1 概述

平板闸阀是一种关闭件为平行闸板的滑动阀，主要用于石油和天然气输送管线，由于阀门安装在空旷原野，管理和维修不方便，而介质为油气等可燃介质，一旦发生泄漏，不易被发现，遇到高温还容易引起火灾，所以对阀门的密封性能有着严格的要求。目前，市场上的平板闸阀基本都是铸钢材质，随着科学技术的发展，对阀门材质的安全可靠性也提出了更高的要求。为了解决平板闸阀密封不可靠，使用寿命短的问题，本文介绍一种具有双截断和排放(DBB) 功能的高压锻钢平板闸阀。

2 主要性能

适用介质 油品、天然气

设计温度121℃

公称压力PN160

公称尺寸DN450

主体材质A105

密封面 非金属与金属结合结构型式 

单闸板带导流孔驱动方式 伞齿轮传动

3 工作原理

伞齿轮传动机构通过阀杆螺母带动阀杆，进而带动闸板开启或关闭，在阀杆头部有倒密封结构，用来控制闸板的开启位置。阀门完全开启时，闸板导流孔与阀座内孔中心线刚好重合，在阀杆尾部有限位机构，用来控制闸板的关闭位置。阀门为双向密封结构，阀座上设有弹簧以提供密封预紧力，阀腔设有放空和排污系统，在适当的排放后且阀门处于全关状态时，阀座位置无泄漏发生，即阀门具有双截断和排放(DBB) 功能。

4 结构特点及加工工艺要点

高压锻钢平板闸阀主要由阀体、闸板、阀座、阀杆、填料、支架和伞齿轮传动机构等组成( 图1)。

阀门具有以下结构特点及加工工艺要点。

(1) 阀体为A105锻件材质，目前还没有多向模锻锤，只能采用自由锻。阀体法兰与阀体本体为整体锻造，阀体底盖( 毛坯图见图2) 与阀体( 毛坯图见图3) 采用对焊连接。阀体底盖毛坯的内腔及外形均为圆形结构，内腔深度要保证闸板完全关闭时不受干涉。阀体毛坯为长方体结构，中间是通孔，其余均为实体，长方体的长度与阀体的结构长度相对应，长方体的宽度和厚度稍大于法兰的外圆直径，中间通孔尺寸为阀体的流道直径( 图4)。

1.阀体底盖2.阀体3.闸板4.阀座5.阀杆6.八角垫片7.阀盖下部8.阀盖上部9.注脂阀10.填料11.支架12.限位机构13.伞齿轮传动机构

图1高压锻钢平板闸阀

图2阀体底盖毛坯

图3阀体毛坯

阀体加工的难点是中腔部分。加工时，先车阀体上端ΦD₁深H₁及阀体下端ΦD₁深H₂，然后由流道进刀车阀座孔及工艺槽ΦD₂宽B，最后用刨床加工方形槽A×B。宽度B要满足装配时2个阀座及闸板的装配空间。长度A要比闸板的宽度大2mm，且大于阀座直径，这样设计既能保证闸板和阀座装进阀体内，又能对闸板两侧起导向作用。ΦD₁稍大于，约为A的1.25倍，工艺槽的目的是尽量去除方形槽A×B的加工余量，同时还要保证阀体的壁厚满足要求。

(a) 主视图 (b) 左视图 (c) 俯视图图4阀体加工

(2) 阀盖材料为A105锻件，阀盖由阀盖上部和阀盖下部对接焊而成，这样可以最大限度地节省材料，降低阀门生产成本。阀盖内腔及外形均为圆形结构，内腔直径稍大于(a为闸板宽度，b为闸板厚度) ，当闸板开启时不会受到阀盖的干涉，同时阀盖对闸板的四条棱边还起导向作用。

(3) 闸板密封面堆焊STL硬质合金，经精加工及与阀座配对研磨，表面粗糙度Ｒa值为0. 4μm，两侧平面平行度为0. 08mm。

(4) 阀座的常见结构见图5(a) ，该结构的缺点是非金属密封圈损坏后容易产生泄漏，且只能是出口端阀座密封，即依靠介质力将闸板推向出口端阀座，从而实现软密封圈及阀座端面O形圈的密封功能。而本阀门在此基础上进行了改进，见图5(b)。阀座密封面由内圈和外圈组成，内圈堆焊STL硬质合金，经精加工及与闸板配对研磨，达到高压工况下的密封要求。阀座外圈镶嵌德威龙材质的非金属密封圈，在非金属密封圈外面还有注脂孔，满足紧急注脂密封功能，达到三重密封要求。阀座上设有弹簧以提供密封预紧力，阀座外圆设有两道O形圈，阀腔设有放空和排污系统，在适当的排放后且阀门处于全关状态时，两端阀座位置均无泄漏发生，即阀门具有双截断和排放(DBB) 功能。 

(5) 填料函采用V形填料，中间带V形隔环，外加注脂阀，满足了阀门的低泄漏要求。阀门具有上密封功能，填料函采用填料压盖形式，可在线更换填料( 图6)。

1.软密封圈2.注脂孔1. STL硬质合金2.非金属密封圈3. O形圈4.弹簧3.注脂孔4. O形圈5.弹簧

(a) 改进前阀座结构 (b) 改进后阀座结构

图5阀座结构

1. V形填料2. V形隔环3.注脂阀

图6填料函结构

(6) 阀杆尾部有限位机构( 图7)。限位块带梯形螺纹内孔，旋合在阀杆尾部，然后用螺柱、螺母压紧。当闸板关闭时，限位块随阀杆逐渐向下移动，当限位块接触到阀杆螺母时，闸板刚好处于完全关闭位置。由于梯形螺纹牙根强度高，传动力矩大，所以限位块耐撞击，定位精度好。阀杆罩上开有观察孔，螺柱还对闸板的启闭位置具有指示作用。

1.阀杆 2.阀杆螺母 3.限位块 4.螺母 5.螺柱

图7限位机构

5 结语

由于锻件材质的内部组织致密度高、塑性和韧性好，所以高压锻钢平板闸阀有效地提高了平板闸阀的质量等级，可长期在高压油品、天然气输送管线上安全地运行。该高压锻钢平板闸阀的成功研制，提高了阀门的整体密封性能和使用寿命，同时有效地减少了输送管线的野外管理和维修成本。