軟密封閘閥技術(shù)設(shè)計(jì)方案
上海申弘閥門有限公司
介紹了軟密封閘閥設(shè)計(jì)制造過(guò)程中常用的標(biāo)準(zhǔn)，論述了該閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料選擇和檢測(cè)要求。現(xiàn)有的閘閥在閥體、閥蓋及各部件均完好的情況下，僅僅是密封面稍有變形或腐蝕，閥門就小能使用。修復(fù)這蝗閥門非專、世廠不行，所以造成極大的浪費(fèi)。因l此使用單位希望的閘閥是：閥座、閥板密封面/易變形，耐腐蝕，易損的密封材料可換。閥板在啟閉時(shí)與密封面不要有磨擦或盡量減少磨
擦，這樣可以避免軟密封閘閥的種種不足。
解決閥座和閥板的密封匝腐蝕或變形后，閥板能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)牟壕o密封面以及與軟密封閘閥間壓
力自動(dòng)平衡的問(wèn)題，解決軟密封材料受磨擦而損壞密封面的問(wèn)題，由于該閘閥的密封套町換，大大的增長(zhǎng)閥門的使用。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。通徑d 50-中400mm，壓力2.5-4.OMPa小于200℃的各種常溫液體。
該閥為雙平行閘板閥，人口密封方式，入口閥板由密封套和卸力閥板組成為豐密封閘板。密封套與卸力閥板移動(dòng)但又不相連，管道壓力通過(guò)卸jJ If板、調(diào)平力臂傳遞給出口而的閥座，這樣將人幅度的提高軟密封面的結(jié)合力。閥板外面套有耐腐蝕橡膠密封套。軟密封材料在啟閉過(guò)程中，與閥座保持有一定的距離，使軟密封材科在無(wú)磨擦無(wú)折壓的環(huán)境中工作。密封套將管道中輸送的液體與閥芯內(nèi)的部件隔離，免受液體的借蝕和雜質(zhì)的陽(yáng)塞。此閘閥的密封材料更換非常方便，所以使用壽命是一般閘閥的。
軟密封閘閥因具有零泄漏、不易集渣(平底無(wú)凹槽) 、耐腐蝕(采用環(huán)氧涂層作為功能性防腐) 、互換性好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),在供水行業(yè)中得到推廣應(yīng)用。
軟密封閘閥常用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
公稱壓力從PN 6～25 ( PN25 國(guó)內(nèi)不常用) ,公稱尺寸從DN50～800 (國(guó)內(nèi)現(xiàn)在也有工廠生產(chǎn)DN 1000) 的軟密封閘閥各相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)產(chǎn)品要求有詳細(xì)描述, 但條款有區(qū)別。
(1) 閘板與閥桿螺母連接
軟密封閘閥的閘板與閥桿螺母連接有T 形螺母式和整體嵌入式2種結(jié)構(gòu)(圖1) 。T 形螺母式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 螺母與閘板有調(diào)整間隙, 可簡(jiǎn)化閘板制造工藝, 降低要求, 但使用, 會(huì)出現(xiàn)T 形螺母磨壞閘板橡膠層情況, 露出鐵芯而導(dǎo)致生銹。AWWA C509、AWWA C515此結(jié)構(gòu)。整體嵌入式結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 螺母與閘板無(wú)調(diào)整間隙, 閘板制造工藝復(fù)雜, 同時(shí)對(duì)各零件的加工和裝配精度要求高, 但結(jié)構(gòu)可靠, 不會(huì)出現(xiàn)橡膠層磨損情況。CJ/T 216標(biāo)準(zhǔn)采用此結(jié)構(gòu)。
(a) T形螺母結(jié)構(gòu) (b) 整體嵌入式結(jié)構(gòu)
圖1 閘板與閥桿螺母連接形式
AWWAC509、AWWAC515此結(jié)構(gòu)。整體嵌入式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，螺母與閘板無(wú)調(diào)整間隙，閘板制造工藝復(fù)雜，同時(shí)對(duì)各零件的加工和裝配精度要求高，但結(jié)構(gòu)可靠，不會(huì)出現(xiàn)橡膠層磨損情況。CJ/T216標(biāo)準(zhǔn)采用此結(jié)構(gòu)。
(2)涂層
涂層要求在相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中均有重點(diǎn)提及，同時(shí)國(guó)內(nèi)外有涂層標(biāo)準(zhǔn)作細(xì)化要求，可供參考(表2)。
(a)O形圈結(jié)構(gòu) (b)填料函結(jié)構(gòu)
圖2 閥桿密封
在歐盟各國(guó)，閥門靜電熱噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末，多采用閥門和裝置粉末噴涂高質(zhì)量防腐保護(hù)協(xié)會(huì)(GSK)))The GSK Quality Association for the Heavy Duty Corrosion Protection of Powder Coated Valves and Fittings)的5閥門和裝置高質(zhì)量粉末噴涂防腐質(zhì)量和測(cè)試要求6標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ216和CJ267中，也有相應(yīng)要求。
表2 涂層用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
閥桿密封(圖2)采用3道O形圈結(jié)構(gòu)，第3道O形圈可降低壓蓋處的壓力，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)管道在有介質(zhì)壓力的情況下更換上面2道密封圈(AW WA C509 4.4.6.3.3條提出，帶壓更換閥桿密封和填料是很危險(xiǎn)的，因此不這種做法)。與采用填料函結(jié)構(gòu)相比，O形圈密封結(jié)構(gòu)可以有效降低閥門的啟閉扭矩。在供水行業(yè)不采用填料函結(jié)構(gòu)型式，特別是在直埋式閘閥中，不允許使用，因?yàn)樘盍虾Y(jié)構(gòu)需要用向外滲水潤(rùn)滑，閥桿密封不能使用含石棉等的材料。O形圈密封結(jié)構(gòu)對(duì)閥桿的加工精度和表面粗糙度精度要求比填料結(jié)構(gòu)高，否則會(huì)出現(xiàn)切割O形圈情形。閥桿的梯形螺紋宜采用擠壓成型，表面硬度高，摩擦系數(shù)小。對(duì)橡膠材質(zhì)、工藝和性能的要求是必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，否則橡膠老化會(huì)影響閥門壽命，采用EPDM(三元乙丙橡膠)。閥桿限位設(shè)計(jì)成臺(tái)階式，須考慮便于第三道密封圈裝配，也可設(shè)計(jì)成組合式。
閘板密封主要有截止式和楔式兩種(圖3)。截止式在DN250以上規(guī)格采用較多，其特點(diǎn)是側(cè)面橡膠不起密封作用，在關(guān)閉過(guò)程中閘板側(cè)面橡膠不與閥體內(nèi)壁擠壓變形，僅在終關(guān)閉時(shí)橡膠發(fā)生變形而密封。在關(guān)閉過(guò)程中力矩小。對(duì)閥門的制造要求高，特別是對(duì)閥體密封面的鑄造工藝要求高，要求較高的尺寸精度和光潔度。楔式在DN200以下規(guī)格采用較多，其特點(diǎn)是側(cè)面橡膠起密封作用，在關(guān)閉過(guò)程中閘板側(cè)面橡膠閥體內(nèi)壁擠壓變形，進(jìn)而形成密封面，啟閉過(guò)程中力矩要比同規(guī)格截止閥原理的閥門大。對(duì)閥體的鑄造要求相對(duì)降低。兩種結(jié)構(gòu)在使用中并無(wú)明顯區(qū)別。
(a)截止式 (b)楔式圖3 閘板密封
閥體、閥蓋、閘板和骨架芯采用球墨鑄鐵，閥桿采用不銹鋼(一般可用馬氏體不銹鋼，要求較高時(shí)可采用奧氏體不銹鋼)，閥桿螺母采用強(qiáng)度高和耐磨性能好的銅合金，閘板和密封圈橡膠建議采用EPDM，也可采用NBR。直接與空氣或水接觸的標(biāo)準(zhǔn)件要求采用奧氏體不銹鋼，其余部位可用普通碳鋼。
閥門儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，對(duì)于需要特殊包裝以防護(hù)涂層的，建議采用聚氨酯泡沫作產(chǎn)品包裝防護(hù)和隔離。兩端裸露的法蘭孔應(yīng)設(shè)置端蓋，以防止污物進(jìn)入，同時(shí)防止陽(yáng)光或臭氧等加速橡膠密封件老化。
手動(dòng)閥小于等于DN500時(shí)，啟閉循環(huán)次數(shù)不少于500次，電動(dòng)閥不少于2500次。大于DN500時(shí)，啟閉循環(huán)次數(shù)酌減。閥門的操作性能和密封試驗(yàn)，都應(yīng)在規(guī)定的操作扭矩或操作力下進(jìn)行。除常規(guī)的強(qiáng)度、密封、操作功能、尺寸、材料、低壓試驗(yàn)等檢測(cè)項(xiàng)目外，還須檢測(cè)防護(hù)性的環(huán)氧涂層。當(dāng)閥門用于飲用水時(shí)，還須進(jìn)行衛(wèi)生評(píng)價(jià)或第三方認(rèn)證。
國(guó)內(nèi)軟密封閘閥制造企業(yè)可分三類。*類是傳統(tǒng)閘閥制造企業(yè)，以國(guó)內(nèi)銷售為主，兼顧國(guó)外市場(chǎng)，主要以幾個(gè)老品牌為主。第二類是給國(guó)外貼牌代工的企業(yè)，產(chǎn)品以國(guó)外銷售為主，兼顧國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。第三類是國(guó)外公司在中國(guó)設(shè)立的制造工廠，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在國(guó)外，國(guó)內(nèi)以生產(chǎn)為主，產(chǎn)品納入其銷售網(wǎng)絡(luò)。
供水企業(yè)作為閥門的主要用戶，在管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型中已逐步采用軟密封閘閥。由于軟密封閘閥使用壽命長(zhǎng)，在此基礎(chǔ)上衍生出直埋式閘閥等產(chǎn)品，其連接方式也多樣化，除傳統(tǒng)的法蘭連接外，有溝槽式和承插式等，滿足不同使用需要。
軟密封閘閥產(chǎn)品有國(guó)內(nèi)認(rèn)證和認(rèn)證2種方式，外資品牌和出口產(chǎn)品一般需要認(rèn)證，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)暫無(wú)此需求。
CJ/T216中規(guī)定，當(dāng)軟密封閘閥用于飲用水時(shí)，需符合GB/T172195生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)6規(guī)定，需要有衛(wèi)生部門的涉水產(chǎn)品衛(wèi)生行政許可。
在國(guó)外，軟密封閘閥普遍采用在通用的行業(yè)協(xié)會(huì)的第三方認(rèn)證方式。常見(jiàn)的認(rèn)證有WRAS(Water Research A dvisory Scheme)))水務(wù)法規(guī)咨詢計(jì)劃，英國(guó)WRc-NSF管理和頒發(fā)的英國(guó)飲用水安全方面的認(rèn)證)、WATER MARK(澳大利亞水管工程產(chǎn)品鑒證標(biāo)志，管道產(chǎn)品的認(rèn)證要求與管道和排水系統(tǒng)的"危險(xiǎn)"有關(guān)，劃分到兩種級(jí)別，高危險(xiǎn)產(chǎn)品的審核方案為(Water Mark level1)，低危險(xiǎn)產(chǎn)品的型式測(cè)試為(Water Mark level2)，軟密封閥門按level1審核))和DVGW(German Technical and scientific asso citation for Gas and Water)))德國(guó)水氣專業(yè)協(xié)會(huì)-科技協(xié)會(huì)，主管測(cè)試和認(rèn)證所有接到公用供水管路上產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)按DVGWW347(結(jié)合牢度)或W270(微生物))。
軟密封閘閥的發(fā)展還有待規(guī)范。與外資品牌相比，國(guó)內(nèi)企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造規(guī)范，檢測(cè)手段日趨完備，但兩者在設(shè)計(jì)、管理、檢測(cè)要求方面還有很大差距。所以選擇產(chǎn)品時(shí)技術(shù)協(xié)議要詳細(xì)，供貨須提供樣品、涂層檢測(cè)證明和第三方認(rèn)證證明等相關(guān)資料。國(guó)內(nèi)企業(yè)與外資企業(yè)需加強(qiáng)技術(shù)交流、技術(shù)合作，特別是交流，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)、管理，以保證產(chǎn)品的品質(zhì)與合理利潤(rùn)。與本文相關(guān)的論文有;中國(guó)閥門產(chǎn)值遞增
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