①在操作力和水压作用下产生微量的自 适应弹性变形 , 与精密铸造的阀座形成极佳的密封效果 。
②阀座底部无凹槽, 不残留介质, 与直管道等同, 流阻低。
③高性能橡胶将骨架全部包覆, 球铁件与介质隔离, 无腐蚀。
④阀杆螺母与骨架整体连接, 无运动空行程和压破橡胶表面的现象。
⑤阀座与阀体整体精密铸造成形, 密封面无需任何加工。
⑥同一规格的闸板, 具有互换性, 方便生产和维修。
(2 )材料
澳大利亚标准 AS 2638. 2—2006( (水道用闸阀一第二部分 弹性座封》 中规定,闸板包覆橡胶材料为三元乙丙橡胶 (EPD M )。建议橡胶硬度为 65 ~75 I RHD , 使用压力超过 1. 6M Pa 时, 可适当增加橡胶硬度 。EPD M (表 1)具有很好 的耐 老化性 能、 优
异的抗压变性能 , 而且能阻止有机物 、臭氧和紫外线的破坏, 欧洲国家供水管道橡胶圈已全部采用 EP.D M 制成。适用于闸板包覆橡胶材料 的物理性能 ,可参考 JW W A K 156 — 2004( (水道设施用橡胶材料》中的 IA 70 牌号。
(3) 尺寸
闸板包覆橡胶的设计厚度不应小于 2m m ,密封面厚度一般为6 — 9m m 。密封压缩率控制在 15%一25%。硫化后的橡胶制造容许公差为设计尺寸的一20 % 一 30%。不应有气泡 、裂纹 、疤痕 、创伤及铸铁外露等缺陷。同一制造商 、同一公称尺寸、同一公称压力的闸阀,在同一结构型式和不同结构型式之间 ,闸板应可实现互换。
3. 2 阀杆密封
阀杆密封常采用填料形式 (图 2 ),此类型不适于常温、中低压的城市供水阀门。例如,构件多导致结构不紧凑 ,制造成本高。填料压紧力大,导致操作扭矩的增大,需要经常拧紧填料,导致维护工作量大。CJ / T 216 — 2005 中提出,阀封宜具有至少 3 道 O 形圈。
(1) 阀杆 O 形 圈密封
O 形 圈 承 受 压 力 的 范 围 为 1. 333 ×10 I¨一400M Pa (动密 封 达 35M Pa ),若 材 料 选择 恰 当,使用温度范围为 一60 —200o C ,可 以满 足各种介质和各种运行条件 的要求。阀杆密封采用 0 形圈(图3) 结构 (沟槽设置在密封函中),其密封性能较好,有自紧密封作用,有时只用一个密封件便压力交变的场合也能适应。由于阀杆易于实现滚压加工 ,表 面粗糙度可 达 R 0. 4 t xm ,表 面强化硬度可达 275HB ,强化层深度可达 2m m ,从而降低阀杆和 O 形圈的磨损,保证密封和寿命。嵌入 O 形圈的密封 函可 与阀盖浮动连接 ,实现 阀杆柔性约束,降低阀门加工精度和操作扭矩。密封函可做成
单独部件,方便拆装维修 ,可实现阀门带压更换 0形圈。密封函尺寸和沟槽 已标准化 成本低 ,便于生产、使用和维修。
图3 采用 O 形圈的阀杆密封结构
(2 ) 阀杆 O 形圈材料
A S 2638. 2 — 2006 中规定 O 形圈材料为丁腈橡胶 (N B R ),硬度 65 ~75 IRH D 。NB R 耐油性 、耐磨性、耐水溶胀性、耐候性等综合性能也 良好(表 2)。O 形圈的尺寸系列、沟槽尺寸、公差和外观质量等应符合 GB/ T 3452. 1 — 2005 《 液压气动用能完成密封。O 形圈运动摩擦阻力很小,对于
中法兰采用 O 形圈密封充分利用了 O 形圈 自紧密封作用 ,减少 了螺钉的密封预紧力。密封沟槽铸造而成,在保证密封和寿命的同时,有助于降低生产成本 。O 形 圈可 多次重复利用 ,并 由螺钉定位,防止脱落,方便拆装维修。螺钉采用内置式结构 ,螺钉数量少 ,尺寸紧凑 ,适于阀门直埋的防腐蚀和免维护要求。阀门中法兰 O 形 圈材料 可使用 EPD M ,硬度65 — 75 IRH D (表 3)。阀门中法兰的形状有圆形 、长 圆形等 ,同一种阀门不同生产企业的形状尺寸也有差异 ,因此中法兰的 O 形圈的尺寸无法标准化。但 O 形圈的截面直径已标准化, 建议小尺寸 O 形圈其橡胶的截面直径 应 选 取2. 65m m 、3. 55m m 、5. 30m m 和 7. 00m m 。
较大尺寸 O 形 圈其 橡 胶 的截 面 直 径 建 议 选 取8. 00m m 、10. 00m m 或 12. 00m m 。截 面 直 径 大 于12. 00m m 的密封圈不建议使用 ,因为橡胶厚度过大 ,内应力分布不均匀 ,将影响密封性能。O形圈的外观质量 ,应参考 G B / T 3452. 2 —2007 中 N 级的要求。O 形圈的沟槽尺寸和设计计算,应参考G B / T 3452. 3 —2005 中受 内部压 力轴 向密封 的要求。若沟槽尺寸由铸造形成,可适当提高压缩率补偿铸造误 差 ,但不宜 超过压缩率 ( 图 6 ) 的上限值。
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4 结语
城市供水行业对阀门的综合要求是结构简单可靠 、性能优 良、操作灵 活、便 于维护 、水质卫生、节能和寿命长 。橡胶密封作为中低压阀门的主要软密封型式,是城市供水行业阀门的最佳选择。