软密封闸阀发展现状

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)江苏竹箦阀业有限公司 作者:周子民

  介绍了软密封闸阀设计制造过程中常用的标准,论述了该阀的结构特点、材料选择和检测要求。

1、概述

  软密封闸阀因具有零泄漏、不易集渣(平底无凹槽) 、耐腐蚀(采用环氧涂层作为功能性防腐) 、互换性好和使用寿命长等特点,在供水行业中得到推广应用。

2、标准规范

2.1、执行标准

  软密封闸阀常用产品标准见表1。

2.2、产品设计标准

  公称压力从PN 6~25 ( PN25 国内不常用) ,公称尺寸从DN50~800 (国内现在也有工厂生产DN 1000) 的软密封闸阀各相关产品标准中均对产品要求有详细描述, 但条款有区别。

  (1) 闸板与阀杆螺母连接

  软密封闸阀的闸板与阀杆螺母连接有T 形螺母式和整体嵌入式2种结构(图1) 。T 形螺母式结构简单, 螺母与闸板有调整间隙, 可简化闸板制造工艺, 降低要求, 但长期使用, 会出现T 形螺母磨坏闸板橡胶层情况, 露出铁芯而导致生锈。AWWA C509、AWWA C515推荐此结构。整体嵌入式结构复杂, 螺母与闸板无调整间隙, 闸板制造工艺复杂, 同时对各零件的加工和装配精度要求高, 但结构可靠, 不会出现橡胶层磨损情况。CJ/T 216标准推荐采用此结构。

闸板与阀杆螺母连接形式

(a) T形螺母结构 (b) 整体嵌入式结构

图1 闸板与阀杆螺母连接形式

  AWWAC509、AWWAC515推荐此结构。整体嵌入式结构复杂,螺母与闸板无调整间隙,闸板制造工艺复杂,同时对各零件的加工和装配精度要求高,但结构可靠,不会出现橡胶层磨损情况。CJ/T216标准推荐采用此结构。

  (2)涂层

  涂层要求在相关产品标准中均有重点提及,同时国内外有专用涂层标准作细化要求,可供参考(表2)。

(a)O形圈结构 (b)填料函结构

图2 阀杆密封

  在欧盟各国,阀门静电热喷涂环氧树脂粉末,多采用阀门和装置粉末喷涂高质量防腐保护协会(GSK)))The GSK Quality Association for the Heavy Duty Corrosion Protection of Powder Coated Valves and Fittings)的5阀门和装置高质量粉末喷涂防腐质量和测试要求6标准,在我国城乡建设行业标准CJ216和CJ267中,也有相应要求。

表2 涂层用相关标准

3、密封结构设计

3.1、阀杆密封

  阀杆密封(图2)采用3道O形圈结构,第3道O形圈可降低压盖处的压力,同时可以实现管道在有介质压力的情况下更换上面2道密封圈(AW WA C509 4.4.6.3.3条提出,带压更换阀杆密封和填料是很危险的,因此不推荐这种做法)。与采用填料函结构相比,O形圈密封结构可以有效降低阀门的启闭扭矩。在供水行业不推荐采用填料函结构型式,特别是在直埋式闸阀中,不允许使用,因为填料函结构需要用向外渗水润滑,阀杆密封不能使用含石棉等的材料。O形圈密封结构对阀杆的加工精度和表面粗糙度精度要求比填料结构高,否则会出现切割O形圈情形。阀杆的梯形螺纹宜采用挤压成型,表面硬度高,摩擦系数小。对橡胶材质、工艺和性能的要求是必须符合标准规范,否则橡胶老化会影响阀门寿命,推荐采用EPDM(三元乙丙橡胶)。阀杆限位设计成台阶式,须考虑便于第三道密封圈装配,也可设计成组合式。

3.2、闸板密封

  闸板密封主要有截止式和楔式两种(图3)。截止式在DN250以上规格采用较多,其特点是侧面橡胶不起密封作用,在关闭过程中闸板侧面橡胶不与阀体内壁挤压变形,仅在最终关闭时橡胶发生变形而密封。在关闭过程中力矩小。对阀门的制造要求高,特别是对阀体密封面的铸造工艺要求高,要求较高的尺寸精度和光洁度。楔式在DN200以下规格采用较多,其特点是侧面橡胶起密封作用,在关闭过程中闸板侧面橡胶阀体内壁挤压变形,进而形成密封面,启闭过程中力矩要比同规格截止阀原理的阀门大。对阀体的铸造要求相对降低。两种结构在使用中并无明显区别。

(a)截止式 (b)楔式

图3 闸板密封

4、主要零件材料及防护

  阀体、阀盖、闸板和骨架芯采用球墨铸铁,阀杆采用不锈钢(一般可用马氏体不锈钢,要求较高时可采用奥氏体不锈钢),阀杆螺母采用强度高和耐磨性能好的铜合金,闸板和密封圈橡胶建议采用EPDM,也可采用NBR。直接与空气或水接触的标准件要求采用奥氏体不锈钢,其余部位可用普通碳钢。

  阀门储运过程中,对于需要特殊包装以防护涂层的,建议采用聚氨酯泡沫作产品包装防护和隔离。两端裸露的法兰孔应设置端盖,以防止污物进入,同时防止阳光或臭氧等加速橡胶密封件老化。

5、检测

  手动阀小于等于DN500时,启闭循环次数不少于500次,电动阀不少于2500次。大于DN500时,启闭循环次数酌减。阀门的操作性能和密封试验,都应在规定的操作扭矩或操作力下进行。除常规的强度、密封、操作功能、尺寸、材料、低压试验等检测项目外,还须检测防护性的环氧涂层。当阀门用于饮用水时,还须进行卫生评价或第三方认证。

6、制造与使用

  国内软密封闸阀制造企业可分三类。第一类是传统闸阀制造企业,以国内销售为主,兼顾国外市场,主要以几个老品牌为主。第二类是给国外贴牌代工的企业,产品以国外销售为主,兼顾国内市场。第三类是国外公司在中国设立的制造工厂,产品设计在国外,国内以生产为主,产品纳入其全球销售网络。

  供水企业作为阀门的主要用户,在管路系统设计与选型中已逐步采用软密封闸阀。由于软密封闸阀使用寿命长,在此基础上衍生出直埋式闸阀等产品,其连接方式也多样化,除传统的法兰连接外,有沟槽式和承插式等,满足不同使用需要。

7、认证

  软密封闸阀产品有国内认证和国际认证2种方式,外资品牌和出口产品一般需要国际认证,国内市场暂无此需求。

7.1、国内认证

  CJ/T216中规定,当软密封闸阀用于饮用水时,需符合GB/T172195生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准6规定,需要有卫生部门的涉水产品卫生行政许可。

7.2、国际认证

  在国外,软密封闸阀普遍采用在国际通用的行业协会的第三方认证方式。常见的国际认证有WRAS(Water Research A dvisory Scheme)))水务法规咨询计划,英国WRc-NSF管理和颁发的英国饮用水安全方面的认证)、WATER MARK(澳大利亚水管工程产品鉴证标志,管道产品的认证要求与管道和排水系统的"危险"有关,划分到两种级别,高危险产品的审核方案为(Water Mark level1),低危险产品的型式测试为(Water Mark level2),软密封阀门按level1审核))和DVGW(German Technical and scientific asso citation for Gas and Water)))德国水气专业协会-科技协会,主管测试和认证所有接到公用供水管路上产品的机构,测试标准按DVGWW347(结合牢度)或W270(微生物))。

8、结语

  软密封闸阀的发展还有待规范。与外资品牌相比,国内企业的设计和制造规范,检测手段日趋完备,但两者在设计、管理、检测要求方面还有很大差距。所以选择产品时技术协议要详细,供货须提供样品、涂层检测证明和第三方认证证明等相关资料。国内企业与外资企业需加强技术交流、技术合作,特别是国际交流,引进发达国家的技术、管理,以保证产品的品质与合理利润。

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