軟密封閘閥發(fā)展現狀
介紹了軟密封閘閥設計制造過(guò)程中常用的標準，論述了該閥的結構特點(diǎn)、材料選擇和檢測要求。
1、概述
軟密封閘閥因具有零泄漏、不易集渣(平底無(wú)凹槽) 、耐腐蝕(采用環(huán)氧涂層作為功能性防腐) 、互換性好和使用壽命長(cháng)等特點(diǎn),在供水行業(yè)中得到推廣應用。
2、標準規范
2.1、執行標準
軟密封閘閥常用產(chǎn)品標準見(jiàn)表1。
2.2、產(chǎn)品設計標準
公稱(chēng)壓力從PN 6～25 ( PN25 國內不常用) ,公稱(chēng)尺寸從DN50～800 (國內現在也有工廠(chǎng)生產(chǎn)DN 1000) 的軟密封閘閥各相關(guān)產(chǎn)品標準中均對產(chǎn)品要求有詳細描述, 但條款有區別。
(1) 閘板與閥桿螺母連接
軟密封閘閥的閘板與閥桿螺母連接有T 形螺母式和整體嵌入式2種結構(圖1) 。T 形螺母式結構簡(jiǎn)單, 螺母與閘板有調整間隙, 可簡(jiǎn)化閘板制造工藝, 降低要求, 但長(cháng)期使用, 會(huì )出現T 形螺母磨壞閘板橡膠層情況, 露出鐵芯而導致生銹。AWWA C509、AWWA C515推薦此結構。整體嵌入式結構復雜, 螺母與閘板無(wú)調整間隙, 閘板制造工藝復雜, 同時(shí)對各零件的加工和裝配精度要求高, 但結構可靠, 不會(huì )出現橡膠層磨損情況。CJ/T 216標準推薦采用此結構。
(a) T形螺母結構 (b) 整體嵌入式結構
圖1 閘板與閥桿螺母連接形式
AWWAC509、AWWAC515推薦此結構。整體嵌入式結構復雜，螺母與閘板無(wú)調整間隙，閘板制造工藝復雜，同時(shí)對各零件的加工和裝配精度要求高，但結構可靠，不會(huì )出現橡膠層磨損情況。CJ/T216標準推薦采用此結構。
(2)涂層
涂層要求在相關(guān)產(chǎn)品標準中均有重點(diǎn)提及，同時(shí)國內外有專(zhuān)用涂層標準作細化要求，可供參考(表2)。
(a)O形圈結構 (b)填料函結構
圖2 閥桿密封
在歐盟各國，閥門(mén)靜電熱噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末，多采用閥門(mén)和裝置粉末噴涂高質(zhì)量防腐保護協(xié)會(huì )(GSK)))The GSK Quality Association for the Heavy Duty Corrosion Protection of Powder Coated Valves and Fittings)的5閥門(mén)和裝置高質(zhì)量粉末噴涂防腐質(zhì)量和測試要求6標準，在我國城鄉建設行業(yè)標準CJ216和CJ267中，也有相應要求。
表2 涂層用相關(guān)標準
3、密封結構設計
3.1、閥桿密封
閥桿密封(圖2)采用3道O形圈結構，第3道O形圈可降低壓蓋處的壓力，同時(shí)可以實(shí)現管道在有介質(zhì)壓力的情況下更換上面2道密封圈(AW WA C509 4.4.6.3.3條提出，帶壓更換閥桿密封和填料是很危險的，因此不推薦這種做法)。與采用填料函結構相比，O形圈密封結構可以有效降低閥門(mén)的啟閉扭矩。在供水行業(yè)不推薦采用填料函結構型式，特別是在直埋式閘閥中，不允許使用，因為填料函結構需要用向外滲水潤滑，閥桿密封不能使用含石棉等的材料。O形圈密封結構對閥桿的加工精度和表面粗糙度精度要求比填料結構高，否則會(huì )出現切割O形圈情形。閥桿的梯形螺紋宜采用擠壓成型，表面硬度高，摩擦系數小。對橡膠材質(zhì)、工藝和性能的要求是必須符合標準規范，否則橡膠老化會(huì )影響閥門(mén)壽命，推薦采用EPDM(三元乙丙橡膠)。閥桿限位設計成臺階式，須考慮便于第三道密封圈裝配，也可設計成組合式。
3.2、閘板密封
閘板密封主要有截止式和楔式兩種(圖3)。截止式在DN250以上規格采用較多，其特點(diǎn)是側面橡膠不起密封作用，在關(guān)閉過(guò)程中閘板側面橡膠不與閥體內壁擠壓變形，僅在最終關(guān)閉時(shí)橡膠發(fā)生變形而密封。在關(guān)閉過(guò)程中力矩小。對閥門(mén)的制造要求高，特別是對閥體密封面的鑄造工藝要求高，要求較高的尺寸精度和光潔度。楔式在DN200以下規格采用較多，其特點(diǎn)是側面橡膠起密封作用，在關(guān)閉過(guò)程中閘板側面橡膠閥體內壁擠壓變形，進(jìn)而形成密封面，啟閉過(guò)程中力矩要比同規格截止閥原理的閥門(mén)大。對閥體的鑄造要求相對降低。兩種結構在使用中并無(wú)明顯區別。
(a)截止式 (b)楔式
圖3 閘板密封
4、主要零件材料及防護
閥體、閥蓋、閘板和骨架芯采用球墨鑄鐵，閥桿采用不銹鋼(一般可用馬氏體不銹鋼，要求較高時(shí)可采用奧氏體不銹鋼)，閥桿螺母采用強度高和耐磨性能好的銅合金，閘板和密封圈橡膠建議采用EPDM，也可采用NBR。直接與空氣或水接觸的標準件要求采用奧氏體不銹鋼，其余部位可用普通碳鋼。
閥門(mén)儲運過(guò)程中，對于需要特殊包裝以防護涂層的，建議采用聚氨酯泡沫作產(chǎn)品包裝防護和隔離。兩端裸露的法蘭孔應設置端蓋，以防止污物進(jìn)入，同時(shí)防止陽(yáng)光或臭氧等加速橡膠密封件老化。
5、檢測
手動(dòng)閥小于等于DN500時(shí)，啟閉循環(huán)次數不少于500次，電動(dòng)閥不少于2500次。大于DN500時(shí)，啟閉循環(huán)次數酌減。閥門(mén)的操作性能和密封試驗，都應在規定的操作扭矩或操作力下進(jìn)行。除常規的強度、密封、操作功能、尺寸、材料、低壓試驗等檢測項目外，還須檢測防護性的環(huán)氧涂層。當閥門(mén)用于飲用水時(shí)，還須進(jìn)行衛生評價(jià)或第三方認證。
6、制造與使用
國內軟密封閘閥制造企業(yè)可分三類(lèi)。第一類(lèi)是傳統閘閥制造企業(yè)，以國內銷(xiāo)售為主，兼顧國外市場(chǎng)，主要以幾個(gè)老品牌為主。第二類(lèi)是給國外貼牌代工的企業(yè)，產(chǎn)品以國外銷(xiāo)售為主，兼顧國內市場(chǎng)。第三類(lèi)是國外公司在中國設立的制造工廠(chǎng)，產(chǎn)品設計在國外，國內以生產(chǎn)為主，產(chǎn)品納入其全球銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò )。
供水企業(yè)作為閥門(mén)的主要用戶(hù)，在管路系統設計與選型中已逐步采用軟密封閘閥。由于軟密封閘閥使用壽命長(cháng)，在此基礎上衍生出直埋式閘閥等產(chǎn)品，其連接方式也多樣化，除傳統的法蘭連接外，有溝槽式和承插式等，滿(mǎn)足不同使用需要。
7、認證
軟密封閘閥產(chǎn)品有國內認證和國際認證2種方式，外資品牌和出口產(chǎn)品一般需要國際認證，國內市場(chǎng)暫無(wú)此需求。
7.1、國內認證
CJ/T216中規定，當軟密封閘閥用于飲用水時(shí)，需符合GB/T172195生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價(jià)標準6規定，需要有衛生部門(mén)的涉水產(chǎn)品衛生行政許可。
7.2、國際認證
在國外，軟密封閘閥普遍采用在國際通用的行業(yè)協(xié)會(huì )的第三方認證方式。常見(jiàn)的國際認證有WRAS(Water Research A dvisory Scheme)))水務(wù)法規咨詢(xún)計劃，英國WRc-NSF管理和頒發(fā)的英國飲用水安全方面的認證)、WATER MARK(澳大利亞水管工程產(chǎn)品鑒證標志，管道產(chǎn)品的認證要求與管道和排水系統的"危險"有關(guān)，劃分到兩種級別，高危險產(chǎn)品的審核方案為(Water Mark level1)，低危險產(chǎn)品的型式測試為(Water Mark level2)，軟密封閥門(mén)按level1審核))和DVGW(German Technical and scientific asso citation for Gas and Water)))德國水氣專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì )-科技協(xié)會(huì )，主管測試和認證所有接到公用供水管路上產(chǎn)品的機構，測試標準按DVGWW347(結合牢度)或W270(微生物))。
8、結語(yǔ)
軟密封閘閥的發(fā)展還有待規范。與外資品牌相比，國內企業(yè)的設計和制造規范，檢測手段日趨完備，但兩者在設計、管理、檢測要求方面還有很大差距。所以選擇產(chǎn)品時(shí)技術(shù)協(xié)議要詳細，供貨須提供樣品、涂層檢測證明和第三方認證證明等相關(guān)資料。國內企業(yè)與外資企業(yè)需加強技術(shù)交流、技術(shù)合作，特別是國際交流，引進(jìn)發(fā)達國家的技術(shù)、管理，以保證產(chǎn)品的品質(zhì)與合理利潤。
