“m”型蝶阀的设计

     概述

　　目前, 广泛应用于市政、石油、化工、轻工等给排水工业领域中蝶阀的种类很多, 有中心线型、有单偏心、双偏心、甚至还有三偏心, 但它们都有一个共同的特点: 通常都有阀盖, 而且由于蝶板是铸铁件, 长期暴露于空气、水等介质中, {TodayHot}腐蚀严重, 污染环境, 同时阀门所采用的阀杆是贯穿整个蝶板, 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。“M”型蝶阀是新型独特阀门, 它完全克服了现有蝶阀行业的一些技术性不足, 综合提高了阀门的使用性能。

　　二、结构及工作原理

　　“M”型蝶阀结构简单, 它是一种单偏心软密封蝶阀, 设有上下两段式阀杆, 蝶板表面包有密封胶层, 在蝶板两端的密封面上设计成“M”形, 这样就使得蝶板与阀体之间形成了双密封, 在“M”形胶层之间会密封上一段空气, 这样密封效果会更好。该阀主要由阀体、上下阀杆、全包胶阀板、内螺纹圆柱销等零件组成。其结构见图1。　　开启阀门时, 用扳手逆时针缓缓转动主阀杆上部的方榫, 使蝶板与法兰面垂直, 关闭阀门时, 用扳手顺时针缓缓转动主阀杆上部的方榫, 使蝶板与法兰面平行。

　　三、装配方法

　　装配时, 用煤油清洗所有的部件, 先将蝶板移至阀体内, 在主、副阀杆{HotTag}表面涂上硅脂, 安装好挡圈2 和“O”形密封圈4 , 使之与蝶板的内孔相连接, 再用橡皮锤轻敲蝶板, 使之完全嵌入阀体, 再配上内螺纹圆柱销5 , 待试水完成后, 在销的上端注入液态密封胶。

　　

　　四、性能

　　“M”型蝶阀在蝶板两端的密封面上设计成“M”形(详见图1 中放大图) , 使之与阀体密封时, 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, 使用寿命长, 加之该阀采用上、下两段式阀杆, 单偏心结构, 增加了阀门的流通面积, 水头损失及操作扭矩要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、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极为方便, 生产成本也较低。

　　五、设计计算

　　1.“M”型蝶阀的阀体最小壁厚　　采用ASME B16.34 附录中壁厚的计算公式进行计算。

　　2. 偏心式蝶阀阀杆力矩计算　　采用下式, 力矩计算图如图2。　　　　　MD = MM + MT + Mj + Md (1) 　　式中　MD ———蝶阀阀杆力矩, 单位为N·mm; 　　　　　MM ———密封面间摩擦力矩, 单位为N·mm。

　　

　　qM ———密封面必需比压, 单位为MPa (查表或计算) ; 　　R ———蝶板密封半径, 单位为mm; 　　bM ———密封面的接触宽度, 单位为mm; 　　fM ———密封面间的摩擦因数(对于橡胶为018～110) ; 　　h ———阀杆与蝶板中心的偏心距, 单位为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) ; 　　Mj ———静水力矩, 单位为N·mm (查表或计算) ; 　　Md ———动水力矩, 单位为N·mm (查表或计算) 。

　　3. 蝶板的厚度计算(如图3) 　　　　　b = 01054 D3 H (3) 　　式中b ———蝶板最大厚度, 单位为mm; 　　　　D ———蝶阀流道直径, 单位为mm 　　　(查表, 一般b/ D = 0115～0125 (图2) ; 　　　　H ———最大静压水头(水击升压介质) , 单位为m。　　　　H = 100 ( p +Δp) (4) 　　　　p ———设计压力(常取p = PN) , 单位为MPa。

　　

　　Δp ———蝶阀快速关阀, 在管路中产生的水击升压值, 单位为MPa ; 　　v ———介质流速, (查表) 单位为m/ h ; 　　t ———蝶板从全开到全关所经历的时间(查表选择) , 单位为s。

　　4.断面的强度校核　　(1) 蝶板A2A 断面的强度校核

　　　　 　　式中σWA ———验证A2A 断面上的弯曲应力,单位为MPa ; 　　　　　MA ———A2A 断面上的弯矩, 单位为N·mm; 　　　　　　　　MA = 01113 pD31 (7) 　　　　　　p———设计压力(常取p = PN) , 单位为MPa ; 　　　　　D1 ———蝶板外径, 单位为mm。。

　　WA ———A－A 断面的抗弯断面系数, 单位为mm3 ; 　　JA ———A－A 断面的惯性矩(查表或计算) 单位为mm4 ; 　　b ———蝶板最大厚度, 单位为mm。　　若A－A 断面的实际弯曲应力, 即　　σWA < [σWA ] 则蝶板设计合理, [σWA ] 为材料许用弯曲应力。

　　(2) 蝶板B2B 断面的强度校核　　由于阀门采用上下两段式阀杆支撑, 蝶板变形量很小, 故在这里不作赘述。

　　六、结束语

　　“M”形蝶阀设计的关键在于传动件上、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。该阀是一种单偏心蝶阀, 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。驱动方式有把手式、蜗轮式、电动式以及气动等, 是一种适应范围广泛的阀门。