闸阀是最常见阀门，其制造尺寸范围可从几公分到几米都有，主要功能是载断流体，闸阀一般应用于全开或全关操作的工作场合。当全开时，通过闸阀的压力降非常小；当全关时，具有很好的压力密封性能。由于闸板与阀座环的配合，当闸阀关闭时，几乎没有泄漏发生。然而，在背压（一般不小于0.34bar，bar=10Pa）非常低的情况下，可能会发生某些泄漏。闸阀的另一个优点是通常开启和关闭很缓慢，这一特性可以防止流体水锤效应对管道系统的损坏。
在众多通用阀门类型中，只有全通径球阀能够与闸阀的流量特性相当。对称设计结构和对等密封使得闸阀可以从两个方向中的任何一个方向上截断介质流。闸阀的主要局限性在于不能适用于节流性工况。当闸阀应用于节流性工况时，流体在阀座附近常常具有很高的流速，这样会引起侵蚀。同样在部分开启状态，闸板会在介质的冲击下出现摆动，这样会造成密封副损坏。通常，闸阀比截止阀更易于产生阀座和闸板密封面的磨损，而这种磨损的修复，很难通过研磨和抛光的手段来完成。
闸阀的工作原理及特点
闸阀又叫闸板阀，主要由阀体、阀盖、闸板、阀杆、阀座和密封填料等部分组成。
闸阀是启闭件（闸板），由阀杆带动，沿阀座（密封面）做直线升降运动的阀门。一般，闸阀不可用来调节流量，只能作为截断装置使用，要么完全开启，要么完全关闭。在各种类型的阀门中，闸阀是应用最广泛的一种。既适用于常温和常压工况，也适用于高温及低温和高压及低压工况，并可以通过选用不同的材质，适用于各种不同的介质中。
闸阀具有如下优点：
①流体阻力小。闸阀阀体内部介质通道是直通的，介质流经闸阀时不改变其流动方向，因而流体阻力较小。
②结构长度（与管道相连接的两端面间的距离）较小。由于闸板呈圆盘状，是垂直置于阀体内的，而截止阀阀瓣（也呈圆盘状）是平行置于阀体内的，因而与截止阀相比，其结构长度较小。
③启闭较省力。启闭时闸板运动方向与介质流动方向相垂直，而截止阀阀瓣通常在关闭时的运动方向与阀座处介质流动方向相反，因而必须克服介质的作用力。所以与截止阀相比，闸阀的启闭较为省力。
④介质流动方向不受限制。介质可从闸阀两侧任意方向流过闸阀，均能达到接通或截断的目的。便于安装，适用于介质的流动方向可能改变的管路中全开时，密封面受工作介质的冲蚀很小。形体结构比较简单，制造工艺性较好。
同时闸阀也存在一些缺点如下
①密封面易产生擦伤。启闭时闸板与阀座相接触的两密封面之间有相对滑动，在介质推力作用下易产生擦伤，从而破坏密封性能，影响使用寿命
②零件较多，结构较复杂，制造与维修都较为困难，与截止阀相比成本较高。
③外形尺寸和开启高度都较大，所需安装的空间亦较大。
④一般闸阀都有两个密封副，给加工、研磨和维修增加了一些困难。
操作行程大，启闭时间长。由于开启时需将闸板完全提升到阀座通道上方，关闭时又需将闸板全部落下阻断阀座通道，所以闸板的启闭行程很大，启闭时间较长。
2.2.2闸阀的分类
闸阀有各种不同的结构形式，其主要区别是所采用的密封元件结构类型不同。根据密封元件的结构常把闸阀分成几种不同的类型。例如，根据结构类型分类，有平行式闸阀和式闸阀；根据阀杆的结构还可分为明杆（升降杆）闸阀（图2-2）和暗杆（旋转杆）闸阀（图2-3）。阿萨
（1）按阀杆分类
阀杆是闸阀的操作部件，其作用是将启闭力传递到启闭件上。按阀杆结构类型分类，有明杆闸阀与暗杆闸阀两种
①明杆闸阀其阀杆梯形螺纹置于阀体之外，位于阀杆上部，通过旋转阀杆螺母，使阀杆带动闸板同步上升与下降来实现阀门的启闭，因此容易识别阀门的启闭状态，避免误操作。由于阀杆螺母在体腔外，有利于润滑，同时启闭状态直观明显，因而应用广泛。但在恶劣环境中，阀杆的外露螺纹易受损害和腐蚀，甚至影响操作。它的缺点是阀门开启后的高度大，通常在阀门原高度的基础上要加一个行程，因而需要很大的操作空间。
②暗杆闸阀阀杆螺母置于阀体内部，常被固定在闸板上，通过阀杆的旋转使阀杆螺母带动闸板做升降运动来完成启闭。由于传动用的梯形螺纹位于阀体内部，虽不受外界环境影响，但易受介质腐蚀和无法进行润滑，开启程度不能直接观察，需另设指示装置。但它的阀杆不做升降运动，所需操作空间小，故适用于位置有限管路密集的场合，如船舶、地下管道等。
（2）按结构类型分类
闸阀的结构类型通常指的是闸板的类型，闸板的类型分为契式和平行式两种。即闸板为模式的称为模式闸阀，闸板为平行式的即为平板闸阀
2.2.3闸阀的结构
（1）阀体与阀盖结构
由于闸阀通常应用于大口径管道上，所以阀体与阀盖多采用法兰连接。阀体要容纳垂直放置并做升降运动的圆盘状闸板，因而阀体内腔高度较大。阀体截面的形状主要取决于公称压力，如低压闸阀阀体可设计成扁平状的，以缩小其结构长度。高、中压闸阀阀体多设计成圆形或喇叭口形，以提高其承压能力，减小壁厚。阀体形状还与阀体材料及制造工艺有关。
阀体与阀盖的连接结构通常有5种：螺纹式阀盖、活接头式阀盖、螺栓连接阀盖、焊接阀盖和压力自密封阀盖。
①螺纹式阀盖 是最简单的设计结构。通常只用于不需要经常拆卸的小口径阀门，成本较低的铜合金阀门等。
②活接头式阀盖 主要用于铜合金类阀门，但是活接头结构更便于维修和维护拆卸。
③螺栓连接阀盖 是最常用的连接结构，当今工业用闸阀大多数采用该结构。与螺纹式和活接头式连接结构不同的是，螺栓连接阀盖结构中阀体和阀盖之间的连接需要垫片密封。
④焊接阀盖 对于规格1／2～2in （1ilin=0.0254m），磅级介于Class800～2500之间，不需要拆卸的紧凑型钢制阀门来说，焊接阀盖是最常用的结构。与压力密封阀盖相似的是，焊接阀盖阀门比螺栓连接阀盖阀门的重量要轻。
⑤压力自密封阀盖 是靠阀体内介质压力作用于阀体与阀盖间的金属密封环或柔性石墨密封环上实现密封。压力自密封阀门阀腔内的压力越高，作用于密封环上的力就越大，也就越容易实现密封。压力自密封结构的阀门，重量一般要轻于螺栓连接阀盖结构。
（2）阀杆结构
闸阀阀杆结构主要有三种不同形式：下螺纹升降式阀杆（ISRS）、非升降式阀杆（暗杆NRS）和上螺纹带支架（明杆OS＆Y）。
①下螺纹升降式阀杆 是当今铜合金类阀门最常用的阀杆结构。由于阀杆螺纹裸露于介质中，存在被腐蚀的可能，会导致阀杆与闸板失效。因此，该结构一般不适用于关键的工业用途阀门。
②非升降式阀杆 因为阀门开启时阀杆不需要升起，所以此结构是在手轮上方的垂直空间受限制时所采用的特殊类型。当今，大多数由铸铁或铜合金材质制造的阀门采用此种阀杆结构。当操作空间受限时（例如地下操作），才使用钢制非升降式阀杆阀门。
③上螺纹带支架式阀杆 多用于工业。尤其是在腐蚀性工况中，因为阀杆螺纹基本不接触介质，也就远离了潜在的腐蚀危害。与其他两种阀杆结构不同的是，此种结构中，手轮是与阀门支架顶部的阀杆螺母相连，而不是直接与阀杆本身相连，因此开启时手轮不会随着上升。
（3）阀座结构
闸阀通过闸板与阀座形成密封副，实现阀门的开启和关闭。因此，阀座结构也尤为关键。通常，阀座结构可以是阀体整体部件，也可以是单独的阀座圈结构。
整体式阀座与阀体是一个整体，当阀体由耐蚀材料制成时，整体式阀座可以直接由基体材料加工而成［图2-4（a）］，也可以同碳素钢类阀门一样，在基体上堆焊适用于不同介质的材料加工而成［图2-4（b）］。阀座圈则可以选用不同于阀体材料的其他所需材料制成，然后连接到阀体上相应的阀座槽内。但值得注意的是，当阀门应用于温度变化较大的工况时，应尽可能选用线胀系数与阀体材料相当的材质制造阀座圈，当阀座圈采用焊接的工艺与阀体连接时，还需要进一步考虑两种材料的焊接性。
阀座圈与阀体的连接主要有：胀接镶嵌、螺纹和焊接三种形式。其中比较常用的形式如图2-4(c)~(h)所示（左边为阀座圈简图，右边为连接后简图）。
图2-4（a）所示是在阀体上直接加工出密封面。适用于阀体为耐蚀材料的中、低压闸阀。
图2-4（b）所示是在阀体上直接堆焊金属材料制成密封面。根据阀门使用工况、工作压力和阀体材料与堆焊材料的焊接性，选择合适的堆焊材料。
图2-4（c）和（d）所示是胀接的阀座，主要适用于阀体材料为铸铁类阀门，阀座圈材料选用铜合金或不锈钢材料制造。在阀体上加工出燕尾槽，将阀座圈镶嵌入燕尾槽，加压使阀座圈产生塑性变形实现胀接结合。多适用于低压、小口径闸阀。
图2-4（e）所示是镶嵌连接的阀座，将铜合金或不锈钢制成的阀座圈镶嵌入阀体座槽后，用螺钉固定。一般适用于低压大口径铸铁类闸阀。
图2-4（f）所示是镶嵌连接的非金属阀座，把塑料或橡胶制成的O形圈镶嵌入闸板的燕尾槽内制成阀座。一般适用于中、低压闸阀。
图2-4（g）所示是螺纹连接的阀座，在阀座圈的外圆和阀体的座槽内均加工出螺纹，将阀座圈旋入阀体紧固。螺纹连接使阀座的热处理要求得以实现，主要适用于对阀座硬度要求较高的场合，通常应用于高、中压，口径在DN400（NPS16）以下的闸阀。某些用户认为，螺纹阀座还可以实现闸阀阀座的可更换修复。
图2-4（h）所示是焊接阀座，首先在阀座圈上堆焊铬系不锈钢或硬质合金，加工后装入阀体座槽内，在阀座圈尾部与阀体焊接。适用于高、中压闸阀。
（4）缩径
在闸阀的产品标准中通常都规定了阀门的最小流道直径，当设计阀座密封面处的直径小于连接端处的直径称为通径收缩，即“缩径”（图2-5）。
缩径阀门通常应用于管道需要节流的工况。产品标准里一般也规定了阀门具体缩径规格，在标准没有规定出具体缩径数据时，通常取标准流道直径的85％～75％，缩径通道母线对中心线倾角不大于12°。采用缩径形式可以减小闸板的尺寸，从而使其承受的介质作用力降低，闸阀的启闭力也相应减小；这样，小尺寸的闸板、阀杆等也可用于较大通径的闸阀，从而扩大了零部件的通用范围。但是采用缩径，会造成很大的压力损失，会增加阀内流体阻力，因而通道收缩比不宜太大。常见的缩径闸阀大多是公称尺寸不大于DN300（NPS 12），阀门公称尺寸的孔径降低一个规格，公称尺寸DN350～600（NPS 14～24），公称尺寸的孔径降低两个规格，例如公称尺寸为DN100的阀门，阀座通道直径可收缩到DN80，公称尺寸应表示为DN100（NPS4）xDN80（NPS3）。
在某些工作条件下（如石油行业的输油、气管线），不允许采用缩径阀门。这一方面是为了减少长输管线的阻力损失，另一方面是为了避免通径收缩后给扫线清管通球造成障碍。
2.3 平板闸阀
2.3.1 基本特点
平板闸阀是一个启闭动作为直线运动的阀门，它具有一个典型的垂直于流体的平板闭合元件，滑动切入流体而关闭。由于平板闸阀的闸板关闭时，没有楔式闸板关闭时所产生的楔紧力，所以相对而言操作更灵活、使用寿命更长、启闭力较小。广泛应用于天然气、轻质油、化工、城建、环保等行业，作切断介质用，并适用于含硫（H2S）重油、排污及放空等系统以及流速快、杂质多、腐蚀严重的天然气长输管线。
平板闸阀（图2-6）是一种关闭件为平行闸板的滑动阀。其关闭件可以是单闸板或是中间带有撑开机构的双闸板。
对于单闸板的平板闸阀而言，闸板与阀座间密封比压的形成，是由介质压力推动浮动阀座产生的。对于双闸板平板闸阀，两闸板间的撑开机构可以形成预紧比压，以补充密封比压。
平板闸阀能很好地适用于清洁流体。如果介质中夹带有固体颗粒，则会加剧密封面的磨损，造成泄漏。阀座带有弹簧负载的结构，能适应有明显的温度变化以及阀体可能变形的工况。
平板闸阀的优点是全开时，几乎等同于一段相同长度的管道，因此介质通过阀门的压力损失很小，阀门的流量系数(Cv值)很高。带导流孔的平板闸阀[图2-6(c)]安装在管路上还可直接用清管器进行清管。由于闸板是在两阀座面上滑动，因此平板闸阀也能使用于带悬浮颗粒的介质管路中。启闭中平板闸阀的密封面实际上是自动定位的，阀座密封面一般不会受到阀体热变形的损坏，而且即使阀门在冷态下关闭，升温后其热伸长也不会使密封面受到过载。无导流孔的平板闸阀[图2-6(a)]，不要求闸板的关闭位置有较高的精度，因此可用阀门行程来控制其启闭位置。
平板闸阀在阀门关闭时密封力会达到最大值，同时阀门的压力损失也会接近最大值，但相互作用时的密封区域，只是总密封区域的一部分。当闸板大致移动到阀门关闭位置的3/4时，介质易使闸板向阀座孔倾斜，此时，阀座孔与闸板最外端就会发生磨损。为了保证密封力和允许范围内阀座的磨损量，因此要综合考虑，设计出合适的阀座宽度。
带导流孔的闸板又分为常开型和常闭型，如图2-7所示。常开型导流孔开在闸板上方，常闭型导流孔开在闸板下方，为了保证顺时针转动手轮关闭阀门的原则，对常开型应选用右旋梯形螺纹阀杆，对常闭型选用左旋梯形螺纹阀杆。
平板闸阀的缺点是当介质压力低时，形成的密封比压不足以达到金属密封面的密封必须比压，需要通过结构设计，增加预紧比压;相反当介质压力高时形成的密封比压可能又会过大，当密封副之间又缺少润滑时，启闭频繁就可能使密封面磨损过大。另一个不足是，闸板在切断高速和高密度介质流时，会产生剧烈振动。一般只能垂直安装在管道上。
密封性能:阀座设计成双〇形圈及弹簧加载结构。无论是高压、低压均能提供很好的密封，PTFE(聚四氟乙烯)软密封提供基本的密封，当PTFE被破坏后可通过闸板和阀座金属接触提供第二道密封。
双阻断泄放功能(图2-8):当阀门打开或关闭时，阀门中腔不会泄漏来自上游和下游的介质，便于中腔排放和检漏。
防火设计(图2-9):当O形圈和PTFE被烧毁后，在流体压力作用下闸板与阀座、阀座与阀体形成金属密封，从而将流体隔断，此外，因中法兰垫片和填料均采用石墨和金属材质，从而防止外漏。
自泄压功能(图2-10):当中腔压力较高时，在中腔流体作用下，会将浮动阀座压向阀座槽内，从而避免中腔压力过高而发生事故。
紧急注脂和润滑系统(图2-11):平板闸阀设有阀座和阀杆紧急注脂和润滑装置，当在紧急情况下需要密封阀座和阀杆时，通过注脂枪注入密封脂;或在某些恶劣使用条件下，可通过注脂枪给阀座和阀杆注入润滑脂。
2.3.2 闸板结构
平行式闸板两密封面相互平行，并有平行式单闸板和平行式双闸板之分。平行式双闸板，可分成自动密封式和撑开式两种结构。
(1)平行单闸板
平行单闸板[图2-12(a)]为两面光的一块平板，其结构简单，加工方便，但不能靠其自身结构达到强制密封，所以当闸板两侧压力差较小时，闸板与阀座间的密封性能就大为降低。因此必须在阀体、阀座上采用固定或浮动的软质密封材料来增加其在压差较小时的密封性能。只适用于中、低压，大、中口径的油类或煤气、天然气管道。(2)自动密封式平行双闸板
自动密封式平行双闸板闸阀[图2-12(b)是依靠介质的压力将闸板压向出口侧阀座密封面，达到单面密封目的。若介质压力较低时，则其密封性不易保证。为此，可在两块闸板之间加入预紧弹簧，阀门关闭时，弹簧被压缩，依靠弹簧预紧力辅助实现密封这样虽然闸板启闭时，易于清除密封面上积垢，但增加了摩擦，所以密封面易擦伤和磨损，降低了使用寿命。
(3)撑开式平行双闸板撑开式平行双闸板常用的结
撑开式平行双闸板常用的结构有顶楔式和双斜面式两种结构，顶楔式分为上顶楔、下顶楔两种。
上顶楔式如图2-12(c)所示，在两闸板间装设顶楔，顶楔与阀杆相连，当关闭闸阀时，闸板降至阀体底部，阀杆继续推动顶楔向下移动，利用顶楔的楔紧力，迫使两闸板向两侧撑开，两侧密封面分别与相应的阀座压紧，形成密封比压。开启阀门时，阀杆首先带动顶楔上移，解除顶楔对闸板的压力，使闸板与阀座稍稍分离，再带动闸板上移，达到开启目的。由于闸板与阀座间几乎无摩擦，因而不易被擦伤和磨损。多用于低压，中小口径的闸阀。
下顶楔式与上顶楔式相同之处是在两闸板间也设有顶楔装置，不同的是装设的顶楔方向与上顶楔相反，见图2-12(d)。当关闭闸阀时，阀杆带动闸板下移，下移至一定位置时，下顶楔首先与阀体底部接触，此时阀杆可继续带动闸板下移，在下顶楔的作用下，两闸板被撑开，两侧密封面分别与相应的阀座压紧，形成密封比压。当需开启时，顶楔靠自重落下固定在双闸板之间，双闸板脱开阀座，随阀杆上移实现开启。其缺点是下顶楔如设计不当或阀杆关闭时作用力过大，致使开启时下顶楔未能脱离闸板，易造成阀门开启力矩增大。
双斜面结构如图2-12(e)所示，由带有相互配合斜面的主、副两块闸板构成，主闸板和副闸板之间设有一连杆摆块机构，连杆摆块机构两端通过销轴分别与主、副闸板连接。当需要关闭阀门时，阀杆带动副闸板运行至全关位置被阀体内腔底部的限位台阶限位，主闸板在阀杆推力作用下继续运动，在斜面的作用下，主、副闸板撑开，压紧阀座密封面，形成密封比压，使阀门密封。同时，主闸板上的销轴带动连杆摆动，使连杆上的摆块脱离导向筋。避免连杆摆块机构干涉闸板的撑开运动。开启时，阀杆带动主闸板移动，主闸板上的销轴带动连杆回摆，此时副闸板不动。主闸板继续移动，连杆上的摆块与导向筋接触此时副闸板在连杆摆块机构与闸板斜面的作用下向主闸板靠拢并与主闸板一起被提升，使阀门达到开启。这种结构既能很好地实现密封，又大大降低了闸板与阀座的磨损，延长了寿命，因而被广泛采用，其结构也在不断变化。
2.3.3 密封原理
(1)平行单闸板闸阀
其密封原理如图2-13所示。
如图2-13(a)所示，当阀内部压力相当时，板处于关闭状态，阀座表面PTFE密封环形成初始密封，当阀门开启时，阀座圈能自动清洁闸板两侧的附着物。
如图2-13(b)所示，阀门处于关闭状态，介质压力作用于闸板，推动闸板贴近出口端阀座上的PTFE环，压缩它直到闸板与阀座上金属密封面吻合，这样，就形成了双重密封，首先是PTFE对金属密封，然后是金属对金属密封，出口端阀座也被推向阀体的阀座槽内，通过后部的〇形密封圈阻止任何后部介质流。
如图2-13(c)所示，阀腔压力释放后，形成进口密封，管道压力作用于进口阀座，推动其压向闸板，这时形成PTFE对金属密封，同时〇形圈与阀座槽形成紧密的密封。
如图 2-13(d)所示，阀门自动泄压。由于热膨胀或其他因素，造成阀腔压力大于管道压力时，进口端阀座会在中腔压力作用下缩回阀座槽内，阀腔内压力与进口端管道压力平衡。
(2)自动密封式平行双闸板闸阀
最简单有效的自动密封式平行双闸板闸阀结构是采用图2-14所示的弹簧式结构。其关闭件由两块闸板组成，中间装有弹簧。这些弹簧的作用是保持与上、下游的密封面滑动接触并在低压力时增进密封力。闸板被限制在带状孔内，目的是当处于全启位置时，不会无限制地撑开。
但弹簧的作用常常不是像假设的那样，使两密封面借此均达到压力密封，为此就需要一个非常大的弹簧，无论如何，这是没有必要的。所以中间带弹簧的自动密封式平行双闸板闸阀，在介质压力不足以克服弹簧作用力时，属于双面强制密封;但当介质压力足以克服弹簧作用力，并推动闸板向出口端压紧时，就成了单面强制密封，此时弹簧的作用主要是预防闸板的颤动。
在蒸汽管道或使用在温度有明显变化的其他场合，由于材料的不同及截面的变化，不可避免地会产生不同的膨胀，它将引起一定的变形。应当注意的是，在两块闸板自由伸缩时，弹簧也应随着伸缩。
(3)撑开式平行双闸板
撑开式平行双闸板闸阀结构如图2-12(c)~(e)所示，三种结构形式虽有所不同，但其密封原理都是通过两闸板间的楔顶或楔块，迫使两闸板向两侧撑开，两侧密封面与各自阀座间滑动接触并产生预紧比压，关闭力越大密封比压越大，保证进出口端同时密封，属于双面强制密封。
2.3.4 流量特性分析
带导流孔的平板闸阀，其流量特性等于同规格的管道，呈等百分比特性。不带导流孔的平板闸阀，其中腔跨度较楔式闸阀小，且属于规则的圆柱体，所以，基本上除压力损失较带导流孔的大外，其余特性基本相近。阀门开度Cv特性曲线及带导流孔型平板闸阀的DN-Cv曲线分别如图2-15和图2-16所示。
2.3.5 常见种类
(1)无导流孔单闸板平板闸阀图2-17所示为无导流孔平行式单闸板闸阀。该阀采用阀座顺流浮动，弹簧预紧自动密封结构，启闭力小，工作压力越高，密封性能越好，闸板与阀座的密封有金属密封和软密封两种双重密封，金属密封设有密封脂注入机构。主要采用碳素钢、不锈耐酸钢、合金钢等材料制造。连接形式为法兰连接，法兰连接尺寸可选用GB、JB、HG、ASME等标准法兰。可适用于石油、石油产品、天然气、煤气、化工、环保等输送管线及放空系统和油、气储存设备上作启闭装置，抗硫型符合GB/T20972、NACEMRO175等标准的规定。
(2)无导流孔双闸板平板闸阀
如图2-18~图2-21所示，平行式双闸板闸阀可分成自动密封式(图2-18)和撑开式两种结构。开式平行双闸板常用的结构又分为顶楔式(图2-19、图2-20)和双斜面式(图2-21)两种结构。
自动密封式是依靠弹簧作用力撑开两闸板，与两阀座形成预紧比压，同时在介质压力作用下形成密封比压，实现密封。撑开式是依靠楔顶或楔块撑开两块闸板，与两阀座形成强制密封比压，实现密封。
无导流孔双闸板平板闸阀阀座与阀体的连接有两种形式，一种为胀接式，一种为焊接式。此种阀门一般都带有阀杆上密封，在开启状态下保护填料不受介质压力;阀杆螺母处装有推力轴承，以减轻操作转矩;与管道的连接方式一般有法兰连接和对焊连接两种连接形式。尺寸规格与标准闸阀相同。
图2-22所示为组合密封式双闸板平行闸阀，在弹簧加载的双闸板之间设计出楔面结构。由弹簧提供的初始密封预紧力，再由阀杆进一步施加楔紧力，推动楔面使两个闸板分开，压向两个阀座上形成强制密封。这种类型的阀门同时密封两个阀座。
(3)带导流孔单闸板平板闸阀
带导流孔平板闸阀(图2-23)的阀座为活塞浮动式，通常由金属和非金属两种不同的材料组成，即将高弹性体的合成橡胶或聚四氟乙烯等软质材料镶嵌于不锈钢或者带防腐镀层(如ENP等)锻钢件支承圈中，形成软密封对金属和金属对金属的双重密封。闸板采用不锈钢、碳素钢或者合金钢锻件表面ENP或堆焊硬质合金制成，闸板的下部有一个和公称尺寸相等的导流孔，阀门全开时，闸板上的导流孔与阀座孔贯通，同时与阀座面密封了阀体的腔室而防止固体颗粒进入。浮动阀座的密封可实现双截断与泄放功能(DBB)。如果阀座密封在使用中失效，则可通过向密封面注入密封脂进行临时应急密封。通常在阀体的下部还设有排污螺塞，打开排污螺塞可以清除体腔内的污垢。填料函部位可以注入密封脂，这样既可能保证阀杆密封可靠，又能为阀杆提供润滑。该阀密封性能良好，操作方便、灵活、省力、流阻系数小，便于清管扫线，使用寿命长，适用于石油、石油产品、天然气、煤气、水等介质，抗硫型符合GB/T20972、NACE MR 0175等标准的规定。图2-24所示为井口装置用带导流孔平板闸阀。
(4)带导流孔双闸板平板闸阀
图2-25所示为带导流孔双闸板平板闸阀。它依靠固定在阀体上的阀座和两块楔形对楔形的闸板组成密封副。在整个启闭过程中闸板始终不脱离阀座密封面，使介质不致进入阀体下腔内。吹扫管可清除阀体内的脏物。两块楔式闸板依靠其上的三个销钉和挂钩连接在一起。与管道的连接形式多为法兰连接，法兰连接尺寸可选用GB、JB、HG、ASME等标准法兰。适用于石油、天然气管线上，并能在全开状态下进行清管扫线。
(5)燃气管线用平板闸阀图2-26一图2-28所示为燃气暗杆平板闸阀常用结构，即通过旋转阀杆带动阀杆螺母及闸板一起升降。限位由阀杆螺母的位置来定，可大大节省安装和操作空间。可分为无导流孔，带导流孔，单闸板，双闸板形式。适用于石油、天然气、水等介质输送管道的切断或流通排放，广泛应用于天然气、石油、化工、电力、商业、冶金、纺织、油库及军工等行业。
(6)暗杆有导流孔平板闸阀
图2-29所示为暗杆单闸板有导流孔平板闸阀，图2-30所示为暗杆双闸板有导流孔平板闸阀。设计符合API6A标准。阀体与阀盖采用金属与金属密封。闸板和阀座可根据用户需求采用弹簧预加载阀座，使密封更为可靠。闸板上有导流孔，开启后便于清管扫线。主要适用石油、天然气的井口装置。抗硫型符合 GB/T 20972、NACE MRO175 等标准的规定。
(7)出料阀
出料阀如图2-31所示，是渣浆类耐磨阀新产品主要用于电厂、钢厂、矿山、建材等行业输送干灰、料水混合物、泥浆、水泥混合物、矿浆用。该阀使用温度不高于425℃;介质的灰(渣)水比为1:1.5，粒度不大于50mm。
出料阀采用先进的新技术、新工艺、新材料、新结构，克服了传统排渣闸阀、浆渣刀闸阀密封面易冲蚀、使用寿命短的致命缺陷，大大提高了该阀门的使用寿命，较传统排渣闸阀、浆渣刀闸阀使用寿命提高2~3倍，是一种具有较高的社会价值、经济、耐用的产品。
结构特点:①具有自清扫功能，能自动清除密封面结垢确保密封效果。
②弹簧预压及自动补偿，形成双面强制密封。无论在介质进口端或出口端，闸板与阀座密封面都是密封的。阀门关闭后，介质不会进入中腔，不会造成阀门中腔积灰和堵塞，使阀门启闭不发生卡阻。
③全通径设计，阀门开启后与管道形成一完整的直线通道，灰渣无法残留、附着和堆积。(8)高温平板闸阀
①高温平板闸阀结构组成高温平板闸阀工作状态下是全开或全关的。闸板是一块两面平行的金属板，阀道由2个环状弹性的非金属密封圈组成，通过调节连接2个密封面之间的螺栓，来调节闸板与密封面之间的适当比压，使其紧密接触达到密封。阀门的操作机构具有气动和手动两种方式，图2-32为气动高温平板闸阀结构简图。
a.阀体。高温平板闸阀的阀体由入口阀体与出口阀体两部分组成。两阀体端部大法兰各自与管道法兰相连。
在人口阀体上有4个闸板吹扫蒸汽注入口，开口位置沿阀体径向均匀分布。
b.闸板。闸板为“8”字盲板形光滑平板状，闸板插进阀道两个密封面之间，无论是全开或全关，闸板与密封圈始终是完全紧密接触的，以保护密封面不受流体冲刷。闸板上布有6个圆孔，通过销轴与连接块配铰连接。闸板通过连接块的“T”形槽与阀杆头部连接。密封阀座的圈架结构能增强非金属密封圈的抗剪切力。
平板闸阀与管道连接法兰采用12Cr13合金缠绕式垫片，阀体与上下阀盖密封垫片为金属包石棉板(铁包陶纤毡)结构。
c.阀杆。阀杆底部为“T”字形，与闸板上部“T”形槽挂连，上端通过梯形螺纹与传动装置连接。d.密封圈及密封元件。高温平板闸阀的密封性能主要取决于阀道的非金属密封面，密封面由06Cr19Ni10的金属圈架对密封面进行定位，通过阀体连接螺栓来调整密封圈与闸板的密封比压。阀体上下端通过圆角矩形法兰分别与上下阀盖连接，阀体设有用于密封圈冷却的水套;通常，阀体冷却套的环形槽及冷却水进出口加工成形后再与密封环进行焊接，两半阀体及密封封环的材质均为06Cr19Ni10。
e.蒸汽吹扫与冷却。设置吹扫与冷却蒸汽的作用是防止闸板与密封面处沉积异物或催化剂，将开启闸板瞬间落入阀盖内的催化剂吹出，保证闸板能达到全关位置，同时可冷却闸板和密封面，增加使用寿命。②高温平板闸阀的性能特点a.无论在全开或全关位置，密封圈始终与闸板紧密贴合，固体颗粒不会嵌进密封面中，避免密封面损伤。
b.密封圈由优质柔性石墨压制而成，基本上能实现完全密封。
c，关闭阀门所需的力主要是克服闸板与密封圈之间的摩擦力，这个阻力在开关过程中变化较小，在初始和终了位置时增大的摩擦阻力能够起缓冲作用。d.结构简单，闸板与密封圈均不需要研磨，制造、安装、检修以及更换密封圈都很方便。
e.不受高温热变形的影响，闸板与密封圈之间密封可靠，密封面不会咬死。
2.3.6 旁通
较大尺寸的平板闸阀(带浮动阀座的除外)的密封力在介质压力作用下可以变得很高，密封面之间的摩擦力就容易使闸板难以提升。因此，这种阀门经常提供旁路，旁路是在阀门开启之前用来泄放介质进口压力，减少进出口的压差，从而使阀门开启更加省力，亦可预热出口的管路。何时使用旁通还没有明确的规定，要按生产商的建议使用。有些闸阀的标准上包含推荐使用的旁通的最小公称尺寸。
在带有气体与蒸汽的环境下，例如水蒸气在下游系统中冷凝，下游系统的压力下降，这时旁路就应该比所提供的最小尺寸大些。
2.3.7 压力平衡装置
普通的平板闸阀，液体热膨胀进入关闭阀门腔室中，就会使上游与下游的闸板更加紧密地接触，且使阀腔中的压力上升。较高的密封力使闸板的开启更加困难，而阀腔内的压力就会很快造成阀盖法兰连接处的泄漏或者造成阀体的变形。因此，当这种阀用于热膨胀较大的介质时，必须提供有压力平衡的装置，使阀腔与上游管路接通。
如果这种阀用于切断蒸汽，那么，当封闭的腔室内的冷凝液再蒸发时，也会使阀腔内压力增高。阀腔和上游管路开始均处于压力之下，并充满蒸汽。最后蒸汽冷却，成为冷凝液，并部分被空气取代。
一旦重新工作，蒸汽就进入上游管路，由于上游阀座通常对上游压力密封不是很严，因而就在阀腔内流动。在开始时，当阀体和上游管路未达到蒸汽的饱和温度时，一部分新的蒸汽也会冷凝。
当达到饱和温度时，蒸汽就开始使冷凝液沸腾。如果不提供压力平衡装置，膨胀的蒸汽就迫使闸板更紧密地与阀座接触，并使阀腔内压力上升。压力上升的幅度是随着水的温度和阀腔冲水程度而变化的。
压力平衡装置可以是在上游闸板上开孔或在其内部和外部布置。在一些阀门用于蒸汽时，是将旁通管与压力平衡管组合在一起。
2.4楔式闸阀
2.4.1 基本特点
楔式闸阀与平板闸阀不同点在于楔式闸阀的关闭件是楔形而不是平行的。使用楔形阀板的目的是为了提高辅助的密封载荷，以使金属密封的楔式闸阀既能保证高的介质压力密封，也能使低的介质压力密封。这样，金属密封的楔式闸阀所能达到的潜在密封程度就比普通的金属密封平板闸阀高。但是，金属密封楔式闸阀由楔入作用所产生的进口端密封载荷往往不足以达到进口端密封，故楔式闸阀为单面强制密封。
其缺点是楔式闸板不能像带导流孔的平板闸阀那样能设置导流孔，且阀杆的热膨胀也会使密封面过载。而且楔式闸阀比平板闸阀的密封面的阀板更容易夹杂流动介质中所带的固体颗粒。2.4.2 闸板结构
常用的楔式闸板结构分为弹性闸板、刚性闸板和双闸板三种。楔式闸板两侧密封面与闸板的垂直中心线有一定的倾角0，称为楔半角。常用的楔半角有2°52'和5°两种。楔半角的大小对闸阀的使用性能有重要影响。角度小时关闭闸阀所需的力减小，但此时管道由于温度的变化而引起变形时，楔形闸板在阀体内被楔住的可能性却增大。
(1)弹性闸板
弹性闸板[图2-33(a)]的特点是结构简单，密封可靠，当介质温度变化时不易被楔住，楔角的加工精度要求相对较低。采用弹性闸板的闸阀，关闭力矩不宜过大，以防止超过闸板的弹性变形范围，所以阀门应设有限位机构以控制闸板的行程。
楔式弹性闸板是单片式，两个密封面被支承在中心的悬臂梁上。其垂直中分面上带有一个环形沟槽，正是这个沟槽使闸板具有一定的弹性，当阀门关闭时，利用闸板产生的微量变形，弥补因加工制造偏差而产生与阀座的配合间隙，使闸板两密封面分别与两侧阀座达到完整吻合，同时形成密封比压，从而实现密封。弹性闸板关闭时，是靠闸板的弹性负载施加于阀座密封面上而不是直接由阀杆施加的楔紧力。不论是温度变化引起的热胀冷缩，还是阀体变形产生的收缩应力均不会导致闸板被楔住。
弹性闸板结构适用于各种压力、温度的中、小口径闸阀，介质中不能含有过多固体颗粒物，以防积塞于闸板环形槽内，影响其弹性变形的能力。
(2)刚性闸板
刚性闸板[图2-33(b)]为单片实心结构，不能补偿由于管道载荷或热波动引起的阀座对中变化，两侧密封面的楔半角加工精度要求很高，制造及维修都比较困难。运行中密封副间易产生磨损，温度变化时闸板易被楔住。因此，大于DN50(NPS2)，采用楔式刚性闸板时一般不推荐使用于温度超过121℃(250下)的场合。楔式刚性闸阀被认为是最经济的，几乎所有小于等于DN50(NPS2)的小型闸阀，都采用楔式刚性闸板，一般适用于较低的“压力-温度”工况。
(3)楔式双闸板
楔式双闸板[图2-33(c)]由两块闸板组合而成，用球面顶心铰接成楔形闸板。可以自由调整角度以达到与两阀座的良好吻合。闸板密封的楔角可以由中间铰接的顶心球面自动调节，因而对密封面楔角的加工精度要求较低。当温度发生变化时不易被卡住也不易产生擦伤现象。闸板密封面磨损后可以在顶心处加垫片补偿，便于维修。缺点是结构复杂，零件较多，不适用于黏性介质，由于闸板是活动连接的，长期锈蚀后，容易造成闸板脱落。通常垂直安装于水和蒸汽介质的管路上。
楔式双闸板结构能解决实际工况中楔式单闸板结构容易产生的以下问题:如果阀体受到意外的压力或转矩，并可能造成阀体扭曲，但双闸板结构仍然能够正常开启，因为闸板试图开启之前，阀座密封负载已经消除。如果阀体只是轻微的扭曲，那么独立的闸板可以沿着它们各自的阀座移动。当阀门关闭时，温度改变也不会导致闸板楔死。这种阀门的设计适合尺寸为DN50~600(NPS2~24)。阀体材料包括碳素钢铬钼钢、不锈钢、双相不锈钢和镍合金等，适应工作温度范围可达-196~816℃。2.4.3 闸板导向装置
闸板导向装置通常包含阀体导向筋与闸板导向槽，如图2-34所示。可防止闸板在开启或关闭时旋转，从而保证密封面相应对准，并使闸板在未达到关闭位置之前不与阀座摩擦，减少密封面的磨损。
阀体导向筋一般直接铸造在阀体上，其位置的特殊性，使其加工较麻烦，因此部分制造商不对其进行加工，只加工闸板导向槽，控制闸板导向槽与阀体导向筋横向间隙a及纵向间隙6，间隙a、6预留过大会严重影响阀门的密封性能，应当引起重视。当阀门安装在垂直的管线时，介质流向自上往下，闸板因自重靠向出口密封端，此时如a尺寸间隙过大，启闭阀门时，出口端闸板密封面与阀座密封面始终摩擦，易造成出口端密封副严重磨损。当阀门水平安装在水平管线时，闸板因自重靠向底部导向筋，顶部则存在2倍的间隙6，如设计不当，6预留间隙过大，造成闸板顶部导向槽外端低于阀体顶端导向筋，则易造成闸板脱落而卡死在阀体中。
阀体导向筋长度不宜过短，应能保证在阀门启闭过程中，闸板被完全支撑，如图2-35所示。防止闸板偏离密封面，以及因配合长度过短，造成闸板导向槽与阀体导向筋错位，使阀门不能正常启闭。一般闸板在启闭位置时，阀体导向筋与闸板导向槽最小配合长度应不小于闸板导向槽总长度的1/2。
2.4.4 常见种类
(1)明杆楔式单闸板闸阀
明杆楔式单闸板闸阀(图2-36)的闸板为契形单闸板，阀杆的一端带有梯形传动螺纹，阀杆与闸板通过T形槽挂连在一起。在阀盖的上部固定有阀杆螺母，阀杆螺母外部装有手轮。逆时针方向旋转手轮时，阀杆带动闸板上升，阀门开启;顺时针方向旋转手轮时，阀杆下降，最终楔紧闸板，阀门关闭。(2)暗杆楔式单闸板闸阀图2-37所示为暗杆楔式单闸板闸阀。形闸板中间有一通孔，通过非密封面两侧的导向槽与阀体上的导向筋相配合组成导向装置。闸板上部的凹槽内装有带梯形螺纹的阀杆螺母，与阀杆下端的梯形螺纹组成传动副，通过装在阀杆顶端的手轮操作，顺时针方向旋转手轮，阀杆转动，楔形闸板下降并楔紧，阀门关闭;逆时针方向旋转手轮，闸板上升，阀门开启。暗杆楔式闸阀的阀杆在阀门开启或关闭时，只做回转运动，而不升降，所以阀杆的高度尺寸不大，也有利于阀杆填料的密封。为了确定闸板的启闭位置，可采用专门的指示器。
楔式单闸板阀门在结构上比较简单，内部没有易磨损的零件，但是这种阀门的楔形密封面的加工和检修比较复杂。一般使用于温度在200~250℃以下的介质中，温度较高时，由于阀门本体和闸板受到不均匀的热膨胀的影响，楔式闸板有卡住的危险。如果梭式闸板的密封面经过高度精密的加工和仔细的研合调整，也可适用于较高的工作温度。楔式闸阀可以安装在任意象限中，也就是说，阀杆的位置可以垂直向上或向下，或与管道成某一角度。
(3)明杆楔式双闸板闸阀
图2-38所示为明杆楔式双闸板闸阀，阀体内装有两个圆盘闸板，依靠中间部位的半球芯组合在一起，两密封面之间的角度可以根据两阀座间的夹角浮动楔合，从而消除两密封面间因加工误差、阀体变形等引起的不利因素，更好地实现密封。双闸板闸阀只允许安装在水平的管路上，并保证阀杆垂直向上安装，但许多管路中的双闸板闸阀阀杆却是水平安装的，致使半球芯不是落向阀门底部而是落向阀体，不仅使半球芯不能正常发挥作用，还会导致阀门关闭不严和启闭困难。
(4)暗杆楔式双闸板闸阀图2-39所示为暗杆楔式双闸板闸阀。与单闸板闸阀比较，楔形双闸板闸阀的优点是闸板与阀座楔形密封面的配合更好，更严密，加工更方便。另外，当阀门在受到高温高压影响，阀体变形时，双闸板两密封面能在阀杆楔紧力的作用下，随阀体一起变动，从而保证了密封的严密性，闸板卡死的概率也相对要低得多。
(5)吹扫闸阀图2-40所示为明杆楔式单闸板高温吹扫闸阀该阀是在普通楔式单闸板闸阀基础上，在阀体、阀盖上增加了吹扫装置，通过吹扫装置注入高压水或蒸汽，对易结焦、颗粒状介质的管路、阀门等进行清洗、冲刷，实现在线清除管路、阀门内的杂质，具有方便、省时等优点，有效地提高系统的使用寿命。适用于水、蒸汽、烟气、油品或雾状、粉末状、颗粒状等介质的管路上，作为启闭装置用，尤其适用于石化行业输油和催化裂化装置，起到启闭、清洗冲刷管道的作用。
2.4.5 阀门的旁通
楔式闸阀与平板闸阀中所述同样，可装置旁通连接件。
2.4.6 压力平衡装置
在某些场合会产生中腔压力异常升高现象，即当高温高压流体(液体或气体)被封堵于阀门中腔时，若上游侧流体温度升高，中腔流体会被热传递同步升高，由于中腔体积无法扩大，封堵在中腔的流体由冷态变为热态时，液体可能迅速汽化，导致中腔压力急剧升高和超压工作，此时若要开启阀门，其开启压力会成倍提升，导致承压边界所承受的载荷急剧增加，当材料实际应力超过许用应力时，高应力部位会产生断裂破坏，轻则驱动机构的驱动力不堪重负，无法启动，严重时造成阀杆断裂、双闸板闸板架断裂、单闸板T形槽断裂或电动机烧坏等，这些现象在许多高温高压闸阀中屡见不鲜，不少用户常常认为这是闸板“楔死”，其实“楔死”的真正原因常常是阀体中腔的异常升压。
解决中腔异常升压的根本方法是平衡中腔压力，可采用外设压力平衡装置联通中腔与上游侧，当主闸板关闭后压力平衡装置可关闭(视中腔温度变化情况，过高时需开启)，当需开启主闸阀时，应先行开启压力平衡装置，降低中腔压力后再启动主闸阀，始终保持中腔压力与上游侧压力相等，从而避免异常升压的发生。
常见闸阀型号的详细介绍：
闸阀型号组成通常包括：闸阀代号、驱动方式、连接方式、结构形式、密封面材质、公称压力、阀体材质。
1. 闸阀代号：一般用字母“z”表示；
2. 驱动方式代号常见的有：
- 手动（通常省略不写）；
- 电动，代号为数字“9”；
3. 连接方式代号：
- 法兰连接，代号为数字“4”；
- 内螺纹连接，代号“1”；
- 外螺纹连接，代号“2”；
- 焊接，代号“6”；
- 对夹式，代号“7”；
- 卡箍，代号“8”；
- 卡套，代号“9”；
4. 结构形式代号：
- 弹性闸板，代号“0”；
- 明杆楔式单闸板，代号“1”；
- 明杆楔式双闸板，代号“2”；
- 明杆平行式单闸板，代号“3”；
- 明杆平行式双闸板，代号“4”；
- 暗杆楔式单闸板，代号“5”；
- 暗杆楔式双闸板，代号“6”；
- 暗杆平行单闸板，代号“7”；
- 暗杆平行双闸板，代号“8”；
5. 密封面材质代号：
- 阀体直接加工，代号“w”；
- 铜合金，代号“t”；
- 橡胶，代号“x”；
- 氟塑料，代号“f”；
- cr不锈钢，代号“h”；
- 硬质合金，代号“y”；
- 当密封副材料为阀门本体材料时，阀座密封面材料代号用“w”表示；
6. 公称压力：
常见的有10公斤、16公斤、25公斤、40公斤等，单位为兆帕（MPa）；
7. 阀体材质代号常见的有：
- 灰铸铁（通常省略不写或用代号“z”）；
- 球墨铸铁，代号“q”；
- 铸钢，代号“c”；
- 不锈钢，代号“p”。
部分常见闸阀型号及含义举例：
- 灰铸铁明杆法兰闸阀：z41t-16z，其中“z41t”表示明杆楔式单闸板、黄铜密封，“16”表示公称压力为1.6MPa，“z”表示阀体材质为灰铸铁；
- 灰铸铁暗杆法兰闸阀：z45t-16z，“z45t”为暗杆楔式单闸板、黄铜密封；
- 球墨铸铁明杆软密封闸阀：z41x-16q，“z41x”代表明杆楔式单闸板、橡胶密封，“q”表示球墨铸铁阀体；
- 球墨铸铁暗杆软密封闸阀：z45x-16q；
- 铸钢法兰闸阀：z41h-25c / z41h-40c / z41h-63c，“z41h”是明杆楔式单闸板、不锈钢密封，“25c / 40c / 63c”分别表示公称压力为2.5MPa、4.0MPa、6.3MPa，“c”为铸钢阀体；
- 不锈钢法兰闸阀：z41w-16p / z41w-25p / z41w-40p / z41w-63p，“z41w”表示明杆楔式单闸板、本体密封，“16p / 25p / 40p / 63p”表示不同的公称压力，“p”指不锈钢阀体。
另外，还有一些美标闸阀型号，如：
z26r-j101：其中“z”表示闸阀；“2”表示压力等级为cl150、pn2.0；“6”表示结构型式为 bb-bg-os&y 螺栓连接阀盖，螺栓连接压盖，明杆支架式（应用标准：api600/api600m，结构长度标准：b16.10 ansi）；“r”表示连接型式为凸台面法兰连接；“j1”表示阀体材质为 a216-wcb astm；“01”表示阀芯材质为阀座密封面 13%cr，闸板密封面 13%cr，阀杆 13%cr。
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