阀门(卷名：机械工程)
valve
用以控制流体流量、压力和流向的装置，简称阀。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（阀瓣、塞体、闸板、蝶板和隔膜等）、驱动机构（阀杆和带动它运动的阀门驱动装置）、密封件（填料、垫片等）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。图1为阀门启闭件的运动方式。
阀门的用途很广泛。它与人们的日常生活有密切的关系，例如自来水管用的水龙头、液化石油气灶用的减压阀都是阀门。阀门也是各种机械设备如内燃机（见内燃机配气机构）、蒸汽机、压缩机、泵、气压传动装置、液压传动装置（见液压控制阀、车辆、船舶和飞行器中不可缺少的部件。阀门在各种工业管道上的使用最为广泛。
简史 公元前2000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。
分类 阀门按使用功能分为6类。①截断阀:主要用于截断流体通路。这类阀使用最多，它包括截止阀、闸阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、隔膜阀（图2）、夹管阀等。②调节阀：主要用于调节流体的压力、流量等，包括调节阀、节流阀、减压阀和浮球调节阀等。③止回阀：用于阻止流体的逆向流动，有各种类型。④分流阀：用于分配流体的通路去向或将两相流体分离，包括滑阀、多通阀、疏水阀和排空气阀等。⑤安全阀：用于安全保护，防止锅炉、压力容器或管道因超压而破坏。⑥多用阀：具有一种以上功能的阀门，如截止止回阀既能起断流作用又能起止回作用。
工业管道阀门按公称压力（符号为рN）可分为：真空阀，公称压力小于标准大气压力；低压阀，рN≤1.6兆帕；中压阀，рN=2.5～6.4兆帕；高压阀，рN=10～80兆帕；超高压阀，рN≥100兆帕。阀门按工作温度可分为：常温阀，工作温度为-30～120℃；中温阀，工作温度为121～450℃；高温阀，工作温度高于450℃；低温阀，工作温度低于-30℃。
阀门还可按驱动装置的类型、与管道的联接方式和阀体的使用材料等进行分类。阀门可按各种分类方法单独地或组合地命名，也可按启闭件的结构特征或具体用途命名。
基本参数和性能 阀门的基本参数是工作压力、工作温度和口径。对于大量使用于工业管道的各种阀门，常用公称压力(рN)和公称通径(符号为DN)作为基本参数。公称压力是指某种材料的阀门在规定的温度下允许承受的最大工作压力。公称通径是指阀体与管子联接端部的名义内径。
阀门的基本性能根据其种类和用途有不同的要求主要有密封、强度、调节、流通、启闭等性能。①密封性能：阀门的任何部位应不向外泄漏流体并在全关后能完全断流（或其泄漏量不大于标准规定值）。②强度性能：阀门的阀体、阀杆和阀盖等零件不仅要承受流体的压力和温度的作用，而且还要承受驱动机构和管道施加的各种附加力的作用，因此要有足够的强度，并按标准规定的试验压力进行强度试验，以保证使用安全。③调节性能：指阀门的调节特性，如调节阀的阀瓣行程变化值与相应的流量变化值具有一定的函数关系；减压阀具有一定的减压范围等。④流通性能：指阀门在全开时通过流体的能力，常用流通能力或流体阻力系数来表示，阀门的流道通畅，则流体阻力系数小而流通能力大，反之则流体阻力系数大而流通能力小。⑤启闭性能：指阀门的启闭力（转矩）、启闭动作速度和可靠性等性能。
在设计和选用阀门时，除了要考虑基本参数和性能外，还要考虑流体的性能，包括流体的相态（气体、液体或含固体颗粒）、腐蚀性、粘度、毒性、易燃易爆性、贵重稀有程度和放射性等。
密封和材料 密封性能和强度性能是一切阀门最基本、最重要的性能。阀门的密封分为内密封和外密封两部分。内密封是阀瓣与阀座之间的密封；外密封是阀杆运动部位与阀盖之间、阀体与阀盖之间和阀体与管道联接部位之间的密封。阀门在使用时不仅要求密封性能好，而且必须保证安全。如果因密封不好而发生泄漏或因强度不够而使零件破坏，将会造成不同程度的经济损失，如输送有毒、易燃易爆或有强腐蚀性流体，还可能导致严重的安全事故。为了保证阀门的密封和强度，除了必须遵守有关标准规定合理地进行结构设计、确保工艺质量外，还必须正确地选用材料。
阀体(盖)材料 通常，低压非腐蚀性流体用的阀门使用铸铁或铸铜，高、中压阀用铸钢或锻钢，高温或高压阀使用合金钢，用于腐蚀性流体的阀门用不锈钢、塑料、耐蚀合金（如铜镍钼合金、钛合金和铅合金等）或用铸铁、铸钢内衬耐蚀材料制造。
密封面材料 阀瓣和阀座或与其相接触的密封表面所使用的材料。通常，低压阀的密封面大多使用黄铜或青铜，高、中压阀大多使用不锈钢，要求较高的高、中压阀或高温阀等使用钴基硬质合金。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。
密封件材料 为了保证外密封部位的密封性，必须正确地选用填料、垫片等密封件材料，同时对阀杆的表面进行强化处理，以防止产生腐蚀（流体、填料和大气的腐蚀）和擦伤。某些严格限制泄漏的阀门（如核工业用阀）常使用波纹管来密封阀杆，其联接部位大多采用焊接方法。
发展趋势 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。阀门的发展趋势是：①扩大产品参数，如阀门的最大口径已达10米，最低工作压力已达1.33×10-8帕，球阀和蝶阀正向高温、高压领域发展。②发展节能、省力和自控阀门。为了减小流体输送能耗和蒸汽的热能损失而发展球阀、蝶阀和疏水阀；为了适应工业自动化的发展要求而研制各种电力、气压、液压驱动阀门和各种控制阀。③改进结构、采用新材料和新工艺，提高阀门的使用寿命。如采用弹性结构、润滑结构以减小阀门的密封力和转矩，用塑料、钛合金等制造阀门，用膨胀石墨等新型材料制作填料，广泛使用硬质合金和聚四氟乙烯等材料作为密封面，采用各种新的表面强化工艺以提高阀门寿命。④发展专用阀门系列，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。
参考书目
J.Kemply，Valve Users Manual， Mechanical Engi-neering Publ.Ltd.，London，1980.
G.H. Pearson， Valve Design， Mechanical Engi-neering Publ.Ltd.，London，1978.