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  • “m”型蝶閥的設計

  • 評論:0  瀏覽:2652  發布時間:2006/7/14
  •      概述

      目前, 廣泛應用于市政、石油、化工、輕工等給排水工業領域中蝶閥的種類很多, 有中心線型、有單偏心、雙偏心、甚至還有三偏心, 但它們都有一個共同的特點: 通常都有閥蓋, 而且由于蝶板是鑄鐵件, 長期暴露于空氣、水等介質中, {TodayHot}腐蝕嚴重, 污染環境, 同時閥門所采用的閥桿是貫穿整個蝶板, 流通面積小, 扭矩偏大, 加之閥門中的零件較多, 造成維修困難。“M”型蝶閥是新型獨特閥門, 它完全克服了現有蝶閥行業的一些技術性不足, 綜合提高了閥門的使用性能。


      二、結構及工作原理


      “M”型蝶閥結構簡單, 它是一種單偏心軟密封蝶閥, 設有上下兩段式閥桿, 蝶板表面包有密封膠層, 在蝶板兩端的密封面上設計成“M”形, 這樣就使得蝶板與閥體之間形成了雙密封, 在“M”形膠層之間會密封上一段空氣, 這樣密封效果會更好。該閥主要由閥體、上下閥桿、全包膠閥板、內螺紋圓柱銷等零件組成。其結構見圖1。
      開啟閥門時, 用扳手逆時針緩緩轉動主閥桿上部的方榫, 使蝶板與法蘭面垂直, 關閉閥門時, 用扳手順時針緩緩轉動主閥桿上部的方榫, 使蝶板與法蘭面平行。


      三、裝配方法


      裝配時, 用煤油清洗所有的部件, 先將蝶板移至閥體內, 在主、副閥桿{HotTag}表面涂上硅脂, 安裝好擋圈2 和“O”形密封圈4 , 使之與蝶板的內孔相連接, 再用橡皮錘輕敲蝶板, 使之完全嵌入閥體, 再配上內螺紋圓柱銷5 , 待試水完成后, 在銷的上端注入液態密封膠。


      


      四、性能


      “M”型蝶閥在蝶板兩端的密封面上設計成“M”形(詳見圖1 中放大圖) , 使之與閥體密封時, 形成了雙重密封, 有效地解決了閥門啟閉過程中密封面磨損的問題, 使用壽命長, 加之該閥采用上、下兩段式閥桿, 單偏心結構, 增加了閥門的流通面積, 水頭損失及操作扭矩要比同規格的普通蝶閥小。
      蝶板整體包膠, 不污染水質, 又保護了蝶板, 特別適用于食品、飲料行業。閥桿與蝶板的連接采用了內螺紋圓柱銷, 銷的端面又灌以液態密封膠, 在實際使用中拆卸維修極為方便, 生產成本也較低。


      五、設計計算


      1.“M”型蝶閥的閥體最小壁厚
      采用ASME B16.34 附錄中壁厚的計算公式進行計算。


      2. 偏心式蝶閥閥桿力矩計算
      采用下式, 力矩計算圖如圖2。
         MD = MM + MT + Mj + Md (1)
      式中 MD ———蝶閥閥桿力矩, 單位為N·mm;
         MM ———密封面間摩擦力矩, 單位為N·mm。


      


      qM ———密封面必需比壓, 單位為MPa (查表或計算) ;
      R ———蝶板密封半徑, 單位為mm;
      bM ———密封面的接觸寬度, 單位為mm;
      fM ———密封面間的摩擦因數(對于橡膠為018~110) ;
      h ———閥桿與蝶板中心的偏心距, 單位為mm;
      MT ———密封填料的摩擦力矩(由于閥桿采用“O”形圈密封可忽略不計) ;
      Mj ———靜水力矩, 單位為N·mm (查表或計算) ;
      Md ———動水力矩, 單位為N·mm (查表或計算) 。


      3. 蝶板的厚度計算(如圖3)
         b = 01054 D3 H (3)
      式中b ———蝶板最大厚度, 單位為mm;
        D ———蝶閥流道直徑, 單位為mm
       (查表, 一般b/ D = 0115~0125 (圖2) ;
        H ———最大靜壓水頭(水擊升壓介質) , 單位為m。
        H = 100 ( p +Δp) (4)
        p ———設計壓力(常取p = PN) , 單位為MPa。


      


      Δp ———蝶閥快速關閥, 在管路中產生的水擊升壓值, 單位為MPa ;
      v ———介質流速, (查表) 單位為m/ h ;
      t ———蝶板從全開到全關所經歷的時間(查表選擇) , 單位為s。


      4.斷面的強度校核
      (1) 蝶板A2A 斷面的強度校核


        
     
      式中σWA ———驗證A2A 斷面上的彎曲應力,單位為MPa ;
         MA ———A2A 斷面上的彎矩, 單位為N·mm;
            MA = 01113 pD31 (7)
          p———設計壓力(常取p = PN) , 單位為MPa ;
         D1 ———蝶板外徑, 單位為mm。。



      WA ———A-A 斷面的抗彎斷面系數, 單位為mm3 ;
      JA ———A-A 斷面的慣性矩(查表或計算) 單位為mm4 ;
      b ———蝶板最大厚度, 單位為mm。
      若A-A 斷面的實際彎曲應力, 即
      σWA < [σWA ] 則蝶板設計合理, [σWA ] 為材料許用彎曲應力。


      (2) 蝶板B2B 斷面的強度校核
      由于閥門采用上下兩段式閥桿支撐, 蝶板變形量很小, 故在這里不作贅述。


      六、結束語


      “M”形蝶閥設計的關鍵在于傳動件上、下閥桿、閥體和蝶板的強度計算, 以及閥體、蝶板、閥桿、銷等零件的合理選材和熱處理。該閥是一種單偏心蝶閥, 扭矩小, 整個蝶板表面包有密封膠層, 密封性能好, 不污染環境, 拆卸維修非常方便。驅動方式有把手式、蝸輪式、電動式以及氣動等, 是一種適應范圍廣泛的閥門。

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