阀门

阀门（valve，又称阀件），是用于控制流体在管路内流动的装置，主要作用包括启闭、调节流体流速、安全保护以及控制流向。阀门的工作原理是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转运动以改变流道面积的大小来实现的。阀门按照其作用可以分为截断阀、止回阀、安全阀等多种类型。

大约在公元两千多年前，中国百姓在运送水用的管道中就使用了木塞和竹管作为阀门，之后在农业给排水的灌溉系统中使用了水闸。1769年，瓦特发明的蒸汽机问世，此时使用的主体阀门是旋塞阀和止回阀，另外，蒸汽机的出现带领世界正式走进了工业时代，机械生产中阀门等工业用品的需求大大增加。1840年前后，相继出现带螺纹阀杆的截止阀和带梯形螺纹阀杆的楔式闸阀，这是阀门发展中的一次重大突破。18世纪到19世纪，蒸汽机在采矿业、冶炼、纺织、机械制造等行业的迅速推广，对阀门数量以及质量日益增加，于是出现了滑阀。相继出现的带螺纹阀杆的截止阀和带梯形螺纹阀杆的楔式闸阀是阀门发展中的一次重大突破，这两类阀门的出现不仅满足了当时各人行业对阀门压力及温度不断提高的要求，而且初步满足了对流量调节的要求。第二次世界大战（1945年）后，由于各种特殊材料，包括聚合材料、润滑材料、不锈钢和钻基硬质合金的发展，古老的旋塞阀和蝶阀获得了新的应用，根据旋塞阀演变的球阀和隔膜阀得到迅速发展。截止阀、闸阀和其他阀门品种增加，质量提高。使得阀门制造业逐渐成为机械工业的一个重要部分。1960年，德国KarlAdams提出蝶阀同时具有切断、调节和止回3种功能，并于1966年以“斜置锥形阀座密封系统”为名注册了专利，这是蝶阀技术的一次重大的进展。1967年在法兰克福举办的“国际化工展览”(CHEMA)上，KarlAdams展出了新型的三偏心设计蝶阀，这种新型蝶阀的密封性能大为提高，很快应用于中、高压系统。1988年，Orbit阀门公司推出一种“对称阀杆导向技术”新型球阀，具有先脱开，再旋转的技术特征。2003年，中国颁布第373号国务院令《特种设备安全监察条例》，将阀门产品列入压力管道设备中，受国家安全监察。2009年，中国又对《特种设备安全监察条例》进行了修订，国家质量监督检验检疫总局也颁发了一系列特种设备安全技术规范、许可规则等法规性文件，这对提高阀门产品质量、规范阀门市场将产生深远的影响。

阀门的工作原理是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转运动以改变流道面积的大小来实现的。比如，闸阀的工作原理主要是通过压力阀门，关闭和疏导流体。具有流体压力损失小、流体流动不受限制、形体结构简单、坚固耐用、而且具有成熟的制造技术等优点。但缺点是体积大、笨重开启高度较高、安装空间大、密封面容易产生划痕、闸板与阀杆容易脱落、高速液流会造成局部开放条件下闸门的振动。适用于不经常开启和关闭的管道系统。截止阀的工作原理主要是阀瓣沿阀座中心移动，对阀门进行启闭。优点在于耐高温、耐磨，制造工艺性比较好，便于维修。而缺点则是流体压力损失大，开启速度慢。只允许介质单向流动，密封性稍差。适用范围：适用于采暖及蒸汽系统。在管道系统中需要对流量切断一般采用截止阀。蝶阀的工作原理是阀瓣是一个圆盘，阀杆在0°~90°。范围内往复回转实现阀门的启闭。优点在于结构简单、体积小、质量轻、操作简单。流体压力损失小。而缺点则是流量调节范围不大。密封性能较差，阀板受介质的冲蚀较大。适用范围：适用于空间小、大口径管道系统中。

不同种类的阀门其结构稍有不同，主要由阀体、阀盖、阀门杆、阀座、密封件等组成。

不同种类阀门的主要结构

阀体是阀门的主要部分，直接关系到阀门的强度、使用寿命和密封性能。阀体的材料通常根据使用场合和介质的不同而选择，常见的有铸铁、钢、不锈钢等。

某阀门阀体

阀盖是阀门的顶部部分，主要作用是覆盖阀门内部的构件，保护阀门不受外界环境的影响。

某阀门阀盖

阀门杆是阀门的主要运动部件，它连接阀门的手柄和内部的构件，用于控制阀门的开启和关闭。阀门杆的材料通常是不锈钢或碳钢。

某阀门阀门杠

密封件是保证阀门密封性能的重要部分，它能够防止介质从阀门内部泄漏出来，比如O形圈。

阀座是关闭件与阀体之间的连接部分，它能够保证关闭件在运动过程中不会脱落或卡住。由于各种阀门的功能和结构不同，阀座的种类也有多种多样，常见的阀座型式有：直边圆弧形、单斜边圆弧形、双斜边圆弧形、锥形和平顶形。阀座型面的结构有两个特点：一是各种阀座型面的形状虽不相同，但均由直线和不同半径的圆弧组成；二是阀座常位于壳体内腔深处，加工难度大。

某阀门阀座

阀门的使用特性确定了阀门的主要使用性能和使用范围。属于阀门使用特性的有：①产品类型：闸阀、截止阀、蝶阀、球阀等；②阀门主要零件：阀体、阀盏、阀杆、阀瓣、密封面的材料等；③阀门传动方式。

阀门的结构特性确定了阀门的安装、维修、保养等方法的特性。属于结构特性的有：①阀门的结构长度和总体高度；②与管道的连接形式：法兰连接、焊接连接、内螺纹连接、外螺纹连接等；③密封面的形式：镶圈、螺纹圈、堆焊、喷焊等；④阀杆结构形式：旋转杆，升降杆等。

阀门按驱动方式可分为驱动阀门和自动阀门，而驱动阀门又可分为手动阀门和动力驱动阀门。

是指不需要外力驱动，而是依靠介质自身的能量来使阀门动作的阀门。如安全阀、减压阀、疏水阀、止回阀、自动调节阀等。

是借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，由人力来操作的阀门。当阀门启闭力矩较大时，可在手轮和阀杆之间设置齿轮或蜗轮减速器来操作。手动阀门是最常见的一种阀门驱动方式，一般作用在手动阀门手轮上的驱动力不得超过360N。

可以利用各和动力源进行驱动的阀门。在工业领域常见的动力驱动阀门有电动阀门、气动阀门、液动阀门、气-液联动阀门和电-液联动阀门。电动阀门一一用电动装置、电磁或其他电气装置操作的阀门。气动阀门一一借助空气的压力操作的阀门。液动阀门一一借助液体 (水、油等液体介质) 的压力操作的阀门。气-液联动阀门一一由气体和液体的压力联合操作的阀门。电-液联动阀门一一用电动装置和液体的压力联合操作的阀门。

阀门按公称压力可分为低真空阀门、中真空阀门、高真空阀门、超高真空阀门、低压阀、中压阀、高压阀和超高压阀。低真空阀门——10 ~10 Pa中真空阀门——10 ~10 Pa高真空阀门——10 ~10 Pa超高真空阀门——小于10Pa低压阀——公称压力 ≤PN16中压阀——PN16< 公称压力 ≤PN100高压阀——PN100< 公称压力 ≤PN1000超高压阀——公称压力 >PN1000

阀门按公称尺寸可分为小口径阀门、中口径阀门、大口径阀门和特大口径阀门。小口径阀门——公称尺寸 ≤DN40中口径阀门——DN50≤ 公称尺寸 ≤DN300大口径阀门——DN350≤ 公称尺寸 ≤DN1200特大口径阀门——公称尺寸 ≥DN1400

阀门按工作温度可分为高温阀、中温阀、常温阀、低温阀和超低温阀。高温阀——t>425℃中温阀——120℃<t≤425℃常温阀——29℃<t<120℃低温阀——-100℃<t≤-29℃超低温阀——t<-100℃

阀门按用途和作用分类可分为截断阀类、止回阀类、分配阀类、调节阀类、安全阀类、其他特殊阀类等。

用来截断或接通管道中的介质。如闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、旋塞阀等。

用来防止管道中的介质倒流如止回阀 (底阀)。

用来改变介质的流向，起分配、分离和混合介质的作用。如三通球阀、三通旋塞阀、分配阀、疏水阀等。

用来调节介质的压力和流量。如减压阀、调节阀、节流阀、平衡阀等。

用于超压安全保护，排放多余介质，以防止压力超过额定的安全数值，当压力恢复正常后，阀门再行关闭阻止介质继续流出。如各种安全阀、溢流阀等。

如放空阀、排渣阀、排污阀、清管阀等多用阀类一一如截止止回阀、止回球阀过滤球阀等

公称尺寸是用于管道系统元件的字母和数字组合的尺寸标识，它由字母 DN 后跟无量纲的整数数字组成，这个数字与端部连接件的孔径或外径 (用 mm 表示) 等特征尺寸直接相关。需注意的是，除非相关标准中有规定，字母 DN 后面的数字不代表测量值，也不能用于计算的目的。公称尺寸的数值应符合国家标准《管道元件 DN (公称尺寸) 的定义和选用》(GB/T 1047-2005) 的规定。

公称压力是指与阀门力学性能和尺寸特性相关、用于参考的字母和数字组合的标识，它由字母 PN 后跟无量纲的整数数字组成应注意：除非相关标准中有规定，字母PN后面的数字不代表测量值，也不能用于计算的目的。除与相关的阀门标准有关联外，公称压力不具有意义。阀门的压力额定值取决于阀门的 PN 数值、材料和设计以及允许工作温度等，阀门的压力额定值在相应标准的压力-温度等级表中给出，如 ASME B16.34 和 GB/T 12224 等。公称压力应符合 GB/T 1048--2005《管道元件 PN (公称压力) 的定和洗用》的规定。

当阀门工作温度超过公称压力基准温度时，其最大工作压力必须相应降低。阀门的工作温度和相应的最大工作压力变化简称温压表，是阀门设计和选用的基准。

阀门的流量系数 (C，值或 K，值) 是衡量门流通能力的重要指标流量系数值越大，说明流体流过阀门时的压力损失越小。流量系数值随阀门的尺寸、形式、结构变化而变化。不同类型和不同规格的阀门通过试验才能确定该种阀门的流量系数。在管线阀门和国外先进工业国的阀门标准中，对阀门的流量系数提出了要求。

开启力矩也称作操作力矩，是选择阀门驱动装置最主要的参数。开启力矩的大小也是衡量阀门产品质量的又一个重要指标，人们在评价阀门质量时，常用阀门的开启轻便、灵活来形容它。在一些先进工业国家的管道阀门标准中，将其作为考核指标之一，并规定手动阀门的开启力矩不超过360N·m。超过了此力矩就要考虑选用合适的驱动装置(如电动、气动液动装置)。有些生产企业将开启力矩印在产品样本中，方便用户选用。开启力矩(转矩) 是指阀门开启或关闭所必须施加的作用力或力矩关闭阀门时，需要使启闭件与阀座两密封面间形成一定的密封比压，同时还要克服阀杆与填料之间，阀杆与螺母的螺纹之间，阀杆端部支承处与其他摩擦部位的摩擦力。因此，必须施加一定的关闭力和关闭力矩，阀门在启用过程中所需要的启闭力和启闭力矩是变化的，其中最大值是在关闭的最终瞬间或开启的最初瞬间。设计和制造阀门时应力求降低启闭力和启闭力矩。

阀门的流量流阻是阀门在不同开度下的介质流通量和介质通过阀门后的压力损失，阀门的流通能力和压力损失是阀门选择、使用和设计的重要参数。作为截断装置使用的阀门，使用这类阀门的目的在于将一部分回路截断。因此，阀门必须保证极好的密封性，当装有这类阀门的回路正常工作时，阀门应该呈全开启状态，并尽可能使其产生最小的压力损失，故这类阀门的流量试验主要是测定其在全开启状态下的流阻系数。各种阀门的流阻系数各不相同，即使同种阀门，由于结构及流道各不相同，其流阻系数也有显著的差别。通过试验可找出影响阀门流量流阻系数的各种因素，从而指导人们改进结构设计，降低阀门流体阻力，使其消耗尽可能少的能量。

GB26640-2011《阀门壳体最小壁厚尺寸要求规范》作为中国第一部针对阀门产品的强制性国家标准，2013年在全国范围内正式实施。阀门壳体壁厚是阀门产品的安全指标，GB26640-2011对闸阀、截止阀、球阀、蝶阀、止回阀、旋塞阀及隔膜阀等钢制和铁质阀门的壁厚做出明确规定，使用于公称压力PN10～PN760公称尺寸不大于DN1250的钢制阀门和公称压力PN1.0～PN25公称尺寸不大于DN3000的铁质阀门。阀门壳体壁厚是阀门产品的安全指标，标准的发布实施将有效规范阀门行业产品质量，对保障设备与人员安全起到积极促进作用。零部件阀门的主要代表有JB/T 1700-2008《阀门零部件螺母、螺栓、螺塞》系列标准、JB/T 1308.1~21-1999《PN250MPa超高压阀门和管件技术条件》。

2020年4月，ISO 22153《工业阀门电动装置一般要求》由中国机械工业集团下属企业合肥通用机械研究院有限公司代表中国主导制定的国际标准，经国际标准化组织批准正式发布。API 598《阀门检验和试验》, 是该阀门领域中广泛使用的标准。然而， ISO 5208《工业阀门-金属阀门的压力试验》正在全球阀门行业推广使用。ISO 5208于2008年进行了修订。在许多方面，与API 598一致。此外，美国的FCI/ISA 91.1《控制阀阀杆密封的鉴定标准》，规定了逸散性介质用阔门的型式试验要求，以及逸散性试验分类和鉴定程序。该标准适用于介质将会产生挥发性污染气体或危险性流体介质的截断阀和控制阔。

阀门可以用于改变通路断面和介质的流动方向，具有截止、调整、指导、防止逆流、稳压、分流或溢流、泄压等功能。如闸阀、截止阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、蝶阀等。

设有延时自闭阀的蹲式大便器的楼房给水系统，如学校、旅馆、办公楼等，如果在给水管系统的最顶层设有自闭式冲洗阀，最好在管系的最高点增设自动排气装置。因为给水用的延时自闭阀能很好地控制水流，但却不能很好地控制气流。当系统停水时. 给水管内常积存有大量的空气。系统恢复供水后，管系内空气常会被水流压缩至管系顶部而形成一个压缩空气区。此时有人再按下延时自闭阀的按扭时。则压缩的空气会伴随着水流喷泄而出。常会将便器内的污物吹到地面以上。甚至溅到人厕者的衣物上。在管系的最高点设一个自动排气阀则可有效地解决这一问题。

阀门在农业灌溉系统中扮演着重要角色。例如，在农田灌溉系统中，采用自动控制阀门，可以实现对流量、水压等参数的精确控制，从而提高农业生产效益的同时，也减少了浪费水资源的情况。

常用的化工阀门有截止阀、节流阀、闸阀、蝶阀以及隔膜阀等，然而在实际的化工生产中常用有闸阀、蝶阀、节流阀、旋塞阀、隔膜阀等八种阀门。其中，闸阀具有较好的调节性，还具有开关省力与密闭性好的优点，但是其但结构复杂、尺寸较大，同时也具有维修不方便的弊端；然而，截止阀比闸阀具有较高的调节性能，结构简单、密闭性好，维修也比较方便，价格也相对的便宜，在化工生产以及化工设计中具有很大的应用优势。

在工业化、城市化、改革和全球化四大力量推动下，阀门装备制造业前景还是宽广的，未来阀门产业高端化、国产化，现代化、将是今后阀门行业发展主要方向。追求不断的创新，为阀门企业创造出新的市场，才能让企业在竞争日益激烈的泵阀行业大潮中求生存、谋发展。随着工业物联网技术的不断发展，阀门也将逐渐实现数字化和智能化。通过5G通信、传感器、智能化控制等技术，阀门能够实现远程监控、故障诊断、预测性维护等功能，提高设备的运行效率和安全性。阀门也将越来越注重环保和可持续发展。新型的阀门设计将更加注重降低环境污染和资源浪费，采用环保材料和节能技术，提高设备的环保性能和可持续性。