平板閘閥的基本特點結構及密封原理

平板閘閥是一個啟閉動作為直線運動的閥門，它具有一個典型的垂直于流體的平板閉合元件，滑動切入流體而關閉。由于平板閘閥的閘板關閉時，沒有楔式閘板關閉時所產生的楔緊力，所以相對而言操作更靈活、使用壽命更長，啟閉力較小。廣泛應用于然氣、輕質油、化工、城建、環保等行業，作切斷介質用，并適用于含硫（H2S）重油、排污及放空等系統以及流速快、雜質多、腐蝕嚴重的天然氣長輸管線。

平板閘閥（圖2-6）是一種關閉件為平行閘板的滑動閥。其關閉件可以是單閘板或是中間帶有撐開機對于單閘板的平板閘閥而言，閘板與閥座間密封比壓的形成，是由介質壓力推動浮動閥座產生的。對于雙閘板平板閘閥，兩閘板間的撐開機構可以形成預緊比壓，以補充密封比壓。平板閘閥能很好地適用于清潔流體。如果介質中夾帶有固體顆粒，則會加劇密封面的磨損，造成泄漏。閥座帶有彈簧負載的結構，能適應有明顯的溫度變化以及閥體可能變形的工況。

平板閘閥的優點是全開時，幾乎等同于一段相同長度的管道，因此介質通過閥門的壓力損失很小，閥門的流量系數（Cv值）很高。帶導流孔的平板閘閥 [圖2-6 （c）]安裝在管路上還可直接用清管器進行清管。由于閘板是在兩閥座面上滑動，因此平板閘閥也能使用于帶懸浮顆粒的介質管路中。啟閉中平板閘閥 的密封面實際上是自動定位的，閥座密封面一般不會受到閥體熱變形的損壞，而且即使閥門在冷態下關閉，升溫后其熱伸長也不會使密封面受到過載。無導流孔的平板閘閥[圖2-6 （a）],不要求閘板的關閉位置有較高的精度，因此可用閥門行程來控制其啟閉位置。平板閘閥在閥門關閉時密封力會達到zui大值，同時閥門的壓力損失也會接近zui大值，但相互作用時的密封區域，只是總密封區域的一部分。當閘板大致移動到閥門關閉位置的3/4時，介質易使閘板向閥座孔傾斜，此時，閥座孔與閘板zui外端就會發生磨損。為了保證密封力和允許范圍內閥座的磨損量，因此要綜合考慮，設計出合適的閥座寬度。

避免中腔壓力過高而發生事故。

帶導流孔的閘板又分為常開型和常閉型，如圖2-7所示。

常開型導流孔幵在閘板上方，常閉型導流孔開在閘板下方，為了保證順時針轉動手輪關閉閥門的原則，對常開型應選用右旋梯形螺紋閥桿，對常閉型選用左旋梯形螺紋閥桿。

平板閘閥的缺點是當介質壓力低時，形成的密封 比壓不足以達到金屬密封面的密封必須比壓，需要通過結構設計，增加預緊比壓；相反當介質壓力高時， 形成的密封比壓可能又會過大，當密封副之間又缺少潤滑時，啟閉頻繁就可能使密封面磨損過大。另一個不足是，閘板在切斷高速和高密度介質流時，會產生劇烈振動。一般只能垂直安裝在管道上。

密封性能：閥座設計成雙0形圈及彈簧加載結構。無論是高壓、低壓均能提供很好的密封， PTFE （聚四氟乙烯）軟密封提供基本的密封，當 PTFE被破壞后可通過閘板和閥座金屬接觸提供第 二道密封。

雙阻斷泄放功能（圖2-8）:當閥門打開或關閉時，閥門中腔不會泄漏來自上游和下游的介質，便于中腔排放和檢漏。

中腔排放和檢漏。

防火設計（圖2-9）:當〇形圈和PTFE被燒毀 后，在流體壓力作用下閘板與閥座、閥座與閥體形成金屬密封，從而將流體隔斷，此外，因中法蘭墊片和填料均采用石墨和金屬材質，從而防止外漏。自泄壓功能（圖2-10）:當中腔壓力較高時，在中腔流體作用下，會將浮動閥座壓向閥座槽內，從而

緊急注脂和潤滑系統（圖2-11）:平板閘閥設有閥座和閥桿緊急注脂和潤滑裝置，當在緊急情況下需要密封閥座和閥桿時，通過注脂槍注入密封脂；或在某些惡劣使用條件下，可通過注脂槍給閥座和閥桿注入潤滑脂。

平行式閘板兩密封面相互平行，并有平行式單閘板和平行式雙閘板之分。平行式雙閘板，可分成自動密封式和撐開式兩種結構。

（1） 平行單閘板

平行單閘板[圖2-12 （a）]為兩面磨光的一塊平板，其結構簡單，加工方便，但不能靠其自身結構達到強制密封，所以當閘板兩側壓力差較小時，閘板與閥座間的密封性能就大為降低。因此必須在閥體、閥 座上采用固定或浮動的軟質密封材料來增加其在壓差 較小時的密封性能。只適用于中、低壓，大、中口徑 的油類或煤氣、天然氣管道。

（2） 自動密封式平行雙閘板

自動密封式平行雙閘板閘閥[圖2-12 （b）]是依靠介質的壓力將閘板壓向出口側閥座密封面，達致1單面密封目的。若介質壓力較低時，則其密封性不易保證。為此，可在兩塊閘板之間加人預緊彈簧，閥門關閉時，彈簧被壓縮，依靠彈簧預緊力輔助實現密封。 這樣雖然閘板啟閉時，易于清除密封面上積垢，但增加了摩擦，所以密封面易擦傷和磨損，降低了使用壽命。

（3） 撐開式平行雙閘板

撐開式平行雙閘板常用的結構有頂楔式和雙斜面式兩種結構，頂楔式分為上頂楔、下頂楔兩種。

上頂楔式如圖2-12 （c）所示，在兩閘板間裝設頂楔，頂楔與閥桿相連，當關閉閘閥時，閘板降至閥體底部，閥桿繼續推動頂楔向下移動，利用頂楔的楔緊力，迫使兩閘板向兩側撐開，兩側密封面分別與相應的閥座壓緊，形成密封比壓。開啟閥門時，閥桿首 先帶動頂楔上移，解除頂楔對閘板的壓力，使閘板與閥座稍稍分離，再帶動閘板上移，達到開啟目的。由于閘板與閥座間幾乎無摩擦，因而不易被擦傷和磨損。多用于低壓，中小口徑的閘閥。下頂楔式與上頂楔式相同之處是在兩閘板間也設有頂楔裝置，不同的是裝設的頂楔方向與上頂楔相反，見圖2-12 （d）。當關閉閘閥時，閥桿帶動閘板下移，下移至一定位置時，下頂楔首先與閥體底部接觸，此時閥桿可繼續帶動閘板下移，在下頂楔的作用下，兩閘板被撐開，兩側密封面分別與相應的閥座壓 緊，形成密封比壓。當需開啟時，頂楔靠自重落下固定在雙閘板之間，雙閘板脫開閥座，隨閥桿上移實現幵啟。其缺點是下頂楔如設計不當或閥桿關閉時作用力過大，致使開啟時下頂楔未能脫離閘板，易造成閥門開啟力矩增大。雙斜面結構如圖2-12 （e）所示，由帶有相互配合斜面的主、副兩塊閘板構成，主閘板和副閘板之間設有一連桿擺塊機構，連桿擺塊機構兩端通過銷軸分別與主、副閘板連接。當需要關閉閥門時，閥桿帶動

副閘板運行至全關位置被閥體內腔底部的限位臺階限位，主閘板在閥桿推力作用下繼續運動，在斜面的作用下，主、副閘板撐開，壓緊閥座密封面，形成密封比壓，使閥門密封。同時，主閘板上的銷軸帶動連桿擺動，使連桿上的擺塊脫離導向筋。避免連桿擺塊機 構干涉閘板的撐開運動。開啟時，閥桿帶動主閘板移動，主閘板上的銷軸帶動連桿回擺，此時副閘板不動。主閘板繼續移動，連桿上的擺塊與導向筋接觸， 此時副閘板在連桿擺塊機構與閘板斜面的作用下向主閘板靠攏并與主閘板一起被提升，使閥門達到開啟。 這種結構既能很好地實現密封，又大大降低了閘板與閥座的磨損，延長了壽命，因而被廣泛采用，其結構也在不斷變化。

2.3.3密封原理

（1） 平行單閘板閘閥

其密封原理如圖2-13所示。

如圖2-13 （a）所示，當閥內部壓力相當時，閘板處于關閉狀態，閥座表面PTFE密封環形成初始密 封，當閥門開啟時，閥座圈能自動清潔閘板兩側的附著物。如圖2-13 （b）所示，閥門處于關閉狀態，介質壓力作用于閘板，推動閘板貼近出口端閥座上的PT-

FE環，壓縮它直到閘板與閥座上金屬密封面吻合，這樣就形成了雙重密封，首先是PTFE對金屬密封，然后是金屬對金屬密封，出口端閥座也被推向閥體的閥座槽內，通過后部的0形密封圈阻止任何后部介質流。

如圖2-13 （c）所示，閥腔壓力釋放后，形成進 口密封，管道壓力作用于進口閥座，推動其壓向閘板，這時形成PTFE對金屬密封，同時0形圈與閥座槽形成緊密的密封。如圖2-13 （d）所示，閥門自動泄壓。由于熱膨脹或其他因素，造成閥腔壓力大于管道壓力時，進口 端閥座會在中腔壓力作用下縮回閥座槽內，閥腔內壓力與進口端管道壓力平衡。

（2）自動密封式平行雙閘板閘閥

zui簡單有效的自動密封式平行雙閘板閘閥結構是采用圖2-14所示的彈簧式結構。其關閉件由兩塊閘板組成，中間裝有彈簧。這些彈簧的作用是保持與上、下游的密封面滑動接觸并在低壓力時增進密封 力。閘板被限制在帶狀孔內，目的是當處于全啟位置時，不會無限制地撐開。

但彈簧的作用常常不是像假設的那樣，使兩密封面借此均達到壓力密封，為此就需要一個非常大的彈 簧，無論如何，這是沒有必要的。所以中間帶彈簧的自動密封式平行雙閘板閘閥，在介質壓力不足以克服彈簧作用力時，屬于雙面強制密封；但當介質壓力足以克服彈簧作用力，并推動閘板向出口端壓緊時，就成了單面強制密封，此時彈簧的作用主要是預防閘板 的顫動。

在蒸汽管道或使用在溫度有明顯變化的其他場合，由于材料的不同及截面的變化，不可避免地會產生不同的膨脹，它將引起一定的變形。應當注意的是，在兩塊閘板自由伸縮時，彈簧也應隨著伸縮。

（3）撐開式平行雙閘板

撐開式平行雙閘板閘閥結構如圖2-12 （c）?（e） 所示，三種結構形式雖有所不同，但其密封原理都是通過兩閘板間的楔頂或楔塊，迫使兩閘板向兩側撐開，兩側密封面與各自閥座間滑動接觸并產生預緊比壓，關閉力越大密封比壓越大，保證進出口端同時密封；屬于雙面強制密封。