在中央空调水管道系统中,需要阀门来控制系统的开启和关闭,调节流量、压力、温度等参数。所以,阀门是用于控制和调节各种管道及设备内流体工况的一种机械装置。它一般是由阀体、阀瓣、阀盖、阀杆及手轮等部件组成的。
1.常用阀门类型
阀门的种类很多,但按其动作特点分为两大类,即驱动阀门和自动阀门。
驱动阀门是用手操纵或其他动力操纵的阀门。靠人力操纵手轮、手柄或链轮来驱动的阀门叫作手动阀门。利用各种动力源进行驱动的阀门叫作动力驱动阀门。截止阀、节流阀(针型阀)、闸阀、旋塞阀等,均属于驱动阀门。自动阀门是借助于介质本身的流量、压力或温度参数发生的变化而自行动作的阀门,如止回阀、安全阀、浮球阀、减压阀、放气阀、疏水阀等,均属于自动阀门。
阀门按承压能力可分为低压阀门(≤1.6MPa)、中压阀门(2.5~6.4MPa)、高压阀门(10~80MPa)、超高压阀门(>100MPa)。一般暖通空调工程上所采用的阀门多为低压阀门。
本节仅介绍冷水、热水、蒸汽等一般管路的常用阀门,包括截止阀、闸阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、止回阀、节流阀、安全阀、减压阀和疏水阀。
(1)截止阀 截止阀主要用于热水供应及高压蒸汽管路中接通或截断管道中的介质。
截止阀(见图7-8a)的阀体1为三通形筒体,其间的隔板中心有一圆孔,上面装有阀座5(又称为密封圈)。阀杆3穿过阀盖2,其下端连接有阀瓣4。该阀瓣并非紧固于阀杆上,而是活动地连接在一起,这样在阀门关闭时,阀瓣4能够正确地落在阀座5上而严密贴合,同时这样也可以减少阀瓣与阀座之间的磨损。阀杆的上部有梯形螺纹,并旋入阀杆螺母6内,上端固定有操作手轮7。当手轮逆时针方向转动时,阀门便开启;手轮顺时针方向转动时,阀门则关闭。所以,改变阀瓣与阀座间的距离,就会改变流体通道截面积的大小,从而控制阀门开、关程度。为了避免介质从阀杆与阀盖之间的缝隙漏出,在阀盖2内填充有弹性填料8(又称为盘根),借助于填料压盖9和两个螺栓的作用,将填料紧压在阀杆上而不致泄漏。
截止阀结构简单,严密性较高,制造和维修方便,是应用最广泛的阀门品种之一。但由于其阀体内通道曲折,因此流动阻力比较大。同时,介质流向受限,安装时应注意按照阀体上的箭头方向,使介质在阀体内低进高出,而不能接反。截止阀长度大,但阀的高度小,开启或关闭时的行程短,直径范围小。
为了减小水阻,另有如图7-8b所示的流线型阀体的截止阀和图7-8c所示直流式截止阀。角形截止阀,介质通过角形阀后流向改变90°角。
截止阀的公称通径为6~200mm,公称压力为0.6~32MPa,工作温度小于或等于550℃。
各种截止阀的进、出口均有法兰连接和螺纹连接两种产品供选用。
(2)闸阀 闸阀又称为闸门或闸板阀。它是利用闸板升降控制开闭的阀门,流体通过阀门时流向不变,因此阻力小。它广泛用于冷、热水管道系统中。图7-9所示是几种闸阀的构造。图7-9a所示为阀杆不向外移动的楔形闸阀,此外还有平行闸板和双盘式闸板等形式。
闸阀与截止阀相比,在开启和关闭时省力,水阻较小,阀体比较短,当闸阀完全开启时,其阀板不受流动介质的冲刷磨损。但是闸阀也有缺点:严密性较差,尤其启闭频繁时,由于闸板与阀座之间密封面受磨损,不完全开启时水阻仍然较大,因此闸阀一般只作为截断装置,即用于完全开启或完全关闭的管路中,而不宜用于需要调节开度大小和启闭频繁的管路上。其无安装方向,但不宜单侧受压,否则不易开启。
图7-8 截止阀
a)筒形阀体 b)流线形阀体 c)直流式阀体
1—阀体 2—阀盖 3—阀杆 4—阀瓣 5—阀座 6—阀轩螺母 7—操作手轮 8—填料 9—填料压盖
图7-9 闸阀
a)楔形闸板 b)平行闸板
(3)蝶阀 蝶阀由阀体、阀座、阀瓣、转轴和手柄等部件组成,如图7-10所示。
图7-10 蝶阀
a)对夹式蝶阀 b)电动蝶阀 c)蜗轮传动蝶阀
蝶阀靠圆盘形的阀芯围绕垂直于管道轴线的固定轴旋转达到开关的目的。通过改变阀芯的旋转角度,可以分级控制流量,具有较好的调节性能。
蝶阀的特点是构造简单、轻巧,开关迅速(旋转90°即可),阀体比闸板阀短小,重量轻,可以做成大口径蝶阀。目前,蝶阀发展很快,有替代闸板阀的趋势,在中央空调系统中应用广泛,但是存在严密性较差的问题。大口径蝶阀的启闭一般采用电动、液压传动或涡轮传动。
(4)止回阀 止回阀是一种根据阀瓣前后的压力差而自动启闭的阀门。它有严格的方向性,只许介质向一个方向流动,而阻止其逆向流动。止回阀用于不让介质倒流的管路上,如在水泵出口的管路上作为水泵停泵时的保护装置。
图7-11 止回阀
a)升降式 b)旋启式
1—阀瓣 2—阀盖
根据结构不同,止回阀可分为升降式和旋启式(见图7-11)。升降式的阀体与截止阀的阀体相同,为使阀瓣1准确落在阀座上,在阀盖2上设有导向槽,阀瓣上有导杆,并可在导向槽内自由升降。当介质自左向右流动时,在压力作用下顶起阀瓣即成通路,反之阀瓣由于自重下落关闭,介质不能回流。升降式止回阀只能用在水平管道上,垂直管道应使用旋启式止回阀。旋启式止回阀是靠阀瓣转动来启闭的,安装时应注意介质的流向(箭头所示),它在水平或垂直管路上均可应用。
图7-12 旋塞阀
a)扣紧式 b)填料式
(5)旋塞阀 旋塞阀主要由阀体和塞子(圆锥形或圆柱形)构成。图7-12a所示为扣紧式旋塞阀,在旋塞的下端有个螺母,把塞子紧压在阀体内,以保证严密。旋塞塞子中部有一个孔道,当旋转时,即开启或关闭。为避免介质从塞子与阀体之间的缝隙渗漏,另有填料式旋塞,如图7-12b所示。这种旋塞阀严密性较好。
旋塞阀结构简单,开启和关闭迅速,旋转90°就全开或全关,阻力较小,但保持其严密性比较困难。旋塞阀通常用于温度和压力不高的较小管路上,如用作泄水阀、放气阀。其现在逐渐被球阀代替。
(6)球阀 球阀由阀体和中间开孔的球形阀芯组成,其结构如图7-13所示。球阀靠旋转球体来控制启闭。球阀只能全开或全关,不允许作节流用。
球阀的特点是构造简单、体积较小、零部件少、重量较轻、开关迅速、阻力小、介质流向不限。球阀克服了旋塞阀的一些缺点,密封性较好,启闭省力,但是制造精度要求高,加工工艺难度大。
(7)节流阀 节流阀是借阀瓣开关改变流道断面大小从而达到调节介质流量和压力的目的,其结构如图7-14所示。
图7-13 球阀的结构
图7-14 节流阀的结构
节流阀的阀瓣为锥体,与阀座间形成一条狭窄通道,流体流过时,便被节流降压。节流阀多用于小的管道上,如安装压力表所用的阀门常用节流阀。其流道孔径小,其内流体流速高,易磨损,不宜用于黏度大和含尘沙的不洁净的流体中。
对于节流阀(调节阀)的选择,民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB 50736—2012)规定:自动调节阀阀权度的确定应综合考虑调节性能和输送能耗的影响,宜取0~0.7;水路两通阀宜采用等百分比特性的阀门;水路三通阀宜采用抛物线特性或线性特性的阀门。
(8)安全阀 安全阀是一种安全装置,当管路系统或设备(如锅炉、冷凝器等压力容器)中介质的压力超过规定数值时,便自动开启阀门降压,以免发生爆炸。在介质的压力恢复正常后,安全阀自动关闭。
安全阀一般分为弹簧式和杠杆式两种,如图7-15所示。
图7-15 安全阀
a)弹簧式 b)杠杆式
弹簧式安全阀利用弹簧的压力来平衡介质的压力,阀瓣被弹簧紧压在阀座上,平常阀瓣处于关闭状态。转动弹簧上面的螺母,即改变弹簧的压紧程度,便能调整安全阀的工作压力,一般要先用压力表参照定压。
杠杆式安全阀或称为重锤式安全阀,利用杠杆将重锤所产生的力矩紧压在阀瓣上。保持阀门关闭,当压力超过额定数值时,杠杆重锤失去平衡,阀瓣就会打开。所以,改变重锤在杠杆上的位置,就改变了安全阀的工作压力。(www.xing528.com)
现在也有脉冲式安全阀,其主阀和副阀连在一起,通过副阀的脉冲作用驱动主阀,具有动作灵敏、密封性好等优点,主要用于大口径安全阀。
(9)减压阀 减压阀又称为调压阀,用于管路中降低介质压力。减压阀通过调节,将进口压力减至某一需要的出口压力,并依靠介质本身的能量,使出口压力自动稳定在一定范围内。减压阀的进、出口一般要伴装截止阀。
常用的减压阀有活塞式、薄膜式、弹簧薄膜式及波纹管式等几种,如图7-16~图7-19所示。
图7-16 活塞式减压阀
1—膜片 2—脉冲阀 3—α通道 4—S通道 5—β通道 6—活塞
图7-17 薄膜式减压阀
1一阀体 2-平衡盘 3—阀盖 4一锁紧螺母 5—调节螺钉 6—弹簧座 7—弹簧 8—圆盘 9—氯丁橡胶薄膜 10—低压连通管 11—阀杆 12—阀座 13—密封圈 14一阀盘 15—底盖
图7-18 弹簧薄膜式减压阀
1一阀体 2—阀盖 3—薄膜 4一阀杆 5—阀瓣 6—主阀弹簧 7—节弹簧 8—调节螺钉
2.阀门规格型号的表示方法
按照我国现行标准JB/T 308-2004规定,阀门的规格型号由7部分组成,通常用拼音字母和数字按横式书写,其后注明公称通径,每个字母和数字都有特定的含义。
1——阀门类型,用汉语拼音字母作代号,见表7-14。
2——驱动方式,用一位数字作代号,见表7-15。
3——连接形式,用一位数字作代号,见表7-16。
4——结构形式,用一位数字作代号,见表7-17。
5——阀座密封面或衬里材料,用汉语拼音字母作代号,见表7-18。
6——压力代号或工作温度下的工作压力代号,直接用公称压力数值表示。
7——阀体材料,用汉语拼音字母作代号,见表7-19。
图7-19 波纹管式减压阀
1一调节螺钉 2—调节弹簧 3—波纹箱 4压力通道 5—阀瓣 6—顶紧弹簧
表7-14阀门类型代号
表7-15阀门驱动方式及代号
注:安全阀、减压阀、疏水阀、手轮直接连接阀杆操作结构形式的阀门则省略本单元代号。
图7-20 疏水阀
a)浮桶式 b)热动力式 C)波纹管式
表7-16 阀门连接形式及代号
表7-17 阀门结构形式代号
表7-18 阀座密封面或衬里材料代号
注:密封面由阀体直接加工的(无密封圈),代号为W。
表7-19 阀体材料及代号
注:CF3、CF8、CF3M、CF8M等材料牌号可直接标注在阀体上。
3.阀门的选用
阀门应根据用途、介质种类、介质参数(温度、压力)、使用要求和安装条件等因素,综合比较,正确选用。其中,应注重阀体材料和密封材料的应用条件。可参照下列步骤进行选用:
①根据介质种类和介质参数,选定阀体材料。
②根据介质参数、压力和温度,确定阀门的公称压力级别。
③根据公称压力、介质性质和温度,选定阀门的密封材料。
④根据流量、流速要求和相连接的管道管径,确定阀门的公称通径。
⑤根据阀门用途、生产要求、操作条件,确定阀门的驱动方式。
⑥根据管道的连接方法,阀门的构造和公称通径,确定阀门的连接方式。
⑦根据公称压力、公称通径、阀体材料、密封材料、驱动方式、连接形式等,再参考产品说明书(或阀门参数表)提供的技术条件,进行综合比较,并根据价格和供货条件最后确定阀门的类别及型号规格。
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