閘閥閘板構(gòu)造分析

閘閥閘板構(gòu)造分析分析了楔式閘閥及平行雙閘板閘閥的構(gòu)造特點和缺陷，介紹了楔塊式平行雙閘板閘閥的性能。

1、概述

隨著我國電力工業(yè)和機械工業(yè)的發(fā)展，很多閥門已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，但仍有部分閥門需要從國外進口，其中包括平行雙閘板閘閥。研制平行雙閘板閘閥既能降低電站的建造成本，又能提高國內(nèi)電站閥門的技術(shù)能力。

2、構(gòu)造特點

閘閥種類很多，根據(jù)閘板形狀可分為楔式閘閥和平行式閘閥。

2.1、楔式閘閥

楔式閘閥兩個密封面與管道軸線成一定的夾角，即兩個密封面成楔形。楔式閘閥常見的構(gòu)造是楔式單閘板閘閥(圖1)和楔式雙閘板閘閥(圖2)。楔式單閘板閘閥構(gòu)造簡單，安裝方便，使用可靠，但閥門對密封面角度的精度要求較高，加工維修比較困難，一般生產(chǎn)制造企業(yè)只能配作，產(chǎn)品無互換性。閥門開啟瞬間存在很大的靜摩擦力，開啟力矩大，須配置較大功率的電動執(zhí)行裝置，才能保證正常啟閉，但過大的關(guān)閉力矩易造成密封面損傷及閘板楔住。在溫度升高狀態(tài)下，由于材料強度降低，密封面的硬度下降，密封副處于膠合狀態(tài)，此時如果關(guān)閉力矩不當(dāng)，閘板楔住的可能性比較大。

圖1楔式單閘板構(gòu)造

1.下?lián)醢?.頂芯3.閘板架4.左閘板5.上擋板6.右閘板

圖2楔式雙閘板

楔式雙閘板閘閥對密封面角度的精度要求較低，可以通過左右閘板之間的萬向頂芯調(diào)整密封面的角度，以彌補密封面角度在加工時產(chǎn)生的偏差，而且密封面磨損時可以在萬向頂芯位置加墊片補償，同時降低了在溫度升高時閘板楔住的可能性。但其閘板組件零件較多，構(gòu)造松散，閘板易脫落，可靠性差，易發(fā)生閥桿根部退刀槽或銷孔處斷裂、上下?lián)醢邃P蝕致閘板脫落或閘板架斷裂等故障。

2.2、平行雙閘板閘閥

平行雙閘板閘閥的構(gòu)造特點主要在于左右閘板的撐開方式，一般分為彈簧式和楔式。

彈簧式平行雙閘板閘閥(圖3)的閘板組件主要有左右閘板、閘板架、彈簧、定位套和螺柱等零件組成，彈簧個數(shù)一般為三個螺旋彈簧。小口徑閥門由于受空間限制一般為單個彈簧，且無定位套，僅靠兩側(cè)閥座對閘板定位。閥門開襠尺寸及彈簧預(yù)緊力調(diào)整比較方便，加工相對簡單，應(yīng)用較為普遍。但彈簧力的調(diào)整不易控制。彈簧力過大，會造成閥門啟閉不靈活，在啟閉過程中出口側(cè)密封面壓力大，容易磨損擦傷。彈簧力過小，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)下，缺陷以形成密封面的必需比壓，易造成泄漏，特別是在低壓介質(zhì)狀態(tài)下。在高溫狀態(tài)下，彈簧長期處于某一狀態(tài)，有可能出現(xiàn)失效。

1.定位套2.閘板架3.彈簧4.左閘板5.右閘板6.螺柱

圖3彈簧式平行雙閘板構(gòu)造

楔式平行雙閘板閘閥分為上楔式(圖4)和下楔式兩種。上楔式是靠閥桿頭部的斧形扁錐頭插入雙閘板之間實現(xiàn)撐開左右閘板的構(gòu)造。閥門關(guān)閉時，閥桿推動閘板向下運動，當(dāng)閘板架下部碰到閥體底部的定位螺栓時，閥桿繼續(xù)下行撐開左右閘板，以到達密封要求。下楔式和上楔式的主要區(qū)別是斧形扁錐頭頂芯在下部，安裝在閘板架底部的定位孔內(nèi)。當(dāng)閥門關(guān)閉時，頂芯先頂住閥體底部的定位凸臺，閥桿推動閘板繼續(xù)下行，使頂芯從下面撐開左右閘板以到達密封所需的密封比壓。

上楔式平行雙閘板閘閥在關(guān)閉過程中，閘板受到介質(zhì)壓力的推壓，密封面的摩擦阻力增大，有可能在閘板架沒有到位的情況下就撐開左右閘板，致使關(guān)閉更為困難，閘板繼續(xù)下行易造成密封面磨損、擦傷，甚至關(guān)閉不到位，影響整個系統(tǒng)的正常運行，而且安裝時根據(jù)需要調(diào)整定位螺栓的高度，比較繁瑣。下楔式平行雙閘板閘閥在構(gòu)造上消除了閥門關(guān)閉不要位的問題，但構(gòu)造復(fù)雜，對閘板架、頂芯的加工精度較高，而且對頂芯的材料也有一定要求。

1.定位螺栓2.閘板架3.閥桿4.左閘板5.右閘板6.閥體

圖4上楔式平行雙閘板構(gòu)造

2.3、楔塊式平行雙閘板閘閥

楔塊式平行雙閘板閘閥的閘板組件(圖5)由左右閘板、上下楔塊(左右板架)和彈簧等零件組成。閥門關(guān)閉時，驅(qū)動裝置通過閥桿螺母帶動閥桿向下運動。當(dāng)下楔塊碰到閥體底部的定位凸臺時，閥桿驅(qū)動上楔塊繼續(xù)下行。下行過程中閥桿軸向力轉(zhuǎn)化為左右閥座密封力，到達可靠密封。閥門開啟時，驅(qū)動裝置帶動閥桿向上運動，閥桿帶動上楔塊使其與下楔塊分離。當(dāng)閥桿頭部與上密封座接觸時，閘板組件脫離通道完成開啟動作。

1.下楔塊2.彈簧3.左閘板4.上楔塊5.右閘板

圖5楔式平行雙閘板構(gòu)造

上、下楔塊的接觸為線接觸，上楔塊為半徑R的圓弧面，下楔塊為角度α的斜面，上下楔塊接觸時為一條線，減少兩楔塊相互運動時的摩擦力，降低閥桿的驅(qū)動力矩。由于楔角大小直接影響閥門啟閉力矩的大小。通過設(shè)計合理的楔角，可以減小閥桿的驅(qū)動力矩，降低驅(qū)動裝置等級，節(jié)約制造成本，同時防止上下楔塊的自鎖，確保閥門正常開啟。在上、下楔塊之間設(shè)置一個螺旋彈簧，一則在開啟時通過彈簧預(yù)緊力作用于上楔塊，給其一向上的作用力，減小閥桿在開啟瞬間的驅(qū)動力矩，二則在關(guān)閉時下楔塊接觸閥體底部定位的瞬間，由于驅(qū)動裝置的驅(qū)動力矩較大，閥桿的軸向力較大，彈簧可以緩沖上楔塊對下楔塊的沖擊載荷。

(a)關(guān)閉狀態(tài)(b)開啟狀態(tài)

圖6啟閉過程中閘板與閥座的相對位置

在啟閉過程中，由于上下楔塊是圓弧面與斜面線接觸，摩擦力小，通過彈簧預(yù)緊力使上、下楔塊產(chǎn)生相對水平位移(圖6)，實現(xiàn)閘板與閥座兩密封面分離，減少密封面之間的摩擦，從而減小閥桿的驅(qū)動力矩，也降低高溫狀態(tài)下閘板楔住的發(fā)生機率。由于上下楔塊在關(guān)