双密封衬胶蝶板蝶阀的设计与安装

发布时间:2011-06-16  点击数:1946

    目前,广泛应用于市政、石油、化工和轻工等给排水系统中的蝶阀蝶板常采用铸铁件,由于蝶板长期暴露于空气及水等介质中腐蚀严重、污染环境。同时,调节阀所采用的阀杆贯穿整个蝶板,流通面积小、扭矩偏大,加之阀门中的零件较多造成维修困难。因此设计了蝶板包覆橡胶蝶阀,提高了阀门的综合使用性能。

一、结构及工作原理

    蝶板包覆橡胶蝶阀采用单偏心软密封结构(图1),设有上、下两段式阀杆,无阀盖。蝶板表面包有密封胶层,密封面设计成M形,使得蝶板与阀座之间形成了双密封,在M形胶槽中将存有空气,这样密封效果更好。

    开启阀门时,用扳手逆时针转动主阀杆上端,使蝶板与法兰面垂直。关闭阀门时,用扳手顺时针转动主阀杆上端,使蝶板与法兰面平行。

二、设计计算

   1、阀体壁厚

    蝶板包覆橡胶蝶阀的阀体最小壁厚采用ASMEB16.34附录中壁厚的计算公式进行计算。

    2、阀杆力矩

    阀杆力矩采用下式计算(图2)。

    MD=MM+MT+Mj+Md

    式中MD--蝶阀阀杆力矩,N·mm
    MM--密封面间摩擦力矩,N·mm
   

    qM--密封面必需比压,MPa
    R--蝶板密封面半径,mm
    bM--密封面的接触宽度,mm
    fM--密封面间的摩擦系数(对于橡胶为0.8~1.0)
    h--阀杆与蝶板中心的偏心距,mm
    MT--密封填料的摩擦力矩(由于阀杆采用O形圈密封可忽略不计),N·mm
    Mj--静水力矩,N·mm
    Md--动水力矩,N·mm

    3、蝶板厚度

    蝶板厚度(图3)为

   

    式中b--蝶板最大厚度,mm
    D--蝶阀流道直径(一般6/D=0.15~0.25),mm
    H--最大静压水头(水击升压介质),m
    H=100(p+Δp)
    p--设计压力(常取p=PN),MPa
    Δp--蝶阀快速关闭时,在管路中产生的水击升压值,MPa

   

    V--介质流速(查表),m/h
    t--蝶板从全开到全关所经历的时间(查表选择),s

   4、蝶板强度

    蝶板A-A断面(图3)的强度校核公式为

   

    式中σWA--验证A-A断面上的弯应力,MPa
    MA--A-A断面上的弯矩,N·mm
    MA=0.113pD13
    D1--蝶板外径,mm
    WA--A-A断面的抗弯断面系数,mm3

   

    JA—A-A断面的惯性矩(查表或计算),mm4

    若A-A断面的实际弯应力σWA<[σWA],则蝶板设计合理,[σWA]为材料许用弯应力。

    蝶板B-B断面(图3)的强度校核,根据阀门采用上下两段式阀杆支撑,蝶板变形量很小的特点分析,可以满足工况需要。

三、性能

    由于蝶板包覆橡胶的密封面为M形,使之与阀体密封面接触时,形成了双重密封,有效地解决了阀门启闭过程中密封面磨损的问题,延长了使用寿命。该阀采用的上、下两段式阀杆及单偏心结构,增加了阀门的流通面积,水头损失及操作扭矩比同规格的普通蝶阀小。

    蝶板整体包胶,不污染水质,又保护了蝶板,特别适用于食品和饮料行业。阀杆与蝶板的连接采用了内螺纹圆柱销,销的端面又灌以液态密封胶,在实际使用中拆卸维修方便,生产成本较低。

四、装配

    该蝶阀装配时,所有的部件需用煤油清洗。先将蝶板移至阀体内,在主、副阀杆表面涂上硅脂,安装轴用挡圈和O形圈,与蝶板的内孔相连接。用橡皮锤轻敲蝶板,使其完全嵌入阀体,再配上内螺纹圆柱销,待试水压完成后,在销的上端注入液态密封胶。

五、结论

    蝶板包覆橡胶蝶阀设计的关键在于上、下阀杆、阀体和蝶板的强度计算,以及阀体、蝶板、阀杆、销等零件的合理选材和热处理。该阀扭矩小,整个蝶板表面包有密封胶层,密封性能好,不污染环境,拆卸维修非常方便。驱动方式有扳手式、蜗轮式、电动式以及气动式等,是一种适应范围广泛的阀门。