汪小峰,雷鵬,馮立斌
(英諾威閥業(yè)有限公司,安徽 銅陵 244121)
高性能蝶閥的設(shè)計
汪小峰,雷鵬,馮立斌
(英諾威閥業(yè)有限公司,安徽 銅陵 244121)
介紹高性能蝶閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點及性能,論述了高性能蝶閥的性能參數(shù)及閥門主要零部件的材料選用。
高性能蝶閥;雙向密封;設(shè)計
蝶閥是與管道設(shè)備連接的一個控制元件,廣泛適用于市政水處理、工業(yè)水處理、輸配水管線、泵站、大壩等工業(yè)管道上作截斷或調(diào)節(jié)介質(zhì)流量用。目前傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的蝶閥扭矩比較大,相對應(yīng)的驅(qū)動裝置選型也大;蝶板與閥軸之間采用圓錐銷連接傳動,圓錐銷貫穿閥軸,需加大閥軸直徑以增加其強(qiáng)度,當(dāng)?shù)迮c閥軸需要解體時,圓錐銷難拆卸;只能實現(xiàn)單向密封,要實現(xiàn)雙向密封,只能增加閥軸的直徑、增強(qiáng)蝶板的強(qiáng)度,這個過程中增加了生產(chǎn)成本。高性能蝶閥很好的解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥的諸多問題,具有結(jié)構(gòu)簡單、啟閉扭矩小、安裝拆卸方便、可實現(xiàn)雙向密封的特點。
高性能蝶閥(圖1)主要由閥體、蝶板、閥軸、密封圈、調(diào)節(jié)壓板、復(fù)合軸承、調(diào)整墊、閥蓋、驅(qū)動裝置等組成。蝶板與閥軸采用平鍵連接,驅(qū)動裝置帶動閥軸90°旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)蝶板的啟閉。蝶閥主體部件閥體、蝶板采用球墨鑄鐵材料,表面靜電噴涂無毒環(huán)氧樹脂粉末,確保耐腐蝕無污染,密封圈采用EPDM材質(zhì)。
圖1 高性能蝶閥
結(jié)構(gòu)特點(圖2),閥體驅(qū)動裝置連接側(cè)、端蓋連接側(cè)為完全對稱式結(jié)構(gòu)設(shè)計,承壓后閥體受力均勻,不會產(chǎn)生局部應(yīng)力突變;同時驅(qū)動裝置也可以安裝于端蓋連接側(cè),閥門所有部件不發(fā)生變化的情況下,完美適應(yīng)國外客戶驅(qū)動裝置順開逆關(guān)的要求。在閥體驅(qū)動裝置連接側(cè)銑加工一凹槽,防止軸封不嚴(yán)時介質(zhì)外漏進(jìn)入驅(qū)動裝置造成損壞。閥體密封座有別于傳統(tǒng)可拆卸式結(jié)構(gòu),密封座采用冷堆焊工藝直接焊接于閥體上,結(jié)構(gòu)簡單,加工方便。
圖2 閥體結(jié)構(gòu)形式
結(jié)構(gòu)特點(圖3),蝶板結(jié)構(gòu)通常有平板式、龜背式、桁架式三種結(jié)構(gòu)類型。通過ANSYS應(yīng)力分析及流體力學(xué)計算選擇合適的蝶板結(jié)構(gòu)類型。最終通過分析計算,高性能蝶閥口徑≤DN600采用龜背式結(jié)構(gòu),口徑>DN600采用桁架式結(jié)構(gòu)。
圖3 蝶板結(jié)構(gòu)形式
結(jié)構(gòu)特點(圖4),閥軸與蝶板之間采用平鍵連接,傳遞扭矩大,兩個緊定螺釘穿過蝶板上的螺紋孔固定平鍵,使蝶板傳動更平穩(wěn)。平鍵一端用壓圈與墊片Ⅰ組合密封,另一端用蓋板與墊片Ⅱ組合密封,再加上螺紋孔外部用熱融槍膠棒密封,可有效防止蝶板與閥軸接觸面有介質(zhì)進(jìn)入產(chǎn)生腐蝕,便于蝶板與閥軸之間的拆卸。
結(jié)構(gòu)特點(圖5),閥體密封座較寬,采用全弧度導(dǎo)入式設(shè)計,密封圈為舌形截面,與閥體密封座配合部位為圓弧形,密封圈在蝶板啟閉過程中均是平滑的脫開或進(jìn)入閥體密封座,在此過程中不存在卡阻,滑動摩擦系數(shù)較低,能有效降低閥門啟閉扭矩,同時延長密封圈使用壽命。
圖4 蝶板與閥軸連接處結(jié)構(gòu)形式
圖5 密封圈與閥體密封座處結(jié)構(gòu)形式
結(jié)構(gòu)特點(圖6),高性能蝶閥正向密封與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥一致,但反向密封卻有別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥。調(diào)節(jié)壓板與蝶板的內(nèi)孔定位處擠壓O形圈Ⅰ,沉頭螺釘與調(diào)節(jié)壓板的安裝孔處擠壓O形圈Ⅱ,這兩處O形圈受擠壓密封后,反向介質(zhì)壓力全部作用于調(diào)節(jié)壓板上,這個力傳遞給密封圈,密封圈的材質(zhì)是橡膠,受力后會擠壓變形,密封圈的三面分別被調(diào)節(jié)壓板、蝶板包圍,只能向閥體密封座方向擠壓,增加了密封圈與閥體密座之間的密封過盈量,從而保證反向密封,壓力越高,密封效果越好。
圖6 反向密封結(jié)構(gòu)形式
(1)通過試驗驗證,PN10高性能蝶閥的試壓性能見表1。
表1 PN10高性能蝶閥的試壓性能參數(shù)
(2)通過試驗驗證,PN10高性能蝶閥的部分扭矩見表2。
表2 PN10高性能蝶閥的部分扭矩
高性能蝶閥主要零部件材料見表3。
表3 蝶閥主要零部件材料選擇
高性能蝶閥通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計,有效降低閥門的扭矩及制造成本,提高蝶閥市場競爭力。由于其具備結(jié)構(gòu)簡單、啟閉扭矩小、安裝拆卸方便、可實現(xiàn)雙向密封的特點,可替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥產(chǎn)品。
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TH134
A
1671-0711(2017)10(下)-0132-03