一、概述

疏水阀作为一项重要的节能设施近年来引起各国的关注、竞相研制、不断开发出质量上高效能（漏汽少、寿命长、工作可靠、适应性强）、性能上高参数（满足各种温度、压力、排量）的疏水阀新品种，其中日本的藤原制作所（T.L.V.）、英国的斯派瑞克斯一沙尔柯公司（SpiraxSareo）、西德的盖斯特拉公司（Gestra-KSB）、美国的阿姆斯特朗机器厂（Ar-mstrongMaehineWorks）、加拿大的维兰公司（Vlean）、日本的宫胁疏水阀制作所、美国的亚威商务协会(Yarway)等七家主要制造公司进展很快，在国际上引人瞩目。我国从六十年代开始大量生产疏水阀，基本上都是属于仿制且产品品种单一，到目前为止我国正式生产的疏水阀只有热动力式、浮球式、脉冲式、钟型浮子式和双钢片等五种。1984年国家计委节能局、国家经委能源局在全国范围内组织的调查表明，我国工业企业在役的疏水阀中，用得最多的是热动力式约占50一85%，浮桶式次之其余类型甚少，说明我们选用疏水阀的片面性很大。调查表明在役的疏水阀多系老式结构，质量低劣、漏汽严重，90%以上属于必须淘汰的产品。从八十年代开始我国在引进和消化吸收的基础上，已开始了新型疏水阀的研制和开发工作并取得一定成效，如四川乐山金属结构厂的三点支托浮球式蒸汽疏水阀，江苏阜宁机械厂的隔膜式疏水阀、双金属片疏水阀，阜宁机械厂和上海704研究所合作研制的波纹管式、组合大排量式疏水阀，天津第三阀门厂的新型杠杆浮球式和热动力式疏水阀（已经国家机械委列入我国第三批节能产品），北京燕山石化总公司仪表厂的热胀式疏水阀，大连高压阀门厂的浮球双金属疏水阀和通用双金属疏水阀（获加拿大Vela。公司制造许可证）等等。尽管我国在新型高效能、高参数疏水阀生产方面还比较落后，尚不能形成“三化”（标准化、系列化、通用化）产品，但毕竞在开发新型高效疏水阀方面迈出了第一步。疏水阀是热力系统的重要附件。正确地选择和使用疏水阀，对于蒸汽节有么提高系统的热效率，有不可忽视的重要作用。

二、分类

按照ISO（国际标准化组织）分类法，将疏水阀划分为三类：

1、浮子型（机械型）浮子型疏水阀，如杠杆浮球式、自由浮球式、浮桶式、钟型浮子式（倒吊桶式）等，对蒸汽冷疑浓的液位高度敏感，排水根据浮子的升降高低进行机械动作来启闭阀门，故又称机械型。

2、热动力型如圆盘热动力式、脉冲式、孔板式，这类疏水阀对流体的性质敏感，排水系根据流体的热力学特性及其在阀内的动、静压的转换而进行动作。

3、热静力型如波纹管式、隔摸式、双金属片式，这类疏水阀对流体的温度敏感，排水籍阀内密封的感温液汽化推动敏感元件或动作元件的热胀冷缩产生变形来实现。每种疏水阀依据不同的原理进行工作，其型式又依结构不同而异。各种不同结构型式的疏水阀，按其工作原理不同，分别适用于一定的工作条件。现在还没有出现能适应任何工作条件、满足一切要求的万能疏水阀，因此应根据蒸汽压力、温度、背压大小、凝结水量、允许过冷度、环境噪音要求、会否产生水击、需否连续排水以及系统的压力和排量稳定情况等诸多因素来合理选用疏水阀，为此现按各类型疏水阀的结构和工作原理进行具体介绍。

三、结构和工作原理

疏水阀的品种较多结沟各异，新型疏水阀发展也很快，下面仅在每类疏水阀中，选择数种有代表性的予以介绍。

1、浮子型疏水阀

(1)浮捅式疏水阀浮桶式疏水阀是最古老的一种疏水阀，又称为浮杯式疏水阀，其结构如图1所示。

这种疏水阀体积、重量均较大，结构复杂比较笨重。其优点为动作稳定噪音较小，主要用于低压系统，近年来有被淘汰的趋势。

(2)浮桶差压式疏水阀是在老式浮桶结构中，增加了一套作为控制室的活塞—一汽缸机构（差压机构），所以又称为浮桶活塞式疏水阀。与老式的浮桶式疏水阀比较，相同技术参数的这种阀，其重量仅为老式浮桶式阀的1/10，特别是在工作压力突然变化和凝结水量迅速减少的情况下，有很强的适应性，甚至在疑结水量极少的情况下也能正常工作。这种阀门最早由国外引进，近年已由北京市建筑五金水暖器材公司试制成功。阀门的结构如图2所示，其动作组件由主阀芯（活塞）1、导阀芯2、汽缸3和浮桶组件（浮桶、阀杆、配重件、导向架）5、导管吐等组成。主阀芯（活塞）1在汽缸3中可上下活动，起着开关主阀孔DZ的作用，活塞和汽缸组件称为控制室。在主阀芯（活塞）的顶部开有孔D₂，称为导阀孔，随着浮桶组件5的上下移动，导阀芯2可闭启导阀孔D₂。汽缸3以螺纹连接在阀盖上，在汽缸上部的侧面，开有8个孔C，将导管4的空间与控制室上部空间及主阀孔D₂连通。在汽缸的底部开有孔B，将导管4的空间与控制室下部空间及导阀孔D₁连通。

(3)钟型浮子式疏水阀

钟型浮子式疏水阀的结构如图3所示，主要是靠钟罩的动作进行阻汽排水的，因钟型浮子（钟罩）像倒装的吊桶，故又称为倒吊桶式疏水阀。钟型浮子式疏水阀有不带双金属片与带双金属片即两种：带双金属片的性能更好。

在钟型浮子式疏水阀的基础上，日本新近研制出了新型的差压式钟型疏水阀，就是在倒吊桶的顶部加装一套活塞一汽缸差压机构，这种阀门体积小、排量大、耐水击，可以制成高压型，是一种很有发展前途的产品。为了增大排量，加大开、闭力，日本宫胁疏水周制炸所在差压式和杠杆钟型浮子式疏水阀的基础上，研制出能结合两者优点的杠杆差压式钟型浮子疏水阀，其结构如图4所示，它的工作原理是杠杆式和差压式钟型浮子疏水阀的综合。

(4)杠杆浮球式硫水阀

杠杆浮球式疏水阀的结构如图5所示，依靠杠杆浮球随凝结水液面升降而动作来阻汽排水。当凝结水液面到一定高度时，浮球升高，籍助杠杆将出口打开；液面降低时，浮球跟着下降，以浮球的重力和杠杆的作用将出口关闭，所以排出去的只是水没有汽。

种疏水阀结构比较简单，排水稳定，漏汽率小，工作比较可靠，能连续排出饱和水，其动作不受保温的影响，动作噪音小；其缺点是体积庞大，不耐水击（在较大的冲击压力下浮球易塌陷），不能排放不凝性气体（为了克服这一缺点，现在有的阀门产品上已配有热静力元件，如波纹管式导阀、双金属片导阀，用以排除不凝性气体），且只能应用于低压蒸汽系统，长期运行时浮球和杠杆易坏，出口很小易被铁锈和脏物堵塞。

(5)偏座自由浮球式疏水阀偏座自由浮球式疏水阀是日本藤原制作所（T.L.V.）在七十年代研制出的新型疏水阀，除具备杠杆浮球式疏水阀的优点外，由于取消了杠杆等一套活动机构，使结构大为简化，提高工作压力可达90×10⁵Pa，引起了世界各国的重视，可以认为是当前液面高度敏感型疏水阀发展的一种最新结构。

我国北京阀门二厂和上海奉贤机械厂亦已试制成功并投入生产。四川乐山金属结构厂根据自己的特点，在此基础上研制出三点支托自由浮球式疏水阀亦己投入生产。偏座型自由浮球式疏水阀的结构如图6所示，阀腔内装有一空心浮球，这是唯一的动作元件，浮球位置随阀内凝结水的掖位高低变化而升降，从而开、闭阀座上的排水口起到排水阻汽的作用。

在这种疏水阀的所有零件中，浮球的加工精度要求最高，其不圆度误差应在4/1000D（D一浮球直径）以内，以使球体受力的均匀性达到最佳状态并具有良好的密封性能。浮球是由不锈钢板冲压加工成两个空心半球，用氢弧焊焊接而成的，为了使浮球在工作过程中保持平稳的漂浮或关闭状态，浮球的上半部壁厚较薄，下半部壁厚较厚，造成浮球重心向下偏移。当浮球产生倾斜时，其重心与浮力中心（球面中心）形成力偶，使浮球的焊缝始终保持在水平位置，这样浮球稳定下来，浮球上的焊缝不会接触到排水口，影响阀门的密封性能。在浮子型疏水阀中，杠杆差压式钟型浮子阀和偏座型自由浮球式阀是比较先进的产品。日本藤原制作所生产的J系列自由浮球式疏水阀，在国际上享有很高的声誉，是专利产品。这种阀门结构简单、零件少（特别是活动零件只有一个浮球）、性能可靠、寿命长、维修容易、价格低，很受欢迎，不失为当前水平先进的疏水阀品种之一。

日本宫肋疏水阀制作所生产的杠杆差压式ER型钟型浮子式疏水阀，具有排量大、体积小、运应性强的优点，相对于浮球而言，钟型浮子在高压下没有塌陷的倾向，可以制成高压型，且在耐水击性能上有它的独到之处。美国阿姆斯特朗机器厂生产的钟型浮子式疏水阀，以其独特的设计（如杠杆采用自由支点或半自由支点，以提高杠杆比）和先进的制造技术（用板料拉伸成型新工艺代替铸造，以焊接结构代替上、下阀体的法兰连接），使产品的体积和重量大为减小，成本降低，在世界同类产品的生产上处于领先地位，并使这类疏水阀获得了广泛的应用。

2、热动力型疏水阀

（1）孔板式疏水阀

孔板式疏水阀是比较原始的阻汽排水装置，最早出现的形式是节流孔板式疏水阀，节流孔板的制作最初是采用把管子压扁或是在闸阀闸板上钻孔的方法，后来才进行专门制造。其工作原理为：由于蒸汽和凝结水热力学性质的差异，小孔对饱和蒸汽的阻力大于对水的阻力，从而起到阻汽排水的作用。孔板式疏水阀能连续地排出饱和水和不凝性气体，结构简单、无活动零件，因而寿命长，无需维修且可在水平、垂直或其它任何倾斜位置安装，能代替高压疏水阀，解决高压疏水阀泄漏量大和反应慢的问题。但这种疏水阅只适用于压力和排水量都比较稳定的蒸汽系统，缺少自调节性能故其推广与应用受到限制。图7为机械工业部上海发电设备成套设计研究所研制成功的孔板式疏水阀，有小3/4’’、1’’两种规格，最大工作压力为16x10⁵Pa，最高介质温度为250℃，疏水阀本身组合了直通阀，因此管路中可省去旁路管道与阀门。

（2）脉冲式蔬水阀

本世纪二十年代由于化学、化工和石油等工业的兴起和飞速发展，蒸汽加热用于系统的运行进入了一个新的阶段，从而促进了对疏水阀研究工作的开展。三十年代，美国的亚成（Yarway）商务协会，根据在节流孔板中，介质温度高低不同所产生的压力大小不等的原理，研制出了脉冲式疏水阀，使流体力学理论在疏水阀上获得应用，使疏水阀体积小型化得到突破。脉冲式硫水阀的结构如图8所示。

阀座约孔为主泄孔，阀芯中心的孔为副泄孔，零件1（倒锥形缸）为一上大下小的微锥度汽缸，称为控制缸，在控制盘2上方的汽缸空间称为控制室。阀门的工作原理是，具有一定压力的高焓值热水，当压力突然降低时，其中部分热水会闪蒸成为蒸汽，起阻汽排水的作用。脉冲式疏水阀的启、闭，是受凝结水的温度控制的，调节倒锥形汽缸的控制螺杆，使之向上或向下移动，可以改变控制盘周围的环形间隙的大小，从而改变排水的间隔时间（动作频率）。环形间隙越小，凝结水流经环形间隙的阻力就越大，迸入阀内的凝结水压力与控制缸内的压力之压差也越大，阀芯易于开启、但动作频率增高，因此要调节得适当才能较好地工作。这种疏水阀排不出饱和水。

(3)热动力式蔬水阀

热动力式疏水阀因其阀片呈圆形，所以又称为圆盘式疏水阀。这种疏水阀由于结构简单、体积小、适用工作压力范围较大、价格低廉,是目前我国使用最广泛的疏水阀。由于这种阀结构本身的固有缺点，国际上近年来发展缓慢。热动力式疏水阀的结构如图9。

当凝结水从阀片底部进入时，阀片上部空间蒸汽凝缩，压力降低,由凝结水压力将阀片顶开，经环形流道向外排凝结水。由于水的重度大、粘滞系数大、流速较低，在阀座与阀片之间不易造成负压，使阀片保持开启状态。一旦蒸汽进入，因其重度小、粘滞系数小、流速快，使在阀座与阀片间造成运动负压，同时部分蒸汽经阀片与阀盖间的环形缝隙流到阀片上部的空间，阀片上面的作用力大于阀片下面的作用力，阀片迅速下落，关闭阀门，阻止蒸汽泄出。由于向外散热，阀片上部空间蒸汽凝缩，压力下降，当凝结水再次流入时，进入第二个工作循环。动力式疏水阀是间歇式工作，其阀片的开、关动作是冲击式动作，因而密封面容易损坏，导致漏汽，工作时噪音也比较大。从目前国内各工厂使用的这种阀门来看，制造质量大都较差，冲击频率高漏汽严重使用寿命短二次蒸汽多，在背压过大时会使疏水阀停留在开启状态而失效。

3、热静力型疏水阀

(1)波纹管式硫水阀

波纹管是这种阀门的敏感一动作元件，依据工作原理的不同，又可分为液体膨胀式和蒸汽压力式两种。可调恒温式疏水阀是一种新型的液体膨胀式波纹管疏水阀，由北京石油设计院研制成功，北京燕山石化总公司仪表厂等生产，其结构如图10所示。

这种阀门由恒温元件、调节机构、保护弹簧、壳体以及阀芯、阀座等关闭件几部分组成。种疏水阀是利用恒温元件随着凝结水度变化自身进行调节的原理制成。恒温元件为不锈钢波纹管，内充感温液体密封而成，感温液采用普通润滑油，润滑油的膨胀系数很大，约为不锈钢的10倍，普通碳钢的15倍。当疏水阀温度升高时，波纹管内的感温液受热膨胀，推动阀芯向前移动，减少阀口的流通面积，使排水温度稳定在某一恒定值；反之疏水温度降低时，波纹管内的感温液收缩，阀芯向后移动，增大阀口的流通而积，增加排水量，使排水温度稳定在另一新值。疏水阀的尾部装有调节机构，旋转调节旋扭，可带动恒温元件前进或后退，从而控制阀口的流通而积，达到所要控制的疏水温度，这种疏水阀的疏水温度在60一100℃范围可任意调节。为了防止阀芯关闭阀座后温度继续上升，使恒温元件继续膨胀超过许可值而损坏，在阀的尾部设有缓冲保护弹簧，以防止波纹管受压过大造成破坏。这种疏水阀又称为液体膨胀式疏水阀。用波纹管作恒温元件，几十年前就出现了。波纹管内灌注一定量的酒精或氯乙烷之类的易挥发液体，随着介质温度升高，波纹管内酒精或氯乙烷等液体蒸发，部分汽化，压力增高，推动波纹管伸长关小阀门，在某一温度下酒精（或氯乙烷）蒸汽压力与纹管外的介质压力相平衡关闭阀门。这种疏水阀属于蒸汽压力式疏水阀，如老式的热膨胀式疏水阀(图11)。

波纹管用导热良好的黄铜片制成,由于它受到外压的作用,强度很低只能在低压下使用，寿命较短，限制了它的使用。近年来上海704研究所根据国外同类产品进行了研制，利用液体的不可压缩性，对波纹管内灌注液体的工艺进行了改进，制成了能在较高压力下使用的波纹管疏水阀，现由江苏阜宁机械厂生产，称为波纹管压力式疏水阀，其主要技术性能与英国斯派瑞克斯一沙尔柯（SpiraxSareo）公司同类产品相同，其结构如图12所示。

在压力下液体的体积减小很少，基本上可以认为是不可压缩的，根据这一原理，在向波纹管内灌注液体时，先用真空泵将波纹管内抽成真空，波纹管在压力下被压缩，然后在大气压下将水注满波纹管内，此时波纹管自由伸长一定值，由阀的结构保证使波纹管不能恢复到自由状态，仍保持有一定的压缩量，此时将波纹管密封。在运行中当阀内通入一定压力的凝结水时，波纹管外的压力经波纹管传递，管内也产生相应的压力，内外压力基本相等，因而疏水阀能在较高的压力下运行。这种疏水阀背压度可高达80%，实际上开、关动作温度较饱和温度低1~5℃，动作平稳、无噪声，如主阀的入口处装有止回机构，则在阀前突然卸压的情况下也能保护波纹管的安全。

(2)隔膜式疏水阀

隔膜式疏水阀是热静力型疏水阀中性能优良的一种阀门，国内近年来亦研制成功，最先是由上海试剂一厂设计的。其结构如图13所示；

在阀体与上盖间装有耐高温的聚四氟乙烯膜片，在膜片之下、阀体之上装有铜碗，铜碗与膜片构成感温腔，腔中装有感温液。在一个工作循环开始时，阀片离开阀座，阀门处于开启状态，不凝性气体和凝结水向外排放。随着凝结水温度升高，感温液在密闭的感温腔中开始汽化，产生压力，使隔膜向上凸起，将阀片推向阀座，最后关闭阀门。阀门关闭后凝结水温度逐渐下降，感温腔内压力亦逐渐降低膜片收缩阀片离开阀，阀门开启，凝结水重新排放。为了节约能源，充分利用凝结水中的热能，感温腔中可以充装不同的介质作感温液一水（工业用阀）或酒挤（采暖用阀）一制成不同参数的疏水阀。按饱和蒸汽温度和冷凝水排放温度之差（称为过冷度），可分为三种：排放冷凝水过冷30～40℃的，称为高过冷疏水阀；排放冷凝水过冷5～10℃的，称为低过冷疏水阀；排放冷凝水过冷2～3℃的，称为超低过冷疏水阀。这类疏水阀排放冷态介质（不凝性气体、水）的能力大，升温迅速在工作温度下排量大，一个顶几个用，结构简单工作可靠维修方便。

图14为大排量隔膜式疏水阀，感温腔设在远离阀芯的进口端，以提高灵敏度。江苏阜宁机械厂生产，其最大排量可达9.5t/h。此外上海704研究所还设计了一种组合式大排量疏水阀，由江苏阜宁机械厂生产，这种疏水阀由主阀和导阀两个主要部分组成，主阀结构类似常闭式活塞减压阀，导阀为前述普通隔膜式疏水阀，其安装示意图如图15所示，其最大排量（Dg100阀门，进口压力19×10⁵Pa,无背压）可达98t/h。

(3)双金属片式蔬水阀双金属片疏水阀品种较多，国外大量生产普遍应用，且国外各疏水阀生产厂家的产品各具特点，如加拿大维兰（Velan）公司采用多组矩形双金属片组合，西德盖斯特拉（Gestra一KSB）公司采用菱形双金属片和星形双金属片，日本宫胁疏水阀制作所采用圆板形双金属片。我国大连高压阀门厂生产的双金属片疏水阀按加拿大维兰公司标准制造，获该公司的制造许可证。此外我国浙江镇海紫石疏水器厂、江苏一阜宁机器厂也能生产双金属片式疏水阀。双金属片式疏水阀是五十年代出现的一种热静力式疏水阀，加拿大维兰公司是这种阀门的首创者，该公司也是当前国际上生产这种阀门品种、规格和产量最多的厂家。这类疏水阀是利用两种膨胀系数不同的金属片组合，在不同的温度下产生不同的变形来控制阀门的阀芯，实现调节阀门的开度或启、闭阀门之目的。目前广泛应用的双金属片材料是以Fe一Ni一Cu合金片作为主动片，以含Ni40%的F1一Ni合金片作为被动片。

图16为大连高压阀门厂生产的通用双金属疏水阀结构图。双金属片式琉水阀是籍双金属片的热胀效应和静力学原理相结合而工作的，阀的开启和关闭，是由温度变化白动控制的，因而灵敏度高，既能连续排放，也能间歇排放，无噪音、无振动、不漏气、耐水击，能自动排出不凝性气休，背压度高可达80%，可制成高压型，拆修方便安装位置不受限制，既可平装也可立装。