彈性座封閘閥的結構形式

1、閥桿密封結構

　　閥桿密封采用三道O形圈結構，如圖1(a)所示。第三道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兩道密封圈(AWWA C5094.4.6.3.3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[圖1(b)]相比，O形圈密封結構可以有效降低閥門(mén)的啟閉轉矩。在供水行業(yè)一般不推薦采用填料函結構形式，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形，表面硬度高，摩擦因數小。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NBR(丁腈橡膠)或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。圖2所示為符合標準的四種常用彈性座封閘閥閥桿密封結構。

圖1 閥桿密封形式

圖2 四種常用彈性座封閘閥閥桿密封結構

2、閘板結構

　　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表面粗糙度。楔式在DN250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式的閥門(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。

圖3 閘板結構形式

3、常用閥桿螺母連接形式

　　彈性座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兩種結構(圖4)。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。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，如圖5所示。

圖4 閘板與閥桿連接形式

圖5 閥桿螺母整體嵌入式

　　國內大部分的閘板包覆橡膠普遍采用NBR(丁腈橡膠)，但澳大利亞標準AS 2638.2《水道用閘閥-第二部分 彈性座封》中規定，閘板包覆橡膠材料為EPDM(三元乙丙橡膠)。建議橡膠硬度為65～75IRHD，使用壓力超過(guò)1.6MPa時(shí)，可適當增加橡膠硬度。EPDM具有很好的耐老化性能、優(yōu)異的抗壓變性能，而且能阻止有機物、臭氧和紫外線(xiàn)的破壞，歐洲國家供水管道橡膠圈已全部采用EPDM制成。

　　閘板包覆橡膠的厚度一般不小于2mm，公稱(chēng)尺寸較大的，密封面厚度一般為6～9mm左右。密封壓縮率控制在15%～25%左右。包覆后，不應有氣泡、裂紋、疤痕、創(chuàng )傷及鑄鐵外露等缺陷。如圖6所示。

圖6 閘板包覆橡膠質(zhì)量

　　無(wú)論是明桿還是暗桿彈性座封閘閥(圖7、圖8)，閘板在密封過(guò)程都會(huì )受到介質(zhì)靜壓力的作用，并由于閥桿等零件裝配間隙的存在，使閘板向介質(zhì)流動(dòng)方向游移，使出口密封面進(jìn)一步被壓縮。同時(shí)，進(jìn)口楔面的壓縮也因此被等量縮減，削弱甚至喪失密封條件，形成單側楔面的強制性密封。

圖7 明桿彈性座封閘閥

1—閥體;2—閘板;3—閥桿;4—內六角螺釘;5—密封墊; 6—閥蓋;7—O形圈;8—密封套;9—螺釘; 10—支架;11—閥桿螺母;12—墊片;13—手輪

圖8 帶傳動(dòng)帽的暗桿彈性座封閘閥