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蝶阀选型要考虑的几点要素,技术参数
点击次数:1266 发布时间:2012-05-09
 

 摘要:对蝶阀设计应注意的流阻、强度、刚度和结构等问题进行了论述,对蝶阀选用时应考虑的温度、压力、密封及材料等问题提出了建议。

 
关键词:蝶阀;设计;选用;
 
1 概述
蝶阀是给水排水管路系统中的一个重要装置随着工业技术的进步,对蝶阀的结构及性能提出了不同的要求。因此,在设计及选用时应根据工况条件,对其类型、材料和连接形式等做出合理的选择。
 
2 设计
2.1 结构
 
蝶阀的关闭件(蝶板)在介质中间,设计时应考虑其对流阻的影响。
 
关于大口径蝶阀蝶板的结构,AWWA C504(美国给水工程协会标准)规定,蝶板不应有横向筋,其厚度不得大于阀杆直径的 2.25 倍。
蝶板的迎水面和出水面应呈流线型。
内部螺钉不能凸出在蝶板外面,以免增加迎水面积。
国外某公司生产的蝶阀为了减小流阻将蝶板做成铁饼形,也有公司将小型蝶阀蝶板做得很薄,而水电管网上用的蝶阀在全开位置时蝶板有导流件,都是为了减小流阻。我国 JB/T 53171-1999 标准也将国际标准 ISO/TC 153/SC1GT8-37的流阻和流量系数(见《表 1》)列入其中,这说明流阻是一个重要指标。
 
2.2 橡胶密封圈
 
有时橡胶蝶阀使用寿命较短,这与橡胶质量及密封面宽度有关。橡胶密封蝶阀的密封圈应选用的橡胶材料制造,在压制成型时应遵守工艺规程,不能任意提高硫化温度,缩短时间,否则容易造成密封圈老化和开裂。与橡胶密封圈配合的金属密封面应有足够的宽度,否则橡胶密封圈不易嵌入。另外,阀体及蝶板的形位公差、对称度、精度、光洁度、密封圈的压弹量等也影响橡胶密封圈的使用寿命。
 
2.3 刚度
 
刚度是蝶阀设计中的重要问题,它与蝶板、阀轴及连接等因素有关。
 
(1)阀轴尺寸 AWWA C504 中规定了阀轴尺寸。阀轴尺寸达不到要求,可能出现刚度不够,反向密封泄漏,开启力矩大等现象。轴的刚度与 1/EI 有关,也就是说要提高刚度减小变形问题应该从提高 EI 着手。E 是弹性模量,一般钢材差别不大,选用好的材料对刚度影响不大。I 是惯性矩,与轴的截面尺寸有关。阀轴的尺寸一般按弯扭合成计算,它不仅与扭矩有关,而且主要与弯矩有关,尤其大口径蝶阀弯矩比扭矩大得多。
 
(2)轴孔配合 AWWA C504的旧版本中规定,蝶阀轴是一根直通的整轴。1980 版本以后,提出可以做成两段短轴。AWWA C504及 GB12238 规定,轴与孔的嵌入长度应为 1.5d。日本蝶阀轴向尺寸中阀体内边缘与蝶板支承端之间的间隙(C 值)给出规定,一般与口径大小有关,在 25~45mm 之间,也就是尽量减小轴支承间的距离(C 值),从而减小轴的弯矩和变形。
 
(3)蝶板结构 蝶板结构形式与刚度有直接关系,因此除平板形外多做成锅形或桁架形。总之是为了增大断面的惯性矩,以提高刚度。
 
(4)阀体结构 大口径蝶阀阀体设计中也存在刚度问题。一般有圈筋和横筋,实际上横筋只是增加稳定性,不宜太多,主要是圈筋。如果能加∩形筋则对刚度更有利,但存在工艺性差的问题。
 
2.4 自润滑轴承
 
蝶板上所受介质压力大部或全部(反向)是通过轴传递到轴承上去的,因此轴承起到非常重要的作用。国外蝶阀有的转动很轻巧,小口径阀门一个手指都能转动,而国产蝶阀有的转动却很沉重,这除了与同轴度、对称度、加工精度、光洁度和填料的质量有关之外,很重要的一个因素就是轴套材料的润滑性。AWWA C504 标准提出,阀体中安装的轴套或轴承应属于自润滑材料,轴套存在减磨润滑问题,不允许锈蚀。没有轴套,即使阀轴是不锈钢,阀体也有锈蚀及胶合粘着问题。采用轴套还可以增加刚性。
 
2.5 轴与蝶板的连接
 
小口径蝶阀的轴与蝶板采用键或花键连接为宜,也可以采用多边形轴连接或销钉连接,大口径蝶阀的轴与蝶板多采用键或锥销等连接。目前轴与蝶板采用销连接的比较多。在恶劣的工况条件下连接销有损坏现象,这主要是由于制造的原因,其中吻合精度不好,销子尺寸选择不合适,销子硬度不够或采用材料不合适等应引起注意。大型蝶阀的轴与蝶板可采用特殊的方法进行连接。
 
2.6 结构长度
 
蝶阀的结构长度向短系列发展,但这样的做法要慎重。因为结构长度太短对强度有影响。国际标准对法兰蝶阀短系列结构长度做出了规定,但是压力较高的阀门结构长度不宜改短,否则会出问题,尤其是铸铁等脆性材料。
 
3 选用
3.1 类型
 
蝶阀有单偏心、斜板式、中线型、双偏心和三偏心等不同结构。介质压力通过蝶板作用在阀轴及轴承上,因此在高压小口径流阻很大时,其轴径和蝶板厚度都相应增加,如果采用闸阀和球阀或截止阀,从密封及流阻等方面分析比采用蝶阀合适。
 
近几年来,在水系统中软密封闸阀的出现改善了闸阀容易沉淀泥沙的缺点,其流阻比较小,可以在线维修,用于中小口径非常合适,因此逐渐得到了应用。
 
3.2 密封副
 
金属密封蝶阀的主要优点是密封可靠、寿命长、耐高温,不易损坏和撕裂,承压能力高。因此近些年来应用较多,尤其用于工程系统的关键部位。橡胶软密封蝶阀如果设计制造优良可以得到很好的密封,而且大口径容易做到在线换圈。但是橡胶存在老化问题,只能用于温度不高的工况条件下,因此广泛应用在自来水及供水系统。
 
国外金属密封蝶阀也用于火电厂的泵站、凝汽器、抽汽系统及换热系统,核电站还用于压力壳隔离、喷淋系统及盐水等,石油精练系统中的储油隔离、蒸汽供给阀、脱硫系统和尾气处理、热裂解及催化单元中。还有石油化工厂、深冷、浆液和造纸等系统。
 
对于中温中压工况选用金属密封蝶阀较好。对于要求阀门可靠性高,寿命长,长期不宜更换的地方,也应该选用金属密封蝶阀。
 
对用于常温水的阀门,如果不是要求很高,长期不更换或更换不方便的地方,则宜采用软密封结构的蝶阀。如果橡胶质量能够保证,水用大口径蝶阀仍应以橡胶阀座蝶阀为主。
 
4 结语
新工艺及新材料的不断出现,将提高蝶阀的结构性能,扩大蝶阀的使用范围,并对蝶阀的设计和选用提出更新的要求。
 
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