上海方工閥門制造有限公司
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【上海閥門】方工蝶閥設(shè)計(jì)原理和選擇類型
來(lái)源:http://m.sh-hb.com.cn/news.html | 作者:fanggong | 發(fā)布時(shí)間: 604天前 | 2600 次瀏覽 | 分享到:
上海閥門,方工蝶閥設(shè)計(jì)原理和選擇類型。對(duì)蝶閥設(shè)計(jì)應(yīng)注意的流阻、強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)等問(wèn)題進(jìn)行了論述,對(duì)蝶閥選用時(shí)應(yīng)考慮的溫度、壓力、密封及材料等問(wèn)題提出了建議。

1 概述

蝶閥是給水排水管路系統(tǒng)中的一個(gè)重要裝置隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)蝶閥的結(jié)構(gòu)及性能提出了不同的要求。因此,在設(shè)計(jì)及選用時(shí)應(yīng)根據(jù)工況條件,對(duì)其類型、材料和連接形式等做出合理的選擇。

2 設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)

蝶閥的關(guān)閉件(蝶板)在介質(zhì)中間,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)流阻的影響。

  1. 關(guān)于大口徑蝶閥蝶板的結(jié)構(gòu),AWWA C504(美國(guó)給水工程協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定,蝶板不應(yīng)有橫向筋,其厚度不得大于閥桿直徑的 2.25 倍。

  2. 蝶板的迎水面和出水面應(yīng)呈流線型。

  3. 內(nèi)部螺釘不能凸出在蝶板外面,以免增加迎水面積。

國(guó)外某公司生產(chǎn)的蝶閥為了減小流阻將蝶板做成鐵餅形,也有公司將小型蝶閥蝶板做得很薄,而水電管網(wǎng)上用的蝶閥在全開位置時(shí)蝶板有導(dǎo)流件,都是為了減小流阻。我國(guó) JB/T 53171-1999 標(biāo)準(zhǔn)也將國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO/TC 153/SC1GT8-37的流阻和流量系數(shù)(見《表 1》)列入其中,這說(shuō)明流阻是一個(gè)重要指標(biāo)。

《表 1》蝶閥的 C (Kv)、K (ξ) 值
公稱通徑 DN
mm
公稱壓力 PN/MPa
小于 1620.25
C (Kv)K (ξ)C (Kv)K (ξ)
405064402.56
50801.33452.37
651501.271201.98
802501.052001.64
1004001.003001.78
1256500.924501.93
15010000.818001.26
20019000.7115001.14
2503100036525001.00
30047000.5936001.00
35067000.5354000.82
40090000.5170000.84
450115000.5095000.73
500140000.50120000.69
600210000.47180000.64
700300000.43250000.61
800410000.39350000.53
900530000.37460000.50
1000670000.35580000.48
12001000000.35870000.44

2.2 橡膠密封圈

有時(shí)橡膠蝶閥使用壽命較短,這與橡膠質(zhì)量及密封面寬度有關(guān)。橡膠密封蝶閥的密封圈應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的橡膠材料制造,在壓制成型時(shí)應(yīng)遵守工藝規(guī)程,不能任意提高硫化溫度,縮短時(shí)間,否則容易造成密封圈老化和開裂。與橡膠密封圈配合的金屬密封面應(yīng)有足夠的寬度,否則橡膠密封圈不易嵌入。另外,閥體及蝶板的形位公差、對(duì)稱度、精度、光潔度、密封圈的壓彈量等也影響橡膠密封圈的使用壽命。

2.3 剛度

剛度是蝶閥設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題,它與蝶板、閥軸及連接等因素有關(guān)。

(1)閥軸尺寸 AWWA C504 中規(guī)定了閥軸尺寸。閥軸尺寸達(dá)不到要求,可能出現(xiàn)剛度不夠,反向密封泄漏,開啟力矩大等現(xiàn)象。軸的剛度與 1/EI 有關(guān),也就是說(shuō)要提高剛度減小變形問(wèn)題應(yīng)該從提高 EI 著手。E 是彈性模量,一般鋼材差別不大,選用好的材料對(duì)剛度影響不大。I 是慣性矩,與軸的截面尺寸有關(guān)。閥軸的尺寸一般按彎扭合成計(jì)算,它不僅與扭矩有關(guān),而且主要與彎矩有關(guān),尤其大口徑蝶閥彎矩比扭矩大得多。

(2)軸孔配合 AWWA C504的舊版本中規(guī)定,蝶閥軸是一根直通的整軸。1980 版本以后,提出可以做成兩段短軸。AWWA C504及 GB12238 規(guī)定,軸與孔的嵌入長(zhǎng)度應(yīng)為 1.5d。日本蝶閥軸向尺寸中閥體內(nèi)邊緣與蝶板支承端之間的間隙(C 值)給出規(guī)定,一般與口徑大小有關(guān),在 25~45mm 之間,也就是盡量減小軸支承間的距離(C 值),從而減小軸的彎矩和變形。

(3)蝶板結(jié)構(gòu) 蝶板結(jié)構(gòu)形式與剛度有直接關(guān)系,因此除平板形外多做成鍋形或桁架形??傊菫榱嗽龃髷嗝娴膽T性矩,以提高剛度。

(4)閥體結(jié)構(gòu) 大口徑蝶閥閥體設(shè)計(jì)中也存在剛度問(wèn)題。一般有圈筋和橫筋,實(shí)際上橫筋只是增加穩(wěn)定性,不宜太多,主要是圈筋。如果能加∩形筋則對(duì)剛度更有利,但存在工藝性差的問(wèn)題。

2.4 自潤(rùn)滑軸承

蝶板上所受介質(zhì)壓力大部或全部(反向)是通過(guò)軸傳遞到軸承上去的,因此軸承起到非常重要的作用。國(guó)外蝶閥有的轉(zhuǎn)動(dòng)很輕巧,小口徑閥門一個(gè)手指都能轉(zhuǎn)動(dòng),而國(guó)產(chǎn)蝶閥有的轉(zhuǎn)動(dòng)卻很沉重,這除了與同軸度、對(duì)稱度、加工精度、光潔度和填料的質(zhì)量有關(guān)之外,很重要的一個(gè)因素就是軸套材料的潤(rùn)滑性。AWWA C504 標(biāo)準(zhǔn)提出,閥體中安裝的軸套或軸承應(yīng)屬于自潤(rùn)滑材料,軸套存在減磨潤(rùn)滑問(wèn)題,不允許銹蝕。沒(méi)有軸套,即使閥軸是不銹鋼,閥體也有銹蝕及膠合粘著問(wèn)題。采用軸套還可以增加剛性。

2.5 軸與蝶板的連接

小口徑蝶閥的軸與蝶板采用鍵或花鍵連接為宜,也可以采用多邊形軸連接或銷釘連接,大口徑蝶閥的軸與蝶板多采用鍵或錐銷等連接。目前軸與蝶板采用銷連接的比較多。在惡劣的工況條件下連接銷有損壞現(xiàn)象,這主要是由于制造的原因,其中吻合精度不好,銷子尺寸選擇不合適,銷子硬度不夠或采用材料不合適等應(yīng)引起注意。大型蝶閥的軸與蝶板可采用特殊的方法進(jìn)行連接。

2.6 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度

蝶閥的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度向短系列發(fā)展,但這樣的做法要慎重。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)長(zhǎng)度太短對(duì)強(qiáng)度有影響。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)法蘭蝶閥短系列結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度做出了規(guī)定,但是壓力較高的閥門結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度不宜改短,否則會(huì)出問(wèn)題,尤其是鑄鐵等脆性材料。

3 選用

3.1 類型

蝶閥有單偏心、斜板式、中線型、雙偏心和三偏心等不同結(jié)構(gòu)。介質(zhì)壓力通過(guò)蝶板作用在閥軸及軸承上,因此在高壓小口徑流阻很大時(shí),其軸徑和蝶板厚度都相應(yīng)增加,如果采用閘閥和球閥或截止閥,從密封及流阻等方面分析比采用蝶閥合適。

近幾年來(lái),在水系統(tǒng)中軟密封閘閥的出現(xiàn)改善了閘閥容易沉淀泥沙的缺點(diǎn),其流阻比較小,可以在線維修,用于中小口徑非常合適,因此逐漸得到了應(yīng)用。

3.2 密封副

金屬密封蝶閥的主要優(yōu)點(diǎn)是密封可靠、壽命長(zhǎng)、耐高溫,不易損壞和撕裂,承壓能力高。因此近些年來(lái)應(yīng)用較多,尤其用于工程系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。橡膠軟密封蝶閥如果設(shè)計(jì)制造優(yōu)良可以得到很好的密封,而且大口徑容易做到在線換圈。但是橡膠存在老化問(wèn)題,只能用于溫度不高的工況條件下,因此廣泛應(yīng)用在自來(lái)水及供水系統(tǒng)。

國(guó)外金屬密封蝶閥也用于火電廠的泵站、凝汽器、抽汽系統(tǒng)及換熱系統(tǒng),核電站還用于壓力殼隔離、噴淋系統(tǒng)及鹽水等,石油精練系統(tǒng)中的儲(chǔ)油隔離、蒸汽供給閥、脫硫系統(tǒng)和尾氣處理、熱裂解及催化單元中。還有石油化工廠、深冷、漿液和造紙等系統(tǒng)。

對(duì)于中溫中壓工況選用金屬密封蝶閥較好。對(duì)于要求閥門可靠性高,壽命長(zhǎng),長(zhǎng)期不宜更換的地方,也應(yīng)該選用金屬密封蝶閥。

對(duì)用于常溫水的閥門,如果不是要求很高,長(zhǎng)期不更換或更換不方便的地方,則宜采用軟密封結(jié)構(gòu)的蝶閥。如果橡膠質(zhì)量能夠保證,水用大口徑蝶閥仍應(yīng)以橡膠閥座蝶閥為主。

4 結(jié)語(yǔ)

新工藝及新材料的不斷出現(xiàn),將提高蝶閥的結(jié)構(gòu)性能,擴(kuò)大蝶閥的使用范圍,并對(duì)蝶閥的設(shè)計(jì)和選用提出更新的要求。