给水排水管路系统蝶阀选型

给水排水管路系统蝶阀选型本实用新型公开一种软密封蝶阀,包括阀瓣、阀座、阀杆、阀体、密封圈、蝶板；阀体内密封结构包括阀瓣、阀座和密封圈,密封时,所述阀瓣与阀座之间留有一定的夹角空隙。本实用新型可以应用于低温流体,在低温环境下有着良好的密封效果,不易产生泄露。软密封蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水电等许多领域中得到极为广泛地应用。在已公知的蝶阀技术中，其密封形式多采用密封结构，密封材料为橡胶、聚四氟乙烯等。由于结构特征的限制，不适应耐高温、高压及耐腐蚀、抗磨损等行业。现有一种比较的蝶阀是三偏心金属硬密封蝶阀，阀体和阀座为连体构件，阀座密封表面层堆焊耐温、耐蚀合金材料。多层软叠式密封圈固定在阀板上，这种蝶阀与传统蝶阀相比具有耐高温，操作轻便，启闭无磨擦，关闭时随着传动机构的力矩增大来补偿密封，提高了蝶阀的密封性能及延长使用寿命的优点。

碟阀从橡胶密封件上而言，分成软密封蝶阀和硬密封蝶阀，软密封蝶阀和硬密封蝶阀，因为其材料的不一样而适用于不同的介质。一种软密封蝶阀,包括阀体,阀板,阀轴,所述阀轴贯穿所述阀板并与所述阀体连接,所述阀板与阀体之间设有密封圈,所述密封圈的截面为"C"形结构,且所述密封圈的外侧设有两条弹簧圈,所述阀轴与阀体上下两端的连接处设有填充物.其有益效果是:所述密封圈的外侧设有两条弹簧圈,在密封圈磨损后,所述弹簧圈可以缩小密封圈内径,从而提高密封效果.
  蝶阀是给水排水管路系统中的一个重要装置随着工业技术的进步，对蝶阀的结构及性能提出了不同的要求。因此，在设计及选用时应根据工况条件，对其类型、材料和连接形式等做出合理的选择。
　软密封蝶阀的特点
1、小巧轻便，容易拆装及维修，并可在任意位置安装。
2、结构简单、紧凑，操作扭矩小，90度回转开启迅速。
3、流量特性趋直线，调节性能好。
4、蝶板与阀杆的连接采用无销钉结构，克服了有可能的内泄漏点。
5、密封件可更换，且密封可靠达到双向密封。　
6、蝶板可根据用户要求喷涂覆层，如尼龙或聚四氟类。
7、该阀可设计成法兰连接和对夹连接。
8、驱动方式可选择手动、电动或气动。

　2 给水排水管路系统蝶阀选型设计
　　2.1 结构
　　蝶阀的关闭件（蝶板）在介质中间，设计时应考虑其对流阻的影响。
　　关于大口径蝶阀蝶板的结构，AWWA C504（美国给水工程协会标准）规定，蝶板不应有横向筋，其厚度不得大于阀杆直径的 2.25 倍。
　　蝶板的迎水面和出水面应呈流线型。
　　内部螺钉不能凸出在蝶板外面，以免增加迎水面积。

　　2.2 橡胶密封圈
　　有时橡胶蝶阀使用寿命较短，这与橡胶质量及密封面宽度有关。橡胶密封蝶阀的密封圈应选用优质的橡胶材料制造，在压制成型时应遵守工艺规程，不能任意提高硫化温度，缩短时间，否则容易造成密封圈老化和开裂。与橡胶密封圈配合的金属密封面应有足够的宽度，否则橡胶密封圈不易嵌入。另外，阀体及蝶板的形位公差、对称度、精度、光洁度、密封圈的压弹量等也影响橡胶密封圈的使用寿命。

　　2.3 刚度
　　刚度是蝶阀设计中的重要问题，它与蝶板、阀轴及连接等因素有关。
　　（1）阀轴尺寸 AWWA C504 中规定了阀轴尺寸。阀轴尺寸达不到要求，可能出现刚度不够，反向密封泄漏，开启力矩大等现象。轴的刚度与 1/EI 有关，也就是说要提高刚度减小变形问题应该从提高 EI 着手。E 是弹性模量，一般钢材差别不大，选用好的材料对刚度影响不大。I 是惯性矩，与轴的截面尺寸有关。阀轴的尺寸一般按弯扭合成计算，它不仅与扭矩有关，而且主要与弯矩有关，尤其大口径蝶阀弯矩比扭矩大得多。
　　（2）轴孔配合 AWWA C504的旧版本中规定，蝶阀轴是一根直通的整轴。1980 版本以后，提出可以做成两段短轴。AWWA C504及 GB12238 规定，轴与孔的嵌入长度应为 1.5d。日本蝶阀轴向尺寸中阀体内边缘与蝶板支承端之间的间隙（C 值）给出规定，一般与口径大小有关，在 25~45mm 之间，也就是尽量减小轴支承间的距离（C 值），从而减小轴的弯矩和变形。
　　（3）蝶板结构 蝶板结构形式与刚度有直接关系，因此除平板形外多做成锅形或桁架形。总之是为了增大断面的惯性矩，以提高刚度。
　　（4）阀体结构 大口径蝶阀阀体设计中也存在刚度问题。一般有圈筋和横筋，实际上横筋只是增加稳定性，不宜太多，主要是圈筋。如果能加∩形筋则对刚度更有利，但存在工艺性差的问题。

　　2.4 自润滑轴承
　　蝶板上所受介质压力大部或全部（反向）是通过轴传递到轴承上去的，因此轴承起到非常重要的作用。国外蝶阀有的转动很轻巧，小口径阀门一个手指都能转动，而国产蝶阀有的转动却很沉重，这除了与同轴度、对称度、加工精度、光洁度和填料的质量有关之外，很重要的一个因素就是轴套材料的润滑性。AWWA C504 标准提出，阀体中安装的轴套或轴承应属于自润滑材料，轴套存在减磨润滑问题，不允许锈蚀。没有轴套，即使阀轴是不锈钢，阀体也有锈蚀及胶合粘着问题。采用轴套还可以增加刚性。

　　2.5 轴与蝶板的连接
　　小口径蝶阀的轴与蝶板采用键或花键连接为宜，也可以采用多边形轴连接或销钉连接，大口径蝶阀的轴与蝶板多采用键或锥销等连接。目前轴与蝶板采用销连接的比较多。在恶劣的工况条件下连接销有损坏现象，这主要是由于制造的原因，其中吻合精度不好，销子尺寸选择不合适，销子硬度不够或采用材料不合适等应引起注意。大型蝶阀的轴与蝶板可采用特殊的方法进行连接。

　　2.6 结构长度
　　蝶阀的结构长度向短系列发展，但这样的做法要慎重。因为结构长度太短对强度有影响。标准对法兰蝶阀短系列结构长度做出了规定，但是压力较高的阀门结构长度不宜改短，否则会出问题，尤其是铸铁等脆性材料。

　　 但是软密封蝶阀有两个短板，一是其耐温有限，二是其承压不高。
    耐温高的氟橡胶密封的蝶阀，其适用温度也不超过200度。如果我们的介质温度很高的情况下，就必须选用硬密封蝶阀了。硬密封蝶阀由于全部采用金属密封或耐温很高的石墨密封，其耐温较高的可以达到一千度以上。常规的碳钢材质的硬密封蝶阀，其耐温可达425度。

    不锈钢蝶阀能够在大气中抗氧化，具有在酸、碱、盐的介质中耐腐蚀，所以全不锈钢蝶阀具有耐磨耐腐蚀等特点。这些特点就能够充分的体现出不锈钢材质的优势所在，但是在一些特殊的环境介质中还是会出现生锈的可能，下面介绍几种：
    1. 不锈钢蝶阀表面粘附有机物汁液（如瓜菜、面汤、痰等），在有水氧情况下，构成有机酸，长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。
    2. 不锈钢蝶阀表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水， 将二者连成一个微电池，引发了电化学反应，保护膜受到破坏，称之谓电化学腐蚀。
    3. 不锈钢蝶阀表面粘附含有酸、碱、盐类物质（如装修墙壁的碱水、石 灰水喷溅），引起局部腐蚀。
    4. 不锈钢蝶阀在有污染的空气中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气 ），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液点，引起化 学腐蚀。 以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏引发锈蚀。

3 给水排水管路系统蝶阀选型选用
　　3.1 类型
　　蝶阀有单偏心、斜板式、中线型、双偏心和三偏心等不同结构。介质压力通过蝶板作用在阀轴及轴承上，因此在高压小口径流阻很大时，其轴径和蝶板厚度都相应增加，如果采用闸阀和球阀或截止阀，从密封及流阻等方面分析比采用蝶阀合适。
　　近几年来，在水系统中软密封闸阀的出现改善了闸阀容易沉淀泥沙的缺点，其流阻比较小，可以在线维修，用于中小口径非常合适，因此逐渐得到了应用。

　　3.2 密封副
　　金属密封蝶阀的主要优点是密封可靠、寿命长、耐高温，不易损坏和撕裂，承压能力高。因此近些年来应用较多，尤其用于工程系统的关键部位。橡胶软密封蝶阀如果设计制造优良可以得到很好的密封，而且大口径容易做到在线换圈。但是橡胶存在老化问题，只能用于温度不高的工况条件下，因此广泛应用在自来水及供水系统。
　　国外金属密封蝶阀也用于火电厂的泵站、凝汽器、抽汽系统及换热系统，核电站还用于压力壳隔离、喷淋系统及盐水等，石油精练系统中的储油隔离、蒸汽供给阀、脱硫系统和尾气处理、热裂解及催化单元中。还有石油化工厂、深冷、浆液和造纸等系统。
　　对于中温中压工况选用金属密封蝶阀较好。对于要求阀门可靠性高，寿命长，不宜更换的地方，也应该选用金属密封蝶阀。
　　对用于常温水的阀门，如果不是要求很高，不更换或更换不方便的地方，则宜采用软密封结构的蝶阀。如果橡胶质量能够保证，水用大口径蝶阀仍应以橡胶阀座蝶阀为主。

　　4 给水排水管路系统蝶阀选型结语
　　新工艺及新材料的不断出现，将提高蝶阀的结构性能，扩大蝶阀的使用范围，并对蝶阀的设计和选用提出更新的要求。通常情况下，如果是水、空气等温度不高，且腐蚀性不强的介质，选用软密封衬胶蝶阀为宜，软密封蝶阀的密封材质以橡胶和聚四氟乙烯为主。三元乙丙橡胶密封的蝶阀，主要适用于水、空气等普通介质，也可以用于略带腐蚀性的介质；丁橡胶密封的蝶阀适用于油类介质；聚四氟乙烯密封的蝶阀适用于腐蚀性较强的酸碱类介质。