MECHANICAL SCIENCE Volume 2 of 2

LIST OF FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
LIST OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi
OBJECTIVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
VALVE FUNCTIONS AND BASIC PARTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Valve Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Valve Bonnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Valve Trim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Valve Actuator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Valve Packing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Introduction to the Types of Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
TYPES OF VALVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Gate Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Gate Valve Disk Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Gate Valve Stem Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Gate Valve Seat Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Globe Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Globe Valve Body Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Globe Valve Disks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Globe Valve Disk and Stem Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Globe Valve Seats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Globe Valve Direction of Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Ball Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Ball Valve Stem Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Ball Valve Bonnet Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Ball Valve Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Plug Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Plug Ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Multiport Plug Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Plug Valve Disks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Lubricated Plug Valve Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Nonlubricated Plugs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
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TABLE OF CONTENTS DOE-HDBK-1018/2-93 Valves
TABLE OF CONTENTS (Cont.)
Manually Operated Plug Valve Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Plug Valve Glands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Diaphragm Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Diaphragm Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Diaphragm Valve Stem Assemblies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Diaphragm Valve Bonnet Assemblies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Reducing Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Pinch Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Pinch Valve Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Butterfly Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Butterfly Valve Seat Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Butterfly Valve Body Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Butterfly Valve Disk and Stem Assemblies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Needle Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Needle Valve Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Needle Valve Body Designs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Swing Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Tilting Disk Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Lift Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Piston Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Butterfly Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Stop Check Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Relief And Safety Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Pilot-Operated Relief Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
VALVE ACTUATORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Manual, Fixed, and Hammer Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Electric Motor Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Pneumatic Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Hydraulic Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Self-Actuated Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Solenoid Actuated Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Speed of Power Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Valve Position Indication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
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Valves DOE-HDBK-1018/2-93 LIST OF FIGURES
LIST OF FIGURES
Figure 1 Basic Parts of a Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Figure 2 Rising Stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Figure 3 Nonrising Stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figure 4 Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figure 5 Solid Wedge Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figure 6 Flexible Wedge Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figure 7 Split Wedge Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 8 Parallel Disk Gate Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 9 Z-Body Globe Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 10 Y-Body Globe Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 11 Angle Globe Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figure 12 Typical Ball Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 13 Plug Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 14 Straight-Through Diaphragm Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 15 Weir Diaphragm Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 16 Variable Reducing Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figure 17 Non-Variable Reducing Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 18 Pinch Valves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 19 Typical Butterfly Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 20 Needle Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
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LIST OF FIGURES DOE-HDBK-1018/2-93 Valves
LIST OF FIGURES (Cont.)
Figure 21 Bar-Stock Instrument Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figure 22 Swing Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figure 23 Operation of Tilting Disk Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Figure 24 Lift Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 25 Piston Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figure 26 Butterfly Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 27 Stop Check Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figure 28 Relief Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figure 29 Safety Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figure 30 Fixed Handwheel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figure 31 Hammer Handwheel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figure 32 Manual Gear Head . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figure 33 Electric Motor Actuator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figure 34 Pneumatic Actuator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figure 35 Solenoid Actuated Valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
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Valves DOE-HDBK-1018/2-93 LIST OF TABLES
LIST OF TABLES
  None
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REFERENCES DOE-HDBK-1018/2-93 Valves
REFERENCES
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  Cheremisinoff, N. P., Fluid Flow, Pumps, Pipes and Channels, Ann Arbor Science.
  Heat Transfer, Thermodynamics and Fluid Flow Fundamentals, Columbia, MD, General
Physics Corporation, Library of Congress Card #A 326517, 1982.
  Schweitzer, Philip A., Handbook of Valves, Industrial Press Inc.
  Stewart, Harry L., Pneumatics & Hydraulics, Theodore Audel & Company, 1984.
ME-04

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