蝶閥是給水排水管路系統中的(de)一個重要裝置,随着工業技術的進步,對蝶閥的(de)結(jié)構及性能提出了不同的(de)要求。因此(cǐ),在設(shè)計及選用(yòng)時應根據工況(kuàng)條件,對其類型、材料和連接形式等做出合理的(de)選擇。
下面我廠技(jì)術人員對蝶閥設計應注意的流阻、強度(dù)、剛度和結(jié)構等問題(tí)進行了簡單的概述。希望對同行有所幫助。
一、結構
蝶閥的關閉件(蝶闆(pǎn)) 在介質中間, 設計時應考(kǎo)慮其對流(liú)阻的影響。
1、關于大口徑蝶閥蝶(dié)闆的結構, AWWA C504(美國給水工程協會(huì)标準) 規定, 蝶闆不應有(yǒu)橫向筋, 其厚度不得大于(yú)閥杆(gǎn)直徑的2125 倍。
2、蝶闆的迎水面和出水面應呈(chéng)流線型。
3、内部(bù)螺釘不能凸出在蝶闆外(wài)面, 以免增加迎水面積。
國外某公司生産的蝶閥為了減小流阻将蝶闆(pǎn)做成鐵餅形, 也有公司将小型(xíng)蝶閥(fá)蝶闆做得很(hěn)薄, 而(ér)水電管網上用的蝶閥在全開位置時蝶闆有導流件,都(dōu)是為了減小流阻。我國JB/ T 5317121999 标準也将國際标準ISO/ TC 153/ SC1GT 8237 的流阻和流量系(xì)數(表1) 列入其中, 這說明流阻是一個(gè)重要指(zhǐ)标。
二、橡膠密封圈
有時橡(xiàng)膠蝶閥(fá)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(fá)的密封圈應選用優(yōu)質的橡膠材(cái)料(liào)制造, 在壓制(zhì)成型時應遵守工藝規程(chéng), 不能任意提高硫化溫度(dù), 縮短時間(jiān), 否則(zé)容易造成密封圈老化和開裂。與橡膠密封圈配合(hé)的金屬(shǔ)密(mì)封面應有足夠的(de)寬度, 否則橡膠密封圈不易嵌入。另外, 閥體及蝶闆的形位公差(chà)、對稱度、精度(dù)、光潔度、密封(fēng)圈的壓彈量等也影響橡膠密封圈的使用壽命。
三、剛度
剛度是蝶閥設計中的重(zhòng)要問題, 它與蝶(dié)闆、閥軸及連接(jiē)等因(yīn)素有關。
1、閥軸尺寸(cùn) AWWA C504 中規定了閥軸尺寸。閥軸尺(chǐ)寸達不到要求, 可能出現剛度(dù)不夠, 反向密封洩漏, 開啟力矩大等現象(xiàng)。軸的剛度與1/EI 有(yǒu)關, 也就(jiù)是說要提高剛度減小變形問題應該從(cóng)提高EI 着手。E 是彈性模量, 一般(bān)鋼材差别不大, 選(xuǎn)用好的材料對剛度影響不大。I 是慣性矩,與軸的截(jié)面尺寸有關。閥軸的尺寸一般按扭合成計算, 它不僅與扭(niǔ)矩有關, 而且主要與彎矩有關,尤其大口徑蝶(dié)閥(fá)彎矩比扭矩大得(dé)多。
2、軸孔配合 AWWA C504 的(de)舊版本中規定, 蝶閥軸是一根直通的整軸。1980 版本以(yǐ)後,提出可以做成兩段短軸。AWWA C504 及GB12238 規定, 軸與孔的嵌入(rù)長度應為(wéi)115 d 。日本(běn)蝶閥軸向尺寸中閥體内邊緣與蝶闆支承端(duān)之間的間隙(C 值) 給出規定, 一般與口徑大小有關, 在25~45 mm 之間(jiān), 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(dié)闆結構 蝶闆(pǎn)結構形式與剛度有直接關系, 因此除平闆形外(wài)多做成鍋形或桁架形。總之是為了增大斷面(miàn)的慣性矩, 以提高剛度。
4、閥體結構 大口(kǒu)徑蝶閥閥(fá)體設計中也存(cún)在剛度問題。一般有圈筋和橫(héng)筋, 實際上橫筋隻是增加穩定性, 不宜太多, 主要是圈筋。如果能加∩形筋則對剛度更有利, 但(dàn)存(cún)在工藝性差的問題。
四、自潤滑軸承
蝶闆上所受(shòu)介質壓力(lì)大部或全部(反向(xiàng)) 是通過軸傳遞到軸承(chéng)上去的, 因此(cǐ)軸承起到非(fēi)常重要的作用。國外蝶閥有的轉動很輕巧, 小(xiǎo)口徑閥門一個手指都(dōu)能轉動, 而國産蝶閥有的轉動卻很(hěn)沉重, 這除了與同軸度(dù)、對稱(chēng)度、加工精度、光(guāng)潔度和填料的質量有關之外, 很重要的一個因素就是軸(zhóu)套材料的潤滑性。AWWA C504 标準提出, 閥體中安裝的軸套或軸承應屬(shǔ)于自潤滑材料, 軸套存在減磨潤滑問題, 不允許鏽蝕(shí)。沒有(yǒu)軸套, 即(jí)使閥軸是(shì)不鏽鋼(gāng), 閥體(tǐ)也有鏽蝕及膠合粘着問題。采用軸套還可(kě)以增加(jiā)剛性。
五、軸與(yǔ)蝶闆的(de)連接
小口(kǒu)徑蝶閥的軸與(yǔ)蝶闆采用鍵或花(huā)鍵(jiàn)連接為宜, 也可以采用多邊形軸連(lián)接或銷釘連接, 大口徑蝶(dié)閥的軸與蝶闆多采(cǎi)用鍵或錐銷等連接。目前軸與蝶(dié)闆采(cǎi)用銷連接的比較(jiào)多。在惡劣的工況條件下(xià)連接(jiē)銷有損壞現象, 這主要是由于制(zhì)造的原因, 其中吻(wěn)合精度不好, 銷子尺寸選擇不合适, 銷子硬度(dù)不夠或采用材料不合适(shì)等應(yīng)引起注意。大(dà)型蝶閥的軸與蝶闆(pǎn)可采用特殊的(de)方(fāng)法進行連接。
六、結構長度
蝶閥的結構長度向短系(xì)列(liè)發展, 但這樣的做(zuò)法要慎重(zhòng)。因為結構長度太短(duǎn)對強度有影響。國際(jì)标準對(duì)法蘭蝶閥短系列結構長(zhǎng)度做出(chū)了規定, 但是壓力(lì)較高的閥(fá)門結構(gòu)長度(dù)不宜改短, 否則會出問題,尤其是鑄鐵等脆性材料。