蝶阀设计与选用

1、文章编号:100225855(2005 0520039202作者简介:肖宁(1963- , 女, 讲师, 从事教学工作。蝶阀设计与选用肖宁(铁岭市师范高等专科学校, 辽宁铁岭112000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; 探讨中图分类号:TH 134文献标识码:AApproach to the designing and choosing of butterfly valvesXIAO Ning(Tieling Normal High Technological Academy

2、 , Tieling 112000, China Abstract :Proposes some standpoints and concerns about the selection of valve type , abstract the arti 2cle focuses on such issues as resistance , strength , rigidigy , and structure involved in the designing of butterfly valves.K ey w ords :butterfly valve ; design ; select

3、 and use ; discussion 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211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2125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

4、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 5317121999标准也将国际标准ISO/TC 153/SC1GT 8237的流阻和流量系数(表1 列入其中, 这说明流阻是一个重要指标。表1蝶阀的C (Kv 、K (值公称通径DNmm 公称压力PN /MPa 16C (Kv K (20125C (Kv K (10000003587000044212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优质的橡胶材料制造, 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

5、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。213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

6、, 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G B 12238规定, 轴与孔的嵌入长度应为115d 。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2545mm 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

7、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。214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

8、轴套还可以增加刚性。215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。216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

9、。3选用311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。312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

10、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

11、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。参考文献1杨源泉. 阀门设计手册M . 北京:机械工业出版社,1992. 2JB/T 5317121999, 蝶阀产品质量分等S . 3ANS/AWWA C504, 橡胶阀座蝶阀S .(收稿日期:2005102110文章编号:100225855(2005 0520041203曲柄阀门结构性能分析张雁洁(秦皇岛洪川实业有限公司秦皇岛市冶金高炉设备厂, 河北秦皇岛066004中图分类号:TH 134文献标识码:B 1概述曲柄阀门体积小、结构紧凑, 现场安装占用空间小, 相对投

12、资少, 适用于中小型钢铁厂高炉炼铁用热风炉系统, 作煤气切断阀、燃烧阀、冷风阀和烟道阀等。该阀门分、型两种结构, 型阀门属自密封阀门, 在阀板两侧设有上、下4个滚轮沿阀体两侧面导槽滚动。当阀板上、下运动时与阀体间摩擦力减小, 阀门在均压状态下使用。但该阀门结构较复杂, 使用、检修和维护不方便, 逐渐被型阀门所代替。2型阀工作原理型曲柄阀是在型的基础上改进的(图1 , 其技术参数见表1。该阀门由阀体、阀盖、阀板、曲柄和连杆等组成。与型阀门不同点是取消了阀板上的自密封系统。阀板的启闭由一套绞接的曲柄、连杆机构作平面运动来完成。阀体两侧面设有阀板上、下运动的轨道, 通常要延长至阀盖下部(图2 。该阀通过摇杆BC 作60°83°角的圆弧沿顺时针方向运动, 带动摆杆AB 摆动, 使阀板上、下作直线运动。在阀体两侧面设有导槽或导轨两种导向结构作者简介:张雁洁(1964- , 女, 工程师, 从事金属材料及热处 理方面的研究。11主轴21曲柄31摇杆41摆杆51导轨61阀板图1型曲柄阀表1曲柄阀主要技术