截止閥的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)
啟閉件(閥瓣)由閥桿帶動，沿閥座(密封面)軸線做直線升降運(yùn)動的閥門稱為截止閥。
截止閥一般由驅(qū)動件(手輪)、閥桿、閥體、閥蓋、閥瓣(關(guān)閉件)和填料裝置等主要零件組成。手輪與閥桿相連，并借助閥桿帶動閥瓣，使閥瓣沿閥座軸線方向往復(fù)運(yùn)動，從而使管路接通或切斷。
截止閥應(yīng)用很廣泛，主要用于壓力較高的及口徑較小的場合，一般只生產(chǎn)到DN400(NPS116)，更大的口徑規(guī)格僅應(yīng)用于特殊管道。例如，大型氧氣管道，由于其他閥類存在摩擦易產(chǎn)生靜電起火，所以采用大口徑不銹鋼截止閥。
盡管尺寸達(dá)到NPS148(DN1200)的截止閥已經(jīng)生產(chǎn)并投入使用，然而美國石油學(xué)會指導(dǎo)性文件API 615《閥門選用指南》對截止閥的選用是這樣描述的：“雖然大口徑和高壓力等級也可能是合適的，但壓力等級為150磅級的標(biāo)準(zhǔn)截止閥適合的公稱尺寸不超過NPS112，300磅級時不超過NPS110和600磅級時不超過NPS18。”
一、 截止閥的工作原理
截止閥閥桿一般都做旋轉(zhuǎn)升降運(yùn)動，手輪固定在閥桿頂端。當(dāng)順時針方向旋轉(zhuǎn)手輪時，閥桿螺紋下旋，閥瓣密封面與閥座密封面緊密接觸，截止閥達(dá)到關(guān)閉狀態(tài);當(dāng)逆時針方向旋轉(zhuǎn)手輪時，閥桿螺紋上旋，閥瓣密封面與閥座密封面脫開，截止閥開啟。
二、 截止閥的優(yōu)缺點(diǎn)
1、優(yōu)點(diǎn)
a、與閘閥比較，截止閥結(jié)構(gòu)較簡單，通常在閥體和閥瓣上只有一個密封面，密封面積小、節(jié)省貴重材料、成本低，因而制造工藝性比較好，便于維修。
b、密封面磨損及擦傷較輕，密封性好。啟閉時閥瓣與閥體密封面之間無相對滑動(錐形密封面除外)，因而磨損與擦傷均不嚴(yán)重，密封性能好，使用壽命長。
c、開啟高度小，一般僅為閥座通道直徑的1/4，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省安裝空間。
2、缺點(diǎn)
a、結(jié)構(gòu)長度較大。
b、啟閉力矩大，啟閉費(fèi)力。關(guān)閉時，因?yàn)殚y瓣運(yùn)動方向與介質(zhì)壓力作用方向相反，必須克服介質(zhì)的作用力，所以啟閉力矩大。
c、流阻大。閥體內(nèi)介質(zhì)通道比較曲折，流動阻力大，動力消耗大，特別是在液壓裝置中，這種壓力損失尤為明顯。在各類截?cái)嚅y中截止閥的流阻最大。
d、介質(zhì)流動方向受限制。
介質(zhì)流經(jīng)截止閥時，在閥座通道處只能是從下向上或從上向下流動，所以介質(zhì)只能單方向流動，不能改變流動方向。
e、在閥門關(guān)閉時，密封面間可能會夾住流體介質(zhì)中的固體顆粒。
f、安裝不便。
三、截止閥的操作特點(diǎn)
截止閥的密封形式為強(qiáng)制密封，在閥門關(guān)閉時必須向閥瓣施加足夠的力，達(dá)到密封必須比壓以上，才能實(shí)現(xiàn)密封。由于密封力和介質(zhì)壓力是在同一軸線上，當(dāng)介質(zhì)由閥瓣下部進(jìn)入(低進(jìn)高出)時，由于介質(zhì)壓力與密封力方向相反，閥門關(guān)閉力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開啟力矩，閥桿承受的最大應(yīng)力為壓應(yīng)力，所以必須具有足夠的強(qiáng)度和剛性，否則閥桿會產(chǎn)生撓性變形。正因如此，當(dāng)截止閥口徑規(guī)格大于DN150(NPS16)時，為了減小閥門操作力矩從而減小閥桿直徑，通常將介質(zhì)流向改由閥瓣上部進(jìn)入(高進(jìn)低出)，此時介質(zhì)壓力與密封力方向相同，在介質(zhì)壓力作用下，閥門更容易實(shí)現(xiàn)密封，關(guān)閉力矩變小，開啟力矩增大，閥桿承受的最大應(yīng)力為拉應(yīng)力，此時閥桿直徑可相應(yīng)減小。
截止閥開啟時，閥瓣的開啟高度達(dá)到閥門公稱尺寸的25%～30%時，流量即已達(dá)到最大，即表明閥門已達(dá)到全開位置，所以截止閥的全開位置應(yīng)該按閥瓣的行程來確定。
截止閥關(guān)閉時和再次開啟的情況與強(qiáng)制密封閘閥相似，即閥門關(guān)閉后，要在密封面上施加足夠操作力以實(shí)現(xiàn)密封。因此，閥門的關(guān)閉力矩應(yīng)在操作力矩的基礎(chǔ)上增加到規(guī)定值來確定。而閥門再次開啟時，由于要克服靜摩擦和熱膨脹等因素的影響，閥門開啟力矩通常要比關(guān)閉力矩還要大，才能可靠地開啟閥門，因此在設(shè)計(jì)時應(yīng)予以考慮。
為了減小啟閉閥門中形成的高沖擊壓力，截止閥操作時要緩慢，在某種意義上說，要產(chǎn)生與流量速度相一致的變化率。
截止閥的操作力矩呈現(xiàn)以下特性。
�、�“低進(jìn)高出”時，閥門由全開位置開始關(guān)閉的階段，操作力所需克服的阻力是閥桿和填料的摩擦阻力和介質(zhì)壓力在閥瓣截面上(軸向)造成的推力，隨著閥瓣的下降，流體在閥瓣前后形成壓差，阻止閥瓣下降，而且這個阻力會隨著閥瓣的下降而迅速增大，隨著閥門完全關(guān)閉，閥桿施加強(qiáng)制的密封力，閥瓣前后壓差達(dá)到介質(zhì)工作壓力的最大值，此時閥桿承受最大關(guān)閉力矩。在閥門開啟過程中，介質(zhì)壓力或閥瓣前后壓差形成的推力與閥門開啟方向相同，但應(yīng)該指出的是，在開啟瞬間，因?yàn)橐朔芊饷骈g較大的靜摩擦力矩，此時的開啟操作力矩有可能還會超過關(guān)閉力矩。
�、�“高進(jìn)低出”時，閥門由全開位置開始關(guān)閉的階段，操作力所需克服阻力仍是上述兩個力，隨著閥瓣的下降，流體在閥瓣前后的壓差直到閥門關(guān)閉時都是有利于閥門關(guān)閉的。閥門開啟時的情況恰好相反，由于介質(zhì)壓力和閥瓣前后壓差所造成的推力都與閥門開啟方向相反，所以閥門開啟過程所需的操作力矩比關(guān)閉力矩要大得多。
