一．文献综述

1.阀门的定义

阀门是用以控制流体流量、压力和流向的装置。被控制的流体 可以是液体、气体、气液混合体或固液混合体。阀门通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件、驱动机构、密封件和紧固件等组成。阀门的控制功能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。阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。用于流体控制系统的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格相当繁多。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门，铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制等阀门材质。

2.阀门的分类

第一类自动阀门：依靠介质（液体、气体）本身的能力而自行动作的阀门。如止回阀、安全阀、调节阀、疏水阀、减压阀等。第二类驱动阀门：借助手动、电动、液动、气动来操纵动作的阀门。如闸阀，截止阀、节流阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等。 其中气动即借助压缩空气来驱动。

根据阀门的公称压力可分： 1.真空阀：绝对压力lt;0.1Mpa 即 760mm 汞柱高的 阀门，通常用 mm 汞柱 或mm水柱表示压力。2.低压阀：公称压力 PN≤1.6Mpa 的阀门（包括 PN≤1.6MPa 的钢阀）3.中压阀：公称压力 PN2.5#8212;6.4MPa 的阀门。4.高压阀：公称压力 PN10.0#8212;80.0MPa 的阀门。5.超高压阀：公称压力 PN≥100.0MPa 的阀门。 国标阀门采用的计量单位为MPa（兆帕），与常用的计量单位换算如下：1MPa=10bar（巴）=10.2kgf/cm2。

根据阀门的公称通径可分：1.小口径阀门：公称通径 DNlt;40mm 的阀门。2.中口径阀门：公称通径 DN50～300mm 的阀门。3.大口径阀门：公称通径 DN350～1200mm 的阀门。4.特大口径阀门：公称通径 DN≥1400mm 的阀门。

3.球阀的工作原理和分类

球阀的工作原理是靠旋转阀恋来使阀门畅通或闭塞。球阀开关轻便, 体积小, 可以做成很大口径, 密封可靠, 结构简单, 维修方便, 密封面与球面常在闭合状态, 不易被介质 冲蚀, 在各行业得到广泛的应用。球阀分两类, 一是浮动球式, 二是固定球式。

4.阀门的历史和发展

公元前两千年前，中国人就在输水管道上使用了竹管和木塞阀，以后又在灌溉渠道上使用水闸，在冶炼用的风箱上使用板式止回阀，在井盐开采方面使用竹管和板式止回阀提取盐水。随着冶炼技术和水力机械的发展，在欧洲出现了铜制和铅制旋塞阀。随着锅炉的使用，1681年又出现了杠杆重锤式安全阀。1769年瓦特蒸汽机出现以前，旋塞阀和止回阀一直是最主要的阀门。蒸汽机的发明使阀门进入了机械工业领域。在瓦特的蒸汽机上除了使用旋塞阀、安全阀和止回阀外， 还使用了蝶阀，用以调节流量。随着蒸汽流量和压力的增大，使用旋塞阀控制蒸汽机的进汽和排汽已不能满足需要，于是出现了滑阀。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。这两类阀的出现，不仅满足了当时各种工业对压力、温度不断提高的要求，而且初步满足了对流量调节的要求。此后随着电力工业、石油工业、化学工业和造船工业的发展，各种高中压阀门得到迅速发展。第二次世界大战后，由于聚合材料、润滑材料、不锈钢和钴基硬质合金的发展，古老的旋塞阀和蝶阀获得了新的应用，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。阀门制造业逐渐成为机械工业的一个重要部门。聚合材料在阀门中已获得广泛应用，如球阀的阀座主要采用聚四氟乙烯塑料，蝶阀的密封圈和隔膜阀的隔膜采用各种橡胶材料。这些材料在可以使用的温度范围内具有比金属更好的密封性。随着现代核工业、石油化学工业、电子工业和航天工业的发展，以及流程工艺自动控制和远距离流体输送的发展，促进了现代低温阀、真空阀、核工业用阀和各种调节阀的发展。用于远距离控制和程序控制的阀门驱动装置的应用越来越多。

未来阀门的发展将向扩大产品参数，发展节能、省力和自控阀门，改进结构、采用新材料和新工艺，提高阀门的使用寿命，以及发展专用阀门系列等发面发展，如用于液氧、液氢和液化天然气等的低温阀、真空阀、核工业用阀、安全阀、调节阀、疏水阀和阀门驱动装置等。

5. 国内阀门行业的城市产能特点

#8226;温州龙湾区：”中国阀门城”，2006年7月，温州龙湾区被中国通用机械工业协会正式授予”中国阀门城”称号。截至目前，龙湾阀门企业（包括加工单位）已有1400多家，主要集中在永中街道、沙城镇、永兴街道和海滨街道。年产值500万元以上阀门规模企业250多家，其中年产值2亿元以上的有7家。目前，阀门生产单位已在全国开设1800多家阀门销售办事处，而且远销东南亚、美洲、中东、西欧近80个国家和地区，去年龙湾阀门行业实现了总产值100多亿元，行业统计占国内市场25%以上，外贸出口企业超过80家，产值超1.8亿美元。

#8226;台州玉环：”中国阀门之都”，2006年，玉环水暖阀门出口达7.96亿美元，占全国同类产品出口份额的60%以上。在玉环全行业1100家企业中，近80家企业获得自营出口权，并在70个国家设立了200多家营销分公司。为了突破国外的技术壁垒，很多企业购买了相应的检测设备，不少企业获得了美国UL、NSF、UPC认证、德国TUV认证、欧盟CE、韩国KS认证等。目前国内阀门生产骨干企业已能按ISO国际标准、DIN德国标准、AWWA美国标准等国际标准。2004年12月21日，中国建筑装饰协会、中国房地产业协会联合授予玉环”中国水暖、阀门精品生产(采购)基地”金牌；2005年10月份浙江省工商局授予玉环#8212;#8212;”浙江省(玉环)阀门商标品牌基地”。

6.国外阀门的发展

目前，国外20万kW以上大型发电机组普遍向计算机控制发展；核电站普遍用计算机 控制；长输管线系统不少国家用计算机控制，并装有微波通讯系统，总控制室只需要两三个值班人员，可以通过电视监视全线工作情况。
　　 随着各类成套设备、工艺流程和性能的改善，国外阀门的系列品种还在不断增加，近年来出现了不少新品种阀门。如：紧急切断阀、快速开关阀、防火阀、防静电阀、减温减压阀、蝶型止回阀、泄压阀、真空夹套阀、水冷或气冷阀、安全闸阀、安全截止阀等多种新式阀门，其中通用阀门中气动球阀、气动蝶阀和平板闸阀是20年来发展最快的阀门品种。

国外阀门行业，除阀门计算机辅助设计(CAD)在广泛应用之外，阀门计算机辅助制造(CAM)、(CAPP)也得到了大量应用。日本阀门业界已开发出用于阀门工业的柔性制造系统，这就给种类繁多、型号复杂的阀门产品火规模生产提供了可能。

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（一）.基本参数公称直径DN（mm）400公称压力PN（bar）25工作温度（℃）≤200连接形式法兰连接

（二）.结构设计

A球阀部分

1.确定阀门的结构长度和连接尺寸。

2.球体通道直径为全通径，不允许缩径。

3.确定球体半径，一般按R=(0.75-0.95)DN进行计算，小口径取较大值，大口径取较小值。

4.端法兰应选用标准法兰以便与管法兰连接，中法兰可以是非标。

5.确定阀门的主体材料和密封材料、密封结构

6.球阀全开时应保证球体通道与阀体通道在同一轴线上

7.阀杆应设计成在介质压力作用下，打开填料压盖时，阀杆不致脱出的结构

8.阀杆的截面及与球体的连接面应能经受最大操作扭矩

9.阀座材料的抗腐蚀性能应不低于阀体材料

10.球阀应有全开和全关的限位结构

B驱动部分

能按照相关标准选用合适的驱动装置

（三）.强度设计

1.阀体壁厚应考虑内压力、轴向压力，并考虑阀体壁厚应考虑内压力、轴向拉力，并考虑腐蚀裕量和铸造偏差。参考标准中最小壁厚，阀体形状应考虑铸造工艺要求。

2.阀杆和阀杆头部的强度。

3.球体与阀杆的连接部位应进行挤压等强度校核。

4.强度计算中应注意打压试验时介质压力为公称压力的1.5倍。

（四）.设计中的注意事项

1.设计绘图应符合相关技术标准。

2.注明公差配合和形位公差。

3.计算一定采用法定单位制。

4.装配图上标注的尺寸，应为最大外形尺寸、连接尺寸、特征尺寸、配合尺寸等。