弹性阀座闸阀的闸板密封结构分析

文章编号: 1005) 0329( 2004) 04) 0036 ) 02 弹性阀座闸阀的闸板密封结构分析 陈江山,徐林生,侯 艳 (安徽省白湖阀门厂有限公司, 安徽庐江 231508) 摘 要: 对弹性阀座闸阀的闸板密封结构进行了分析研究,阐述了其结构特点及实际应用情况, 并对单密封闸板和双 密封闸板的结构特点、密封特点以及制造特点进行了比较。 关键词: 弹性阀座闸阀; 闸板;密封; 结构 中图分类号: TE97413 文献标识码 : B Research of Sealing Structure of Resilient Seated Gate Valve. s Gate CHEN Jiang- shan, XU Lin- sheng,HOU Yan ( Anhui Baihu Valve Works Co. , Ltd. , Lujiang 231508, China) Abstract: The research of the sealing structure of resilient seated gate valve. s gate is introduced, the structural characteristics and the actual application situations of resilient gate are discussed, a comparison between the characteristics of single- sealing gate and double sealing gate is made as well. Key words: resilient seated gate valve; gate; seal; structure 1 概述 弹性阀座闸阀是普通中、低压阀门的更新换 代产品,被称为/绿色环保0产品,世界上许多国家 和地区在饮用水, 给排水, 废、污水处理中得到广 泛应用。弹性阀座闸阀的核心零部件主要有阀 体、阀盖、阀杆以及闸板等,阀体、阀盖均采用精密 铸造,并整体喷塑,闸板采用球铁件外全覆无毒丁 晴橡胶(NBR或EPDM)制作而成。整个阀门的密 封主要依靠橡胶闸板与铸件接触, 通过橡胶因受 力而产生的压缩变形达到密封效果,密封可靠,可 达到零渗漏,且磨擦系数很小,磨损小, 阀门在启 闭时力矩小,操作轻便,使用寿命长,无污染、耐腐 蚀。其结构如图 1所示。 2 闸板的工作参数和 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 参数 弹性阀座闸阀闸板的工作压力: 1. 6MPa, 适 用温度 [ 80 e ,适用介质:水。其工艺参数如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 所示。 图 1 弹性阀座闸阀结构形式 收稿日期: 2003 ) 12 ) 08 36 FLUID MACHINERY Vol132,No14, 2004 表 1 闸板橡胶工艺参数 项 目 数 值 拉伸强度(MPa) 17. 5 扯断伸长率( %) 350 300%定伸强度(MPa) 15. 5 硬度(邵尔 A) , 度 75? 3 压缩永久变形( % ) 21 粘合强度(kN/ m) 8. 0 弹性阀座闸阀闸板的包覆橡胶密封面厚度一 般是小口径(DN50~ DN300)的为 5~ 10mm, 大口 径(DN400~ DN600)的为 15~ 20mm; 非密封厚度 为2~ 4mm。橡胶的压缩比控制在 15% ~ 20%左 右。橡胶闸板材质卫生性能必须符合 GB/ T17219 ) 985生活饮用水输配水设备及防护材料 的安全性 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 6的要求,并获得省级卫生行政 部门的卫生许可证。 3 闸板密封结构分析 311 与普通硬密封闸阀的区别 弹性阀座闸阀同普通硬密封闸阀在密封机理 上存在着本质区别, 普通硬密封闸阀主要靠闸板 与阀体的两个金加工金属平面接触磨擦,达到一 定的密封比压时才密封, 且有一定的摩损量, 而弹 性阀座闸阀靠的是橡胶闸板与阀体内腔(不加工 面)的压缩变形达到密封, 不是平面密封,而是一 个曲面密封。普通硬密封闸阀阀体底部有铸造凹 槽,闸板底部随着密封面导向进入凹槽逐渐达到 密封效果。弹性阀座闸阀是包胶闸板的橡胶与阀 体内腔充分接触,受力挤压变形达到密封,阀体底 部为直通型,减小了流阻和水头损失,并无沉淀物 产生,减少了污染及阀门关闭困难等现象。 312 密封结构分析 31211 弹性阀座闸阀闸板从结构上主要有两种: (1)单密封橡胶闸板底部密封处只有一单面 与阀体部分相接触, 如图 2所示; (2)双密封橡胶闸板底部密封处有两个面与 阀体部分相接触,如图 3所示。 31212 单密封闸板与双密封闸板结构特点比较 (1)由于阀杆螺母的安装位置不同,单密封闸 板的 F面低于上密封面,双密封闸板的 F 面高于 上密封面, 这样 H单< H双 ,同时, 阀门的提升高度 减小使阀门的整体高度降低; 图 2 单密封闸板结构 图 3 双密封闸板结构 (2)由于单密封闸板的密封面又起导向作用, 双密封闸板的两边有导轨筋, 这样 L单< L双, 因此 阀体中口的长轴方向尺寸单面密封阀体要小于双 面密封,使单密封阀门结构紧凑; (3)双密封闸板的下宽度 B双一般是单密封 闸板宽度B单的 3倍左右。 由于以上原因,使得单密封闸板重量比双密 封闸板的减少 30%, 同时由于闸板表面积减小, 使得包覆橡胶重量减少 25% ~ 30%, 阀门整体重 量及成本均大幅度下降。 31213 单密封闸板与双密封闸板的密封特点比 较 (1)由于闸板下宽度的不同,单密封闸板的密 封面面积约为双密封闸板的密封面的 67% ,这样 在达到同样的密封比压时,单密封阀门需加入的 外界力小,即在同样的扭矩作用下,单密封阀门比 双密封阀门容易密封。 (2)双密封闸板由于有两个密封副,这样在一 个密封副损坏的情况下,另一个密封副仍起密封 作用,而单密封闸板做不到这一点,所以双密封闸 板的密封保险系数大。 (下转第28页) 372004年第 32卷第 4期 流 体 机 械 将式(3)代入式(9) ,整理得: uk= 1 18 ( Qc- Qk) d 2 L uH 2 r - 1 6PL ( 1- n) @ kQcd3ueC2ar - 2n- C1r - m ( 10) 式中 uk ) ) ) 考虑马格纳斯力后液滴的沉降速 度, m/ s Qc ) ) ) 连续相密度, kg/ m3 Qk ) ) ) 分散相密度, kg/ m3 d ) ) ) 分散相液滴直径, m L) ) ) 连续相粘度, Pa#s 上式即为考虑了马格纳斯力后液滴向分散相 富集区的沉降速度。 4 结语 (1)对旋流场中分散相液滴所受的剪切应力 进行了深入分析,分析结果表明:粘性剪切力是由 旋流场中的角速度梯度产生的, 而不是切向速度 梯度产生的,粘性剪切应力使液滴产生变形, 增加 液滴聚积的机会,雷诺剪应力使液滴产生破碎。 (2)对马格纳斯力产生的原因进行了较为详 细的分析, 从理论上较为准确地推导出了旋流场 中分散相液滴的旋转角速度和马格纳斯力的计算 公式。 参考文献: [1] 徐继润 1 水力旋流器流场理论[ M] . 科学出版社, 19981 [ 2] 孔珑1 工程流体力学[ M] .水利电力出版社, 19901 [ 3] 舒朝晖,刘根凡,陈文梅, 等1 用于油水分离的水力 旋流器中液滴破碎研究进展[ J] . 流体机械, 2002, 30 ( 7) : 29-321 [ 4] 邓志安.剪切流场中颗粒的受力特性 [ J] .石油化工 设备 , 2001, 30( 6) : 22-251 [ 5] Listewnik J. Some factors influencing the performance of de-oiling hydrocyclones for marine applications [ A] 12nd International Conference on Hydrocyclone [ C] . Bath, England, 1984. 作者简介:蒋建忠( 1972-) ,男,硕士, 主要从事过滤与分离理 论及设备方面的研究工作, 通讯地址: 214063江苏无锡市梁溪路 100号江南大学 180信箱。 (上接第 37页) (3)如图 2, 3所示,由于弹性阀座闸阀闸板底 部无固定, 所以 A 点的限位位置高度非常重要, 一般A点高于闸板底部 25% ~ 33%公称通径左 右才不会导致阀门在试压时, 闸板底部产生位移。 这样单密封闸板的倾角 A单> A双。当闸板向下压 缩时, 如果闸板底部的橡胶压缩量控制为 Cmm 时,则 G面的橡胶压缩量为 CsinA, 因此单密封闸 板的 G面橡胶压缩量大,密封性能好。 31214 单密封闸板与双密封闸板制造特点比较 由于双密封闸板的两道密封面位于两侧, 而 橡胶模分型面在中间, 这样产品在起模过程中相 当困难,不易取出,容易产生废品。若将模具设计 成活块结构,又将增加模具的制作难度及产品的 制造难度。同时,由于闸板表面的增加,对硫化机 的压力等级又提高了要求。而单密封闸板则不存 在这些问题。 4 实际应用 我们公司经过反复试制和比较,按上述各项 密封参数并将公称通径为 300以上的阀门设计为 单密封形式, 公称通径为 50~ 300的阀门设计为 双密封形式。产品投放市场以来, 未出现密封质 量问题,用户对我公司产品评价较高。该系列产 品于 2003年元月通过省级新产品鉴定,属国内领 先水平。由于弹性阀座闸阀现无国家产品生产标 准,全国阀门行业标准化委员会拟委托组织有关 单位共同制定该产品标准,有利于将该系列产品 更好地推向国内、国际市场。 参考文献: [ 1] 杨源泉1 阀门设计手册[ M ]1 北京: 机械工业出版 社, 19921 [ 2] ANSI/ AWWA C509- 1994, 供水和排水系统弹性阀座 闸阀[ S]1 作者简介:陈江山( 1968-) ,男,工程师, 从事阀门设计及新产 品开发工作,通讯地址: 231508安徽庐江县白湖阀门厂有限公司 技术开发公司。 28 FLUID MACHINERY Vol132,No14, 2004