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“M”型蝶閥的設計
“M”型蝶閥的設計
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*閥門, 它*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。
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。
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*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。
設計計算
1.“M”型蝶閥的閥體zui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zui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 ———zui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zui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。
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。