闸阀的结构

1、阀体与阀盖结构

　　由于闸阀通常应用于大口径管道上，所以阀体与阀盖多采用法兰连接。阀体要容纳垂直放置并做升降运动的圆盘状闸板，因而阀体内腔高度较大。阀体截面的形状主要取决于公称压力，如低压闸阀阀体可设计成扁平状的，以缩小其结构长度。高、中压闸阀阀体多设计成圆形或喇叭口形，以提高其承压能力，减小壁厚。阀体形状还与阀体材料及制造工艺有关。

　　阀体与阀盖的连接结构通常有5种:螺纹式阀盖、活接头式阀盖、螺栓连接阀盖、焊接阀盖和压力自密封阀盖。

　　①螺纹式阀盖是最简单的设计结构。通常只用于不需要经常拆卸的小口径阀门，成本较低的铜合金阀门等。

　　②活接头式阀盖主要用于铜合金类阀门，但是活接头结构更便于维修和维护拆卸。

　　③螺栓连接阀盖是最常用的连接结构，当今工业用闸阀大多数采用该结构。与螺纹式和活接头式连接结构不同的是，螺栓连接阀盖结构中阀体和阀盖之间的连接需要垫片密封。

　　④焊接阀盖对于规格1/2～2in(1in= 0.0254m)，磅级介于Class800～2500之间，不需要拆卸的紧凑型钢制阀门来说，焊接阀盖是最常用的结构。与压力密封阀盖相似的是，焊接阀盖阀门比螺栓连接阀盖阀门的重量要轻。

　　⑤压力自密封阀盖是靠阀体内介质压力作用于阀体与阀盖间的金属密封环或柔性石墨密封环上实现密封。压力自密封阀门阀腔内的压力越高，作用于密封环上的力就越大，也就越容易实现密封。压力自密封结构的阀门，重量一般要轻于螺栓连接阀盖结构。

2、阀杆结构

　　闸阀阀杆结构主要有三种不同形式:下螺纹升降式阀杆(ISRS)、非升降式阀杆(暗杆NRS)和上螺纹带支架(明杆OS&Y)。

　　①下螺纹升降式阀杆是当今铜合金类阀门最常用的阀杆结构。由于阀杆螺纹裸露于介质中，存在被腐蚀的可能，会导致阀杆与闸板失效。因此，该结构一般不适用于关键的工业用途阀门。

　　②非升降式阀杆因为阀门开启时阀杆不需要升起，所以此结构是在手轮上方的垂直空间受限制时所采用的特殊类型。当今，大多数由铸铁或铜合金材质制造的阀门采用此种阀杆结构。当操作空间受限时(例如地下操作)，才使用钢制非升降式阀杆阀门。

　　③上螺纹带支架式阀杆多用于工业。尤其是在腐蚀性工况中，因为阀杆螺纹基本不接触介质，也就远离了潜在的腐蚀危害。与其他两种阀杆结构不同的是，此种结构中，手轮是与阀门支架顶部的阀杆螺母相连，而不是直接与阀杆本身相连，因此开启时手轮不会随着上升。

3、阀座结构

　　闸阀通过闸板与阀座形成密封副，实现阀门的开启和关闭。因此，阀座结构也尤为关键。通常，阀座结构可以是阀体整体部件，也可以是单独的阀座圈结构。

　　整体式阀座与阀体是一个整体，当阀体由耐蚀材料制成时，整体式阀座可以直接由基体材料加工而成[图2-4(a)]，也可以同碳素钢类阀门一样，在基体上堆焊适用于不同介质的材料加工而成[图2-4(b)]。阀座圈则可以选用不同于阀体材料的其他所需材料制成，然后连接到阀体上相应的阀座槽内。但值得注意的是，当阀门应用于温度变化较大的工况时，应尽可能选用线胀系数与阀体材料相当的材质制造阀座圈，当阀座圈采用焊接的工艺与阀体连接时，还需要进一步考虑两种材料的焊接性。

　　阀座圈与阀体的连接主要有:胀接镶嵌、螺纹和焊接三种形式。其中比较常用的形式如图1(c)～(h)所示(左边为阀座圈简图，右边为连接后简图)。

图1 闸阀阀座的常用结构

　　图1(a)所示是在阀体上直接加工出密封面。适用于阀体为耐蚀材料的中、低压闸阀。

　　图1(b)所示是在阀体上直接堆焊金属材料制成密封面。根据阀门使用工况、工作压力和阀体材料与堆焊材料的焊接性，选择合适的堆焊材料。

　　图1(c)和(d)所示是胀接的阀座，主要适用于阀体材料为铸铁类阀门，阀座圈材料选用铜合金或不锈钢材料制造。在阀体上加工出燕尾槽，将阀座圈镶嵌入燕尾槽，加压使阀座圈产生塑性变形实现胀接结合。多适用于低压、小口径闸阀。

　　图1(e)所示是镶嵌连接的阀座，将铜合金或不锈钢制成的阀座圈镶嵌入阀体座槽后，用螺钉固定。一般适用于低压大口径铸铁类闸阀。

　　图1(f)所示是镶嵌连接的非金属阀座，把塑料或橡胶制成的O形圈镶嵌入闸板的燕尾槽内制成阀座。一般适用于中、低压闸阀。

　　图1(g)所示是螺纹连接的阀座，在阀座圈的外圆和阀体的座槽内均加工出螺纹，将阀座圈旋入阀体紧固。螺纹连接使阀座的热处理要求得以实现，主要适用于对阀座硬度要求较高的场合，通常应用于高、中压，口径在DN400(NPS16)以下的闸阀。某些用户认为，螺纹阀座还可以实现闸阀阀座的可更换修复。

　　图2-4(h)所示是焊接阀座，首先在阀座圈上堆焊铬系不锈钢或硬质合金，加工后装入阀体座槽内，在阀座圈尾部与阀体焊接。适用于高、中压闸阀。

4、缩径

　　在闸阀的产品标准中通常都规定了阀门的最小流道直径，当设计阀座密封面处的直径小于连接端处的直径称为通径收缩，即“缩径”(图2)。

图2 缩径闸阀

　　缩径阀门通常应用于管道需要节流的工况。产品标准里一般也规定了阀门具体缩径规格，在标准没有规定出具体缩径数据时，通常取标准流道直径的85%～75%，缩径通道母线对中心线倾角不大于12°。采用缩径形式可以减小闸板的尺寸，从而使其承受的介质作用力降低，闸阀的启闭力也相应减小；这样，小尺寸的闸板、阀杆等也可用于较大通径的闸阀，从而扩大了零部件的通用范围。但是采用缩径，会造成很大的压力损失，会增加阀内流体阻力，因而通道收缩比不宜太大。常见的缩径闸阀大多是公称尺寸不大于DN300(NPS12)，阀门公称尺寸的孔径降低一个规格，公称尺寸DN350～600(NPS14～24)，公称尺寸的孔径降低两个规格，例如公称尺寸为DN100的阀门，阀座通道直径可收缩到DN80，公称尺寸应表示为DN100(NPS4)×DN80(NPS3)。

　　在某些工作条件下(如石油行业的输油、气管线)，不允许采用缩径阀门。这一方面是为了减少长输管线的阻力损失，另一方面是为了避免通径收缩后给扫线清管通球造成障碍。