閥門名詞◎閥類名詞 (一)

 前言: 閥類的閥體、閥蓋等主要胚件,大半部分由鑄造製成,乃將閥類基本名詞介紹如下。

1.閥類的定義(Definition of valve)

 閥類(閥valve、亦稱 閥門，閥件、凡而、辫、弁(日文))是專門設計的機械裝置(器材)，以引導、啟動、停止、混合、調節流量、壓力或溫度之流程流體。閥門可以設計用於處理液體、泥匠微粒物、或氣體之應用。

2.閥類的應用(application of valve)

        今天的閥門可應用之範圍，從簡單的水龍頭到配有微處理器的控制閥，提供流程的單循環控制。現在最常用的閥類型式，是閘閥(gate)、塞閥(plug)、球閥(ball)、蝶閥(butterfly)、止回閥(check)、減壓閥(pressure-relief)和球形閥(globe)。

3.閥類的歷史(The history of valve)閥類的早期使用(Earliest use of the valve) 

早期簡單的時代，閥門的主要理想很可能出現於農民注意到倒下的樹或碎片的轉移，甚至停止到溪流，因此，出現了使用人工障礙的概念把水轉移到附近的田地裡。最終，這個想法擴展到了使用有計劃的一系列溝渠和運河進行簡單灌溉通過使用重力可以運輸，存儲和擴大範圍的水源。

這些早期灌溉系統的一個重要元素是可拆卸的木質或石質屏障，可放置在入口處每個灌溉渠道。這個障礙是什麼?早期祖先尚無定名，我們現在通常稱之為閘閥gate valve，楔子(尖劈)wedge可以夾在運河的牆壁之間，阻止水流或將水流轉移到其他渠道，或者當放置在關閉和完全打開之間的位置時調節進入下游通道的水量,演變成為閥的工業(valve industries), 即為閥類之濫觴。

4.閥具有特殊的3種分類。

4.1開關閥( on-off valves)

有時被稱為阻止閥，開關閥用於啟動或阻止介質流過整個流程。常見的開關閥門包括閘閥，塞閥，球閥，減壓閥和油箱底閥。大多數開關閥都是手動操作的，儘管它們都是可以通過添加執行器實現自動化。

4.2止回(逆止)閥 (Check (non-return) valves)

止回(逆止)閥允許流體僅沿所需方向流動。在相反方向上的任何流動或壓力，機械地限制其發生。止回閥用於防止流體回流，這可能是損壞設備或擾亂流程。這種閥尤其如此用於保護液體應用中的泵或空氣壓縮機中的泵，當泵或壓縮機關閉時，來自回流的氣體應用下。止回閥也適用於具有的止回閥系統不同的壓力，必須保持分開。

4.3 節流閥 (Throttling valves)

節流閥用於調節流量，溫度或壓力的服務。這些閥門可以移動到其中的任何位置閥門的行程並保持在該位置，包括全開或全閉的位置。因此，它們也可以做為開關閥。儘管許多節流閥設計都配有手動操作之手輪或槓桿，一些有配備致動器或驅動系統, 可提供更大的推力和定位能力，以及自動控制。

5.壓力調節器(pressure regulators)

        壓力調節器也是節流閥，可以改變閥門的位置保持下游恆定壓力。如果壓力建立在下游，調節器略微關閉以降低壓力。如果下游壓力下降，則調節器打開建立壓力。作為節流閥，自動控制閥系列的一部分，有時簡稱為控制閥，通常是一個術語用於描述能夠改變流動條件的閥門符合流程要求。實現自動控制，這些閥門總是配備致動器。致動器旨在接收命令信號並將其轉換為特定的閥門位置使用外部電源（空氣，電動或液壓），其中匹配特定時刻所需的性能。

6.線性閥(linear valves)

直線運動閥(linear-motion valves)（通常也稱為線性閥(linear valves)）有一個滑動桿設計，將封閉元件推入開口或開口關閉的位置。（術語關閉元件(closure element)用於描述任何閥門內部裝置，用於打開，關閉或調節流量）閘閥(gate)，球形(globe)，鉗夾(pinch)，隔膜(diaphragm)，分體式(split-body)，三通(three-way)和角閥(angle)(入口與出口成90°)都適合歸入這個分類。線性閥因其簡單而易於設計，易於維護，多功能，尺寸更大，壓力更大類和設計選項比其他運動分類，因此，它們是目前最常見的閥門類型。

7.旋轉閥(rotary valve)

        旋轉運動閥(rotary-motion valves)（也稱為旋轉閥(rotary valve）使用一個閉合元件，旋轉四分之一圈或45°範圍來打開或阻止流動。旋轉閥的尺寸通常較小, 重量小於同類線性閥門之尺寸大小。應用方面，它們受限於某些壓降並且是容易出現氣穴現象和閃爍問題。但是，作為旋轉閥設計已經成熟，他們克服了這些固有的局限性現在正在以越來越高的速度在使用。 

8.全流量閥(full-port valves)

        主要用於開關和阻斷服務，必須停止或轉移流量的地方。全流量閥也允許在管道中使用豬pig。豬是自我驅動的（或流動驅動）機制，旨在沖刷內部管道並去除任何流程累積或污垢。

9.管道除垢器(pig)

        用液壓驅動送入管道的管內刮削器(附刷子、刀片、刀具、拖把)，用於清除管道的內徑表面。 

10.減流量(小流量)閥(reduced-port valves)

        減流量閥門是那些關閉元件限制流動。關閉元件的那個端口的流動區域小於管道內徑的面積。對於例如，線性截止閥中的閥座或插頭中的套管通道閥門的流動面積與入口內部相同閥體的出口。這種限制允許閥門採取當流動通過關閉元件時壓力下降，允許流動超過限制後的分壓恢復。

減流量閥的主要目的是控制流量通過減少流量或通過節流，這被定義為調節封閉元件在某一時刻提供不同程度的流動打開閥門。

11.閘閥(gate (sluice) valve)  

升降閘門-楔子(wedge)之簡單開關, 不作調節流量, 操作簡單, 價便宜, 應用廣泛。

12.球形閥( globe valve)

   以外形而稱呼,做開關、節流,可避免流體阻力與壓力下降,減少流體對閥的摩擦損耗, 閥門閥座不易侵蝕, 較耐用。

13.角閥 (angle valve)

    液流由入口到出口,成一直角, 流向作90°的改變。

14.針閥 (needle valve)

    裝配在鑽孔圓形或錐形閥座中的細長尖形桿件,用於水輪機或水力發電系統中。

15.擺動逆止閥( swing check valve)

   帶有可擺動的拍板(閥盤),可防止流體逆流,減少水表自轉頻率。

16.提升止回閥 (raising check valve)

  16.1水平提升型是水平流經閥座上升再水

  平流, 裝用於水平管路。

  16.2角型提升型是水流由垂直管流經閥座 

  再水平流去, 像90度角閥,裝用於垂直轉水

  平管路。

  16.3垂直提升型是垂直水流經閥座再垂直

  上升水流, 裝用於垂直管路。

17.旋塞(考克、插塞)閥( plug (cock)valve)

   旋塞中有孔使液體流過, 轉90度而開、關,不能做節流, 例如做瓦斯開關之用。

18.球(塞)閥 (ball valve)

   旋轉90度簡單開、關,不做節流,閥墊為鐵氟龍(Teflon),限使用溫度250℃以下,密封性佳,防火防靜電,使用廣泛。

19.蝶形閥 (butterfly valve)

   依管道擋板之原理,液流控制元件是圓盤disk,旋轉90°全開到全閉,可運送泥漿。

20.隔膜閥(膜片)閥( diaphragm (membrane) valve)

   由堰式(weir) 或鞍式(saddle)及閥座式(seat)加膜片組成, 用於運送腐蝕性、黏性之液體。

21.安全閥( safety valve)

   一種由彈簧加載,由壓力自動開啟的閥門, 例用於鍋爐做安全洩壓之用。

22.洩壓(解壓)閥 (pressure relief valve)

   在管路中之壓力大於某設定壓力時才開啟，使管路中一部分的液體流回蓄液槽，而使管路中之液壓恢復到設定值以下的壓力。

23.自動洩水閥(drain valve)

   裝於空氣壓縮機底部,自動排放水氣用。

24.自動警報逆止閥 (automatic check valve), 水流探測(檢知)裝置(water-flow alarm valve)  

    在閥體下段一次側及上段二次側, 各裝置壓力錶, 閥內含一逆止閥,控制水流方向,以供消防用水系統做水流控制及警報之用, 此閥多由灰鑄鐵或球墨鑄鐵製成。

25.一齊開放閥(雨淋閥)( deluge valve)

   是一種消防用控制閥, 例在舞台上方, 使一區域的數顆撒水頭一齊放水, 此閥多由灰鑄鐵或球墨鑄鐵製成。

26.控制閥(control valve)

   在流體輸送之系統控制溫度、壓力、流量、液面或流向的閥, 可自動、亦可手動做操作。在控制閥上加裝自動操作器,與自動迴路相結合, 這控制單位控制了溫度、壓力、流量、液面等過程之變化,應用範圍廣泛而特殊。

27.電磁閥 (solenoid valve) 一個閥加上電磁連同磁心, 由磁心之運動, 使閥開或關,有4種操作型式: 直接動作、內引導操作、外引導操作、半平衡的閥座與閥盤。

28.冷凍閥(cryogenic valve)

  在閘閥、球形閥、碟閥、止回閥上, 設計一個伸長的閥帽, 使填料函抗冷凍, 用於運送液化氣體(氧、氮、氫、氦)之閥。

29.鉗(夾)閥(pinch valve)

   以橡膠澆製的套筒(閥體)及鉗夾機構所組成, 用於運送泥漿。

30.滑閥(sdide valve)

  可運送液體或氣體, 閘門或葉片在平行的閥座之間, 做開與關之動作。

31.底閥(foot valve)

   安裝在水泵吸水管或泵筒底部的止回閥,用以阻止水回流。

32. 消防送水口(Fire Department Connection, Siamese connection, F.D.Conn).

    供消防車送水給裝置在大樓下之閥具。

33.消防採水口(suction connection)

   裝置在大樓下之閥具,供消防車取水滅火

34.消防出水口、水帶接續口( outlet, 180° hydrant valve)

    裝置在大樓3樓以上成水平流之閥具,供瞄子水帶之裝接以取水滅火。

35.流量係數( flow coefficient , discharge coefficient, K-factory)

   流體力學挺煩雜的, 今舉最實用之流量係數實例:

36.灑水器/噴嘴/瞄子之放水量

   公式 Q= 0.653 D² √p   Q=K√p   k= 0.653* D* D   (p.12, 馮俊益 水系統法令解說)

 Q: 放水量 lpm (公升/分鐘)        D: 灑水器/噴頭/瞄子 放水之孔徑orifice (mm)

P: 放水壓力(kgf/cm²)

  公制換算成英制 即kgf/cm² 變 psi

  1 kgf/cm² = 14.223 psi  1gal(美加侖) = 3.7852 liter (公升)

1 kgf/cm² = 0.980665 bar  約1 bar     1kgf/cm² = 14.223 psi, 灑水器放水壓力訂在 1~10 kgf/cm² (1~10 bar)

以公制K= 80 (lpm) 為例 設孔徑D=11.1mm

Q= 0.653 D² √p

Q= 0.653 * 11.1*11.1* √1=  80.45  lpm

80 lpm 為例  求英制K值

K = Q/√p = (80/3.7852)/√1 * 14.223= 21.1349 /3.7713 =5.605  (K=5.6)

即流量係數K-factory ,公制 K80 = 英制K5.6

37.雙入口角閥/水泵送水閥之放水量舉例 (150A立管, 標稱壓力1.6MPa, 3 " 雙入口,得標稱流量494 lpm)

已知2個入口孔徑75mm, 設定壓力1.6 MPa , (1 MPa= 10.2 kgf/cm²), lpm /60 =kg/s, 水 I公升= 1公斤

Q=0.653 D² √p = (0.653 *75*75* √10.2*1.6) /60 = (0.653*75*75*16.32)/60=247 liter *2= 494 lpm

38. 某灑水器之孔徑若是以D=11.15mm 其壓力對流量曲線圖如下

入口壓力1 kgf/cm2 流量為 81.2 lpm , 但當壓力增加到 10 kgf/cm²時,流量可達到 256.7 lpm

 

參考書目:

胡家琛譯: 閥

馮俊益編著: 水系統法令解說

Philip L. Skousen: Valve Handbook

牛頓 工程辭典

劉祥輝編著:消防工程手冊

吳玉祥 高士峰 編著: 水系統消防安全設備

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