刀闸阀也被称为刀型闸阀。20世纪70年代,国内在矿山、电厂行业输送煤浆、矿浆的管道上,还采用普通的闸阀。由于浆料的特殊性,使用普通的闸阀不能很好地满足其工况要求,易造成渣料沉积,使阀门难以启闭,甚至堵塞,此问题一直没有得到很好的解决。20世纪80年代后我国引进了刀闸阀制造技术及有关设备,生产出电动、气动和手动的刀闸阀。在近几十年的时间里,刀闸阀结构形式及特征又在吸收和消化国内外先进技术基础上对阀体结构、密封形式、驱动装置及电气控制方面做了进一步更新。使其应用范围从普通领域扩展到了更为广阔的各行各业。从矿山电厂的选煤、排矸、排渣,发展到了城市的污水处理及造纸厂纸浆处理,从一般的工业管道发展到了食品、卫生、医药等专业管道系统。超薄型的刀闸阀以其体积小、流阻小、重量轻、易安装、易拆卸等优点彻底解决了普通闸阀、平板闸阀、球阀、截止阀、调节阀、蝶阀等类阀门的流阻大、重量大、安装难、占地面积大等的疑难问题。刀闸阀出现后,大量的通用切断和调节类阀门已被刀闸阀所取代。

操作原理与结构特点

刀闸阀主要由阀体、闸板、阀杆,阀座和密封填料等部分组成,如图1所示。该阀适用于泥浆和含纤维材料等介质中,其刀刃形闸板可以切断介质中的纤维材料。

动作原理:当阀门需关闭时,顺时针转动手轮,阀杆开始下降并使闸板下移,继续转动手轮,阀杆推动闸板下降,将闸板推移到关闭位置,这时闸板面已完全覆盖通道,同时闸板在底部楔形刀口楔紧力的作用下,使得闸板面挤压密封圈,从而起到密封作用。开启时,逆时针转动手轮时,阀杆带动闸板向上运动,闸板移动离开密封圈,阀杆继续提升闸板（同时也使密封圈恢复弹性疲劳状态,从而提高了密封圈的使用寿命）,使闸板离开密封面至通径顶部位置时,即刀闸阀开到全通位置。

图1：刀闸阀

1—阀体;2—闸板;3—阀座;4—填料;5—螺栓; 6—螺母;7—填料压盖;8—销轴;9—阀杆; 10—支架;11—阀杆螺母;12—轴承;13—轴承压盖;14—手轮;15—锁定螺母;16—紧定螺钉

刀闸阀具有以下优点:

①结构简单由于采用对夹式结构,该阀与普通阀门比较,具有体积小、重量轻的优点,安装位置不受限制,便于布置,因占地方或空间较少,对减少厂房面积,降低建筑层高,节约基建投资有着积极的意义。

②流体阻力小该阀完全敞开的通道如一个短管节,阀壁平滑,防止了介质在阀内沉积,因此启闭操作灵活,无卡阻现象,不易堵塞。

③耐磨、耐蚀及密封性好闸板是根据介质性质选用不同材质的不锈钢制成的,阀内可采用橡胶密封圈,保证了阀门的良好密封性。通过运行试验证明,该阀使用寿命长,是普通阀门的3~4倍。

④适用范围广泛刀闸阀系列产品规格多种多样,便于选用,不仅可以用在污水污泥处理工程上,也可用于煤炭、冶金、造纸、化工、发电、制糖等行业。

⑤安装简单维修方便本阀采用对夹连接,即将阀门夹在管道两个法兰之间,用螺栓穿过法兰及阀体的螺栓孔加以固定。

⑥经济效益好由于这种阀门使用寿命长,可降低日常维修费用,减少了因阀门堵塞而需要拆换所影响的生产时间,直接和间接的经济效益是明显的。

刀闸阀可认为是平板闸阀的衍生品。刀刃形闸板不仅薄,而且两面非常平滑,有良好的导向性能,阀座一般是镶嵌在阀体上的,通道与阀门口径一致,呈轴向设置,以保证闸板在介质压力作用下压向阀座,实现密封。薄片闸板,使阀体变得相当紧凑,铸体在外形上类似于带凸耳的阀体。因为闸板开启中要穿过阀体的顶部,所以安装阀门的螺栓不能穿透所有凸耳,而两凸耳之间受阀门结构长度限制,又没有安装螺母的空间,为了使所有紧固件相同,一般凸耳采用带螺纹盲孔。这种紧凑的短结构阀体,不仅节省材料和阀门的安装空间,同时也增加了阀门的耐用性。

刀闸阀的通道是平滑的且为全通径设计,流体阻力系数小,压力损失少,从而具有很高CV 值,非常适合黏性物质和带固体残渣的液体。刀刃闸板能有效切断膏状物,蜡、纤维和纸浆等介质,并有效密封。闸板完全由密封填料包围而且不触及阀体,遇极端压力和转矩造成的阀体的变形,只会压紧密封填料,而不会导致闸板卡滞。

刀闸阀大规模生产的规格从DN50~600（NPS2~24）,大可达DN1800（NPS72）,较为常用的阀体材料包括铸铁、铸钢和不锈钢。奥氏体不锈钢一般应用于DN50~600（NPS2~24）。结构钢阀体的阀门规格在DN50~1050（NPS2~42）。异种合金制造的刀闸阀也较为常见,如合金20,哈氏合金B和哈氏合金C等。为了提高阀门的耐腐蚀和侵蚀性能,还可以采用全衬橡胶结构。闸板一般采用不锈钢材料。支架一般是铸钢件,某些情况下也有选择不锈钢。轴承或阀杆螺母一般采用铜合金。

阀门可配备标准法兰和螺栓紧固件,但压力限制会远低于正常法兰额定值,例如带有ASME B16.5 Class150法兰面的阀门,额定值只能限制到3.5~10bar。用于固体输送、泥浆和纸浆浆料以及干燥颗粒工况的额定值,一般限制在阀体材料压力额定值的50%。