使閥桿帶動(dòng)閘板上升與下降來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉，因此容易識(shí)別閥門的啟閉狀態(tài)，避免誤操作。由于閥桿螺母在體腔外，有利于潤(rùn)滑，同時(shí)啟閉狀態(tài)直觀明顯，因而應(yīng)用廣泛。但在惡劣環(huán)境中，閥桿的外露螺紋易受損害和腐蝕，甚至影響操作。它的缺點(diǎn)是閥門開(kāi)啟后的高度大，通常在閥門原高度的基礎(chǔ)上要加一個(gè)行程，因而需要很大的操作空間。

(5)閥桿

閥桿為上螺紋帶支架式，多用于工業(yè)。龍其是在腐蝕性工況中，因?yàn)殚y桿螺紋基本不接觸介質(zhì)，也就遠(yuǎn)離了潛在的腐蝕危害。與其他兩種閥桿結(jié)構(gòu)不同的是，此種結(jié)構(gòu)中，手輪是與閥門支架部的閥桿螺母相連，而不是直接與閥桿本身相連，因此開(kāi)啟時(shí)手輪不會(huì)隨著上升。

(6)填料函

填料函是基本類型，在該填料函的環(huán)形腔室內(nèi)從上部填料壓蓋到底部臺(tái)肩之間裝有填料。在填料函的下部設(shè)有上密封，該上密封與輸出桿所帶相應(yīng)的密封配接。

通常從填料斷面形狀來(lái)分，填料密封結(jié)構(gòu)一般有方形或人字形兩種。

方形填料可以是整圈的、帶45o或30o接口，而人字形填料大多是由氟橡膠、聚乙烯等材料車制或模壓面成的。

輸出桿閥門開(kāi)啟和關(guān)閉的重要部件之一，因?yàn)槭强蓜?dòng)件。所以是最易產(chǎn)生外漏的部位。因此，輸出桿密封性對(duì)于閥門來(lái)講是非常重要的。輸出桿的密封通常用壓縮填料。壓縮填料是指壓入填料函內(nèi)使輸出桿周圍密封的軟質(zhì)材料。填料作用于橫向支撐面上的壓力如果等于或高于介質(zhì)壓力，而且也足以能使在橫向面上的泄漏溝閉合，則填料就能對(duì)介質(zhì)起到密封。

壓緊填料壓蓋所產(chǎn)生的密封壓力使填料向橫向擴(kuò)張。如果填料傳遞壓力的方向與介質(zhì)相同，是施加于填料端面的壓力就在橫向支撐面上產(chǎn)生相同的壓力。因此，填料受到填料壓蓋的緊，填料橫向的壓力經(jīng)常要比介質(zhì)壓力高出由填料壓蓋施加的一個(gè)壓力值，這時(shí)就會(huì)自動(dòng)起到密封作用。

(7)支架

支架肩上閥桿螺母與手輪結(jié)合。端部為鴨掌式結(jié)構(gòu)，各兩邊帶有兩個(gè)通孔由螺絲、螺母與閥蓋緊固。支架上部?jī)?nèi)同心圓配合閥桿，下端與閥蓋配合。設(shè)計(jì)上符合閥開(kāi)啟或關(guān)閉行程要求。褲叉式結(jié)構(gòu)，加上兩邊凸邊條形成T形結(jié)構(gòu)，粗細(xì)達(dá)到支撐力度及受壓的標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、美觀。此結(jié)構(gòu)形支架稱為褲叉連接式支架。

(9)閘閥具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①流體阻力小。閘閥閥體內(nèi)部介質(zhì)通道是直通的，介質(zhì)流經(jīng)閘閥時(shí)不改變其流動(dòng)方向，因而流體阻力較小。

②結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(與管道相連接的兩端面間的距離)較小。由于閘板呈圓盤狀，是垂直置于閥體內(nèi)的，而截止閥閥瓣(也呈圓盤狀)是平行置于閥體內(nèi)的，因而與截止閥相比，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較小。如PN16、DN150的截止閥，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為480mm，而同一參數(shù)的閘閥結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度僅為350mm。

③啟閉較省力。啟閉時(shí)閘板運(yùn)動(dòng)方向與介質(zhì)流動(dòng)方向相垂直，而截止閥閥瓣通常在關(guān)閉時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與閥座處介質(zhì)流動(dòng)方向相反，因而必須克服介質(zhì)的作用力。所以與截止閥相比，閘閥的啟閉較為省力。

④介質(zhì)流動(dòng)方向不受限制。介質(zhì)可從閘閥兩側(cè)任意方向流過(guò)閘閥，均能達(dá)到接通或截?cái)嗟哪康?。便于安裝，適用于介質(zhì)的流動(dòng)方向可能改變的管路中。

⑤全開(kāi)時(shí)，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕很小。

⑥形體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造工藝性較好。

(一)、工作原理

Z41H-10C低壓閘閥通過(guò)手輪操作來(lái)實(shí)現(xiàn)閥的啟閉。明桿式閘閥都是通過(guò)手輪帶動(dòng)閥桿螺母及閥桿帶動(dòng)閘板與閥體密封面離、合。當(dāng)閘板離開(kāi)閥體密封面時(shí)，手輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)閥桿螺母與閥桿的磨擦力及閥桿與填料的磨擦力帶動(dòng)閥桿與閘板，同時(shí)閥進(jìn)口端閘板面受管內(nèi)壓力和介質(zhì)沖擊力的。因此手輪轉(zhuǎn)動(dòng)力度大于磨力及管道壓力等受力。

楔式閘閥的密封原理是靠楔形閘板上的兩密封面和閥體上的兩密封面楔入時(shí)的緊密結(jié)合來(lái)達(dá)密封的。使用楔形閘板的目的是為了提高輔助的密封載荷，以使金屬密封的楔式閘閥既能對(duì)高介質(zhì)壓力，也能對(duì)低介質(zhì)壓力進(jìn)行密封。關(guān)閉時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)閥桿，使閘板密封面和閥體密封面密合而達(dá)到密封。但是，金屬密封的楔式閘閥由楔入作用所產(chǎn)生的進(jìn)口端密封比壓受到介質(zhì)的作用力往往不足以達(dá)到進(jìn)口端密封。所以說(shuō)金屬密封楔式閘閥屬單面強(qiáng)制密封。