給水排水管路系統蝶閥選型

【資料簡介】

給水排水管路系統蝶閥選型本實用新型公開一種軟密封蝶閥,包括閥瓣、閥座、閥桿、閥體、密封圈、蝶板；閥體內密封結構包括閥瓣、閥座和密封圈,密封時,所述閥瓣與閥座之間留有一定的夾角空隙。本實用新型可以應用于低溫流體,在低溫環境下有著良好的密封效果,不易產生泄露。軟密封蝶閥作為一種用來實現管路系統通斷及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水電等許多領域中得到極為廣泛地應用。在已公知的蝶閥技術中，其密封形式多采用密封結構，密封材料為橡膠、聚四氟乙烯等。由于結構特征的限制，不適應耐高溫、高壓及耐腐蝕、抗磨損等行業。現有一種比較的蝶閥是三偏心金屬硬密封蝶閥，閥體和閥座為連體構件，閥座密封表面層堆焊耐溫、耐蝕合金材料。多層軟疊式密封圈固定在閥板上，這種蝶閥與傳統蝶閥相比具有耐高溫，操作輕便，啟閉無磨擦，關閉時隨著傳動機構的力矩增大來補償密封，提高了蝶閥的密封性能及延長使用壽命的優點。

碟閥從橡膠密封件上而言，分成軟密封蝶閥和硬密封蝶閥，軟密封蝶閥和硬密封蝶閥，因為其材料的不一樣而適用于不同的介質。一種軟密封蝶閥,包括閥體,閥板,閥軸,所述閥軸貫穿所述閥板并與所述閥體連接,所述閥板與閥體之間設有密封圈,所述密封圈的截面為"C"形結構,且所述密封圈的外側設有兩條彈簧圈,所述閥軸與閥體上下兩端的連接處設有填充物.其有益效果是:所述密封圈的外側設有兩條彈簧圈,在密封圈磨損后,所述彈簧圈可以縮小密封圈內徑,從而提高密封效果.
  蝶閥是給水排水管路系統中的一個重要裝置隨著工業技術的進步，對蝶閥的結構及性能提出了不同的要求。因此，在設計及選用時應根據工況條件，對其類型、材料和連接形式等做出合理的選擇。
　軟密封蝶閥的特點
1、小巧輕便，容易拆裝及維修，并可在任意位置安裝。
2、結構簡單、緊湊，操作扭矩小，90度回轉開啟迅速。
3、流量特性趨直線，調節性能好。
4、蝶板與閥桿的連接采用無銷釘結構，克服了有可能的內泄漏點。
5、密封件可更換，且密封可靠達到雙向密封。　
6、蝶板可根據用戶要求噴涂覆層，如尼龍或聚四氟類。
7、該閥可設計成法蘭連接和對夾連接。
8、驅動方式可選擇手動、電動或氣動。

　2 給水排水管路系統蝶閥選型設計
　　2.1 結構
　　蝶閥的關閉件（蝶板）在介質中間，設計時應考慮其對流阻的影響。
　　關于大口徑蝶閥蝶板的結構，AWWA C504（美國給水工程協會標準）規定，蝶板不應有橫向筋，其厚度不得大于閥桿直徑的 2.25 倍。
　　蝶板的迎水面和出水面應呈流線型。
　　內部螺釘不能凸出在蝶板外面，以免增加迎水面積。

　　2.2 橡膠密封圈
　　有時橡膠蝶閥使用壽命較短，這與橡膠質量及密封面寬度有關。橡膠密封蝶閥的密封圈應選用優質的橡膠材料制造，在壓制成型時應遵守工藝規程，不能任意提高硫化溫度，縮短時間，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
　　剛度是蝶閥設計中的重要問題，它與蝶板、閥軸及連接等因素有關。
　　（1）閥軸尺寸 AWWA C504 中規定了閥軸尺寸。閥軸尺寸達不到要求，可能出現剛度不夠，反向密封泄漏，開啟力矩大等現象。軸的剛度與 1/EI 有關，也就是說要提高剛度減小變形問題應該從提高 EI 著手。E 是彈性模量，一般鋼材差別不大，選用好的材料對剛度影響不大。I 是慣性矩，與軸的截面尺寸有關。閥軸的尺寸一般按彎扭合成計算，它不僅與扭矩有關，而且主要與彎矩有關，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 規定，軸與孔的嵌入長度應為 1.5d。日本蝶閥軸向尺寸中閥體內邊緣與蝶板支承端之間的間隙（C 值）給出規定，一般與口徑大小有關，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）蝶板結構 蝶板結構形式與剛度有直接關系，因此除平板形外多做成鍋形或桁架形。總之是為了增大斷面的慣性矩，以提高剛度。
　　（4）閥體結構 大口徑蝶閥閥體設計中也存在剛度問題。一般有圈筋和橫筋，實際上橫筋只是增加穩定性，不宜太多，主要是圈筋。如果能加∩形筋則對剛度更有利，但存在工藝性差的問題。

　　2.4 自潤滑軸承
　　蝶板上所受介質壓力大部或全部（反向）是通過軸傳遞到軸承上去的，因此軸承起到非常重要的作用。國外蝶閥有的轉動很輕巧，小口徑閥門一個手指都能轉動，而國產蝶閥有的轉動卻很沉重，這除了與同軸度、對稱度、加工精度、光潔度和填料的質量有關之外，很重要的一個因素就是軸套材料的潤滑性。AWWA C504 標準提出，閥體中安裝的軸套或軸承應屬于自潤滑材料，軸套存在減磨潤滑問題，不允許銹蝕。沒有軸套，即使閥軸是不銹鋼，閥體也有銹蝕及膠合粘著問題。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引起注意。大型蝶閥的軸與蝶板可采用特殊的方法進行連接。

　　2.6 結構長度
　　蝶閥的結構長度向短系列發展，但這樣的做法要慎重。因為結構長度太短對強度有影響。標準對法蘭蝶閥短系列結構長度做出了規定，但是壓力較高的閥門結構長度不宜改短，否則會出問題，尤其是鑄鐵等脆性材料。

　　 但是軟密封蝶閥有兩個短板，一是其耐溫有限，二是其承壓不高。
    耐溫高的氟橡膠密封的蝶閥，其適用溫度也不超過200度。如果我們的介質溫度很高的情況下，就必須選用硬密封蝶閥了。硬密封蝶閥由于全部采用金屬密封或耐溫很高的石墨密封，其耐溫較高的可以達到一千度以上。常規的碳鋼材質的硬密封蝶閥，其耐溫可達425度。

    不銹鋼蝶閥能夠在大氣中抗氧化，具有在酸、堿、鹽的介質中耐腐蝕，所以全不銹鋼蝶閥具有耐磨耐腐蝕等特點。這些特點就能夠充分的體現出不銹鋼材質的優勢所在，但是在一些特殊的環境介質中還是會出現生銹的可能，下面介紹幾種：
    1. 不銹鋼蝶閥表面粘附有機物汁液（如瓜菜、面湯、痰等），在有水氧情況下，構成有機酸，長時間則有機酸對金屬表面的腐蝕。
    2. 不銹鋼蝶閥表面存積著含有其他金屬元素的粉塵或異類金屬顆粒的附著物，在潮濕的空氣中，附著物與不銹鋼間的冷凝水， 將二者連成一個微電池，引發了電化學反應，保護膜受到破壞，稱之謂電化學腐蝕。
    3. 不銹鋼蝶閥表面粘附含有酸、堿、鹽類物質（如裝修墻壁的堿水、石 灰水噴濺），引起局部腐蝕。
    4. 不銹鋼蝶閥在有污染的空氣中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大氣 ），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液點，引起化 學腐蝕。 以上情況均可造成不銹鋼表面防護膜的破壞引發銹蝕。

3 給水排水管路系統蝶閥選型選用
　　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構。介質壓力通過蝶板作用在閥軸及軸承上，因此在高壓小口徑流阻很大時，其軸徑和蝶板厚度都相應增加，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，在水系統中軟密封閘閥的出現改善了閘閥容易沉淀泥沙的缺點，其流阻比較小，可以在線維修，用于中小口徑非常合適，因此逐漸得到了應用。

　　3.2 密封副
　　金屬密封蝶閥的主要優點是密封可靠、壽命長、耐高溫，不易損壞和撕裂，承壓能力高。因此近些年來應用較多，尤其用于工程系統的關鍵部位。橡膠軟密封蝶閥如果設計制造優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題，只能用于溫度不高的工況條件下，因此廣泛應用在自來水及供水系統。
　　國外金屬密封蝶閥也用于火電廠的泵站、凝汽器、抽汽系統及換熱系統，核電站還用于壓力殼隔離、噴淋系統及鹽水等，石油精練系統中的儲油隔離、蒸汽供給閥、脫硫系統和尾氣處理、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。
　　對于中溫中壓工況選用金屬密封蝶閥較好。對于要求閥門可靠性高，壽命長，不宜更換的地方，也應該選用金屬密封蝶閥。
　　對用于常溫水的閥門，如果不是要求很高，不更換或更換不方便的地方，則宜采用軟密封結構的蝶閥。如果橡膠質量能夠保證，水用大口徑蝶閥仍應以橡膠閥座蝶閥為主。

　　4 給水排水管路系統蝶閥選型結語
　　新工藝及新材料的不斷出現，將提高蝶閥的結構性能，擴大蝶閥的使用范圍，并對蝶閥的設計和選用提出更新的要求。通常情況下，如果是水、空氣等溫度不高，且腐蝕性不強的介質，選用軟密封襯膠蝶閥為宜，軟密封蝶閥的密封材質以橡膠和聚四氟乙烯為主。三元乙丙橡膠密封的蝶閥，主要適用于水、空氣等普通介質，也可以用于略帶腐蝕性的介質；丁橡膠密封的蝶閥適用于油類介質；聚四氟乙烯密封的蝶閥適用于腐蝕性較強的酸堿類介質。