陳華妹

（南京建寧工程造價咨詢有限公司，江蘇 南京 211100）

兩階段止回閥的研制

Development of the two-stage check valve

陳華妹

（南京建寧工程造價咨詢有限公司，江蘇 南京 211100）

本文介紹了工程用兩階段止回閥的主要性能參數(shù)，結(jié)構(gòu)特點及其主要零部件的材質(zhì)，詳細(xì)敘述了其設(shè)計計算方法、流程，論述了制造及試驗要求。

兩階段；止回閥；微阻緩閉

1 概述

兩階段止回閥顧名思義是一種防止介質(zhì)倒流的控制裝置，其作用是只允許管道中的流體向某一方向，即正向流動。當(dāng)正向流動出現(xiàn)阻礙而中斷時，止回閥可及時關(guān)閉以防止倒流。一般安裝在泵或風(fēng)機(jī)的出口，用來保護(hù)泵或風(fēng)機(jī)，防止發(fā)生停電或設(shè)備故障而泵或風(fēng)機(jī)突然停止運轉(zhuǎn)時，由于介質(zhì)倒流導(dǎo)致泵或風(fēng)機(jī)的快速反轉(zhuǎn)而破壞失效，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。通常止回閥是自動閥，即靠介質(zhì)的壓力來啟閉閥門，不需外部動力驅(qū)動裝置。

2 主要性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點及工作原理

2.1 主要性能參數(shù)

止回閥型號：H44X-10Q

工作壓力：0.65 MPa

設(shè)計壓力：0.90 MPa

壓力等級：1.0 MPa

密封試驗壓力： 0.99 MPa

強度試驗壓力： 1.35 MPa

輸送介質(zhì)： 水

介質(zhì)溫度： 0~50 ℃

設(shè)計流速：0~3 m/s

設(shè)計流量： 0~5 500 m3/h

閥體長度：550 mm

安裝方式： 橫管

密封方式： 橡膠密封

緩開時間：取決于閥前壓力和流量

緩閉時間： 1~60 s可調(diào)

快關(guān)時間： ≤2 s

水錘峰值：≤1.5倍水泵出口額定壓力

水泵最高反轉(zhuǎn)速度：≤1.5倍水泵額定轉(zhuǎn)速

2.2 結(jié)構(gòu)特點

兩階段止回閥為橡膠密封蝶形止回閥，在管路系統(tǒng)中具有截流止回功能，閥門關(guān)閉可實現(xiàn)兩階段關(guān)閉，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)關(guān)閉速度，分級式阻尼油缸可實現(xiàn)緩閉功能，并可有效消除水錘，保證系統(tǒng)安全。采用蝶形止回閥結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕，占地空間小，便于現(xiàn)場安裝布置。設(shè)備輪廓以外1 m處，噪聲水平小于80 dB。

兩階段止回閥主要由緩閉油缸部件、蝶閥和重錘部件三部分組成。如圖1所示。

緩閉油缸部件主要由緩閉油缸、油缸支架和曲柄組成。緩閉油缸通過銷軸固定在油缸支架的中間，曲柄通過導(dǎo)向銷與活塞連桿連接在一起。

蝶閥本體為雙偏心橡膠密封蝶閥結(jié)構(gòu)，一個偏心為閥門密封面相對于閥體中心的偏心A，另一個偏心為閥桿相對于閥體中心的偏心B。

閥門本體主要由閥體、蝶板、上閥軸、下閥軸、軸承、端蓋軸承等組成，如圖1所示。閥門由液動裝置驅(qū)動閥軸，帶動蝶板旋轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)蝶閥的啟閉；閥軸順時針旋轉(zhuǎn)，閥門關(guān)閉，逆時針旋轉(zhuǎn)，閥門開啟。閥門的開關(guān)位置出廠時已調(diào)定；通過壓板上的調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)密封過盈量的大小和密封程度，密封可靠；更換密封圈時，不必將閥門解體拆開即可更換。也可不必從管道上拆下閥門即可更換密封圈。

閥門的密封結(jié)構(gòu)為雙偏心橡膠密封結(jié)構(gòu)，如放大圖1所示；采用對開圓環(huán)結(jié)構(gòu)，起到止推軸承的作用；軸承選用自潤滑型軸承，并在軸承內(nèi)設(shè)置O形圈，保證閥軸的密封。閥門的緩沖油缸具有一個封閉的內(nèi)循環(huán)通道，能有效防止外界雜質(zhì)進(jìn)入，并保證油缸系統(tǒng)的密封。雙偏心橡膠密封蝶閥具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好、維修方便的特點，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，蝶板上的橡膠密封圈通過密封圈壓板和壓板螺釘固定在蝶板上，橡膠密封圈可在蝶閥安裝后可在閥內(nèi)部進(jìn)行調(diào)整和更換，有利于用戶的維護(hù)保養(yǎng)。

密封圈采用“T”型截面，可以通過調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)密封圈的壓緊程度，來獲得最佳密封效果。密封圈壓板螺釘增加外舌止動墊圈，閥座采用1 Cr18Ni9Ti不銹鋼，并設(shè)有一道O形圈，保證閥座處的密封性，閥座可更換，利于用戶保養(yǎng)，降低成本。密封圈采用EPDM材質(zhì)，材質(zhì)滿足Cu2+≤8 PPM，橡膠含蠟量不超過碳?xì)浞肿拥?.5%，使用壽命為5年。

閥門為兩階段關(guān)閉，第一階段為快關(guān)階段，關(guān)閉角度約60°，關(guān)閉時間通過節(jié)流閥及重錘進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二階段為慢關(guān)緩沖階段，關(guān)閉角度約為20°，可通過調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 工作原理

正常閥門工作時，蝶板在介質(zhì)的作用下開啟，蝶板帶動閥軸一同轉(zhuǎn)動，閥桿帶動曲柄轉(zhuǎn)動，其端部的銷軸帶動活塞桿運動，使活塞在緩閉油缸內(nèi)移動。油缸無桿腔的油通過單向閥流向有桿腔，蝶板在水流作用下達(dá)到平衡位置，閥門完成開啟過程。

當(dāng)泵停止運轉(zhuǎn)時，介質(zhì)壓力逐漸降低，蝶板在偏心力矩的作用下旋轉(zhuǎn)，并將快速關(guān)閉，此時不受油缸阻尼，關(guān)閉時間可由節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時，通過調(diào)節(jié)重錘的重量，也可以調(diào)節(jié)快關(guān)時間，滿足規(guī)格書快關(guān)時間≤2 s的要求。

當(dāng)閥門關(guān)閉到20°時，油缸回路進(jìn)入低速級，此時受油缸阻尼，閥門進(jìn)入慢關(guān)階段，直至閥門關(guān)閉，通過調(diào)節(jié)螺桿對慢關(guān)時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足規(guī)格書慢關(guān)時間1~60 s可調(diào)的要求。

阻尼油缸具有一個封閉的內(nèi)循環(huán)通道，能有效防止外界雜質(zhì)進(jìn)入，并保證油缸系統(tǒng)的密封。

圖1 閥門總體結(jié)構(gòu)

3 材料的選擇

材料采用GB的材料。

密封圈和O形圈等非金屬材料均符合工程40年累積輻照劑量1X105Gy的要求。橡膠膠料采用上海橡膠制品研究所專配三元乙丙膠或氟橡膠制成，該材料具有良好的抗輻照性能和綜合機(jī)械性能。

材料的選擇如下：

閥體： QT450

蝶板：QT450

閥軸：2Cr13

閥桿： 2Cr13

閥座：1Cr18Ni9Ti

軸承： ZCuAl10Fe3Ⅱ

止水密封圈：EPDM

閥座密封面：1Cr18Ni9Ti

活塞缸： 45

控制頂桿：2Cr13

支架： Q235-B

配對法蘭： Q235-B

4 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

ASME B16.34—2004 法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門

GB150—1998 鋼制壓力容器

GB/T1220—1992 不銹鋼棒

GB/T5677—2007 鋼制件射線照相檢測

GB/T9113—2000 整體鋼制管法蘭

GB/T9115—2000 對焊鋼制管法蘭

GB/T12229—2005 通用閥門碳素鋼鑄件技術(shù)條件

GB/T12238—2008 法蘭和對夾連接彈性密封蝶閥

5 結(jié)語

通過對兩階段止回閥結(jié)構(gòu)、控制方式、相關(guān)計算等的介紹，用戶可根據(jù)工藝系統(tǒng)的要求選擇不同類型的止回閥滿足現(xiàn)場的使用要求，同時也可作為閥門設(shè)計的參考。

[1] 陸培文. 實用閥門設(shè)計手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

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[3] 許福玲，陳堯明. 液壓與氣壓傳動. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

2004，7.

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圖1 樣品的掃描電鏡照片

參考文獻(xiàn)：

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TH134

1009-797X(2015)24-0026-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.009

陳華妹（1981-），女，機(jī)械工程師，學(xué)士學(xué)位 ，研究方向為招標(biāo)、造價。

2015-11-04