導(dǎo)流式靜音止回閥講義

1、靜音止回閥講義1/18目錄1.32.3.41.42.53.64.781.82.9.101.102.112/183、靜音止回閥的技術(shù)要求.16五、參考文獻.17一、概述1、簡介靜音止回閥全名導(dǎo)流式靜音止回閥，是止回閥的一種， 因該止回閥流道采用全流體式設(shè)計，具有低水損的特點，故為導(dǎo)流式；該止回閥安裝在水泵出口時， 具有完全消除水錘的能力， 因此閥門關(guān)閉時無任何噪音，故名為靜音止回閥。靜音止回閥是快閉止回閥的一種，所以其功能跟其他快閉止回閥一樣，還是在管道中起快速止回作用，具有單向流通性。目前的閥門市場上， 靜音止回閥的品種不多， 不過相對的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟， 大部分產(chǎn)品還是國外生產(chǎn)， 國產(chǎn)靜

2、音止回閥比較稀少，因為其優(yōu)良的使用特性， 所以該產(chǎn)品目前在國內(nèi)外都存在著很大的市場空間。2、靜音止回閥的工作原理靜音止回閥一般安裝在水泵出口， 依靠進水壓力開啟閥門， 根據(jù)不同工況，閥門開啟壓力不同，使用不同的閥門，因為靜音止回閥的關(guān)閉是由彈簧的壓緊力實現(xiàn)的。 閥門的全開需要一定的介質(zhì)壓力來實現(xiàn)，該壓力根據(jù)實際條件而設(shè)計，不會影響到介質(zhì)的正常輸送。當(dāng)停泵時，介質(zhì)正向壓力減小，當(dāng)壓力小到一定值（接近零壓力）時，止3/18回閥在彈簧壓力作用下快速關(guān)閉。 截斷管道中的介質(zhì)， 由于介質(zhì)是在速度接近零的情況下被截斷， 因此其水錘波很小，幾乎不會產(chǎn)生水錘。由于靜音止回閥的關(guān)閉是在彈簧的作用力下實現(xiàn)的， 因

3、此該閥門既可以水平安裝又可以豎立安裝。 不像旋起式止回閥那樣， 水平安裝時，當(dāng)介質(zhì)壓力很小會喪失止回功能。二、靜音止回閥的結(jié)構(gòu)種類介紹靜音止回閥結(jié)構(gòu)種類根據(jù)大口徑和小口徑的結(jié)構(gòu)特征，其產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成不一樣。小口徑為一般的圓形密封面，流道為單環(huán)形，大口徑為環(huán)形密封面，雙環(huán)形流道。1、小口徑長閥體結(jié)構(gòu)如圖 (1)所示，該種結(jié)構(gòu)的靜音止回閥，口徑為 DN50DN250 ，閥門內(nèi)的流道設(shè)計采用文丘里管原理， 最大限度的減小水力損失。 該產(chǎn)品為公司現(xiàn)主要生產(chǎn)的 A 版老產(chǎn)品。該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥優(yōu)點是水損相對較小， 但是由于流道縮徑較多，實際使用時（尤其是高流速）水損還是較大。因為，我們知道水力損失跟流

4、速的平方成正比， 閥門縮徑其實就是提高縮徑處的介質(zhì)流速。圖(1)4/18缺點有主要有兩點， 一是軸與導(dǎo)向套之間容易出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象， 尤其是閥門長時間使用時，套和軸上都會結(jié)污垢，從而產(chǎn)生卡阻。二是生產(chǎn)成本相對其他止回閥來說偏高。2、小口徑短閥體結(jié)構(gòu)如圖 (2)所示，該種結(jié)構(gòu)的靜音止回閥， 是在小口徑長閥體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)出來的， 閥體內(nèi)部流道設(shè)計采用文丘里管原理。 該產(chǎn)品為公司現(xiàn)正在開發(fā)的 C 版新產(chǎn)品。該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥，與長閥體結(jié)構(gòu)相比，不但流道水損小，而且?guī)缀鯚o縮徑，另外，該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥，導(dǎo)向套采用聚四氟乙烯材質(zhì)，可避免結(jié)污垢，避免或防止閥門卡阻。由于采用軟密封閥座結(jié)構(gòu)，使閥門整體結(jié)構(gòu)很簡

5、單，提高密封可靠性的同時，大大降低閥門生產(chǎn)成本，短結(jié)構(gòu)的閥體， 除了減輕閥門重量，還減小了閥門安裝尺寸，給用戶使用帶來方便。圖(2)5/183、大口徑整體式結(jié)構(gòu)如圖 (3)所示，該種結(jié)構(gòu)的靜音止回閥， 在結(jié)構(gòu)上與小口徑基本上完全不一樣，密封面和閥瓣都是環(huán)形結(jié)構(gòu)， 這樣的結(jié)構(gòu)可以使閥瓣的行程很小，閥門啟閉速度很快。另外，沒有小口徑結(jié)構(gòu)的那種用軸與導(dǎo)向套配合的導(dǎo)向機構(gòu)，而是使用簧片與彈簧組合的自由導(dǎo)向機構(gòu)，不存在卡阻問題，密封時可以自動找正，實現(xiàn)硬密封容易。該產(chǎn)品為公司現(xiàn)正在開發(fā)的大口徑類型 A 版新產(chǎn)品。該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥， 與小口徑結(jié)構(gòu)相比， 除了具有小口徑靜音止回閥所具有的小水損、無水錘等功

6、能外，還具有無卡阻、硬密封效果好、免維修等優(yōu)點，與其他結(jié)構(gòu)的大口徑止回閥相比， 水損小很多，由于閥門啟閉行程短，閥門啟閉迅速，所以消除水錘的功能強大，可以完全消除水錘。圖(3)6/184、大口徑分體式結(jié)構(gòu)如圖 (4)所示，該種結(jié)構(gòu)的靜音止回閥， 結(jié)構(gòu)上與大口徑整體式基本上一樣，區(qū)別是閥體是分體結(jié)構(gòu)，分體結(jié)構(gòu)可以優(yōu)化流道，減小縮徑。該產(chǎn)品目前公司不準備開發(fā)。該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥， 與大口徑整體式結(jié)構(gòu)相比， 除了大口徑整體式結(jié)構(gòu)的居多優(yōu)點外， 分體式水損更小， 效率更高，不過由于分體，閥體重量加大，閥門制造成本增加。圖(4)7/18除了以上所述 4 種結(jié)構(gòu)外，還有其他一些種類， 比如小口徑的簡易式結(jié)

7、構(gòu)、對夾式結(jié)構(gòu)，大口徑的簡易式結(jié)構(gòu)、短結(jié)構(gòu)等，都是根據(jù)實際使用需求，有針對性地開發(fā)出來的變種。三、靜音止回閥的結(jié)構(gòu)根據(jù)產(chǎn)品的市場需求， 以及產(chǎn)品自身的性價比， 公司現(xiàn)重點關(guān)注和準備開發(fā)的是小口徑短閥體結(jié)構(gòu)和大口徑整體式結(jié)構(gòu)靜音止回閥，因此，有必要詳細的講解這兩種結(jié)構(gòu)的靜音止回閥的詳細結(jié)構(gòu)。1、小口徑短閥體結(jié)構(gòu)如圖 (5)所示，該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥由閥體、密封圈、閥瓣、彈簧、導(dǎo)向套、導(dǎo)流體等六個零件組成，密封圈直接粘貼在閥體8/18上與閥瓣接觸形成軟密封，由于接觸面設(shè)計成有一定夾角的錐面接觸，可以有效保護密封圈，同時增強密封效果，使閥門的密封效果不會因為閥瓣的微小偏移而受到影響。圖(5)導(dǎo)向套材料

8、用聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的不粘性、自潤滑性、與金屬之間極低的摩阻等優(yōu)點在這里完美體現(xiàn)，使閥瓣的導(dǎo)向軸動作時幾乎無任何卡阻且可靠性良好，不會結(jié)垢，動作靈敏。整個閥門結(jié)構(gòu)簡單，零件少，加工量小，沒有標準件，沒有銅件。其材料成本是公司原來生產(chǎn)的長閥體結(jié)構(gòu)止回閥的 1/2，加工制造成本是原產(chǎn)品的 1/2，而可靠性比原產(chǎn)品高， 基本性能幾乎差不多，因此，該產(chǎn)品的性價比遠遠高于原同類產(chǎn)品，即原A 版靜音止回閥。9/182、大口徑整體式結(jié)構(gòu)圖(6)如圖 (6)所示，該結(jié)構(gòu)的靜音止回閥由閥體、內(nèi)閥座、外閥座、閥瓣、彈簧、簧片、壓塊、墊塊、連接螺母、導(dǎo)流體以及緊固件等零件組成，閥瓣的固定依靠彈簧與簧片組合作用，

9、可自由調(diào)整位置，密封時自動找正，形成錐面密封，由于環(huán)形密封面有內(nèi)外兩個周長，所以閥門開啟時行程只有圓形密封面結(jié)構(gòu)的1/4，閥門的開啟關(guān)閉靈敏迅速，對完全消除水錘起到至關(guān)重要的作用。該結(jié)構(gòu)沒有使用任何的導(dǎo)向機構(gòu)，因此不存在卡阻問題，硬密封的結(jié)構(gòu)，可以使用于軟密封無法替代的場合，流道內(nèi)的文丘里管結(jié)構(gòu)，使閥門水損很小，而且口徑越大的閥門，這方面的優(yōu)勢越明顯。因此該品種的閥門是公司大口徑止回閥10/18的研發(fā)首選，目前正在試制，已成功試制出DN600 的樣品。四、靜音止回閥設(shè)計方法1、引用標準：GB/T1047-2005管道元件 DN( 公稱尺寸 )的定義和使用GB/T1048-2005管道元件 DN

10、( 公稱壓力 )的定義和使用GB/T9119-2000平面、突面板式平焊鋼制管法蘭GB/T12220-1989通用閥門標志GB/T12221-2005金屬閥門結(jié)構(gòu)長度GB/T12225-2005通用閥門銅合金鑄件技術(shù)條件GB/T12226-2005通用閥門灰鐵鑄件技術(shù)條件GB/T12227-2005通用閥門球墨鑄鐵件技術(shù)條件GB/T12229-2005通用閥門碳素鋼鑄件技術(shù)條件GB/T12230-2005通用閥門奧氏體鋼鑄件技術(shù)條件GB/T13927-1992通用閥門壓力試驗GB/T17241.6-1998整體鑄鐵管法蘭GB/T9124鋼制管法蘭技術(shù)條件GB/T17241.7-1998鑄鐵管法

11、蘭技術(shù)條件JB/T106-2004閥門的標志和涂漆JB/T5300-1991通用閥門材料JB/T7927閥門鑄鋼件外觀質(zhì)量要求JB/T7928-1999通用閥門供貨要求GB/T13932-1992通用閥門鐵制旋起式止回閥11/18JB/T8937-1999對夾式止回閥3、設(shè)計程序靜音止回閥設(shè)計流程可參考S-N 圖或公司下達的設(shè)計任務(wù)流程，具體工作按項目制進行，需要多個部門協(xié)同工作完成，設(shè)計人員主導(dǎo)整個進程，以設(shè)計人員的工作為主線展開。其中，設(shè)計人員需做的主要工作如下：1）、收集設(shè)計原始數(shù)據(jù)開始設(shè)計靜音止回閥，首先需要知道一些設(shè)計需要的原始數(shù)據(jù)，主要的參數(shù)有：公稱通徑 DN、公稱壓力 PN、閥門

12、適用介質(zhì)、工況流速等。根據(jù)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和閥門使用條件， 我們才能確定設(shè)計的大體方向。靜音止回閥設(shè)計程序S-N 圖如下：12/18公司下達設(shè)計任務(wù)市產(chǎn)場品調(diào)調(diào)查研收集產(chǎn)品市場信息可行性分析可開發(fā)收集設(shè)計原始數(shù)據(jù)理論設(shè)計設(shè)計產(chǎn)品草圖方案評審可行詳細設(shè)計設(shè)畫計裝計配算圖設(shè)計評審?fù)晟屏慵D繪制圖紙會簽試制試制跟蹤文件圖紙歸檔項目結(jié)束無開發(fā)價值重新設(shè)計不可行修改設(shè)計有待改進2）、設(shè)計具體理論模型 (設(shè)計草圖 )13/18決定例如設(shè)計方向后， 就要根據(jù)靜音止回閥的特點，即低水損無水錘等，設(shè)計出理論模型(設(shè)計草圖 )，該草圖上的數(shù)據(jù)是未經(jīng)任何嚴密決定的，不過在設(shè)計草圖時，所依據(jù)的設(shè)計參數(shù)有：1）、收集設(shè)計原

13、始數(shù)據(jù)開始設(shè)計靜音止回閥，首先需要知道一些設(shè)計需要的原始數(shù)據(jù)，主要的參數(shù)有：公稱通徑DN、公稱壓力PN、閥門適用介質(zhì)、工況流速等。根據(jù)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和閥門使用條件，我們才能確定設(shè)計的大體方向。2）、設(shè)計具體理論模型 (設(shè)計草圖 )決定例如設(shè)計方向后， 就要根據(jù)靜音止回閥的特點，即低水損無水錘等，設(shè)計出理論模型(設(shè)計草圖 )，該草圖上的數(shù)據(jù)是未經(jīng)任何嚴密決定的，不過在設(shè)計草圖時，所依據(jù)的設(shè)計參數(shù)有：a、閥門通徑取設(shè)計公稱通徑，可參考標準GB/T1047-2005 管道元件 DN(公稱尺寸 )的定義和使用；b、流道最好接近文丘里管原理，流道內(nèi)的過度角在5°10°之間取值，確保水損

14、最小；c、環(huán)形密封面處的流通面積為通徑75%82%（直徑比）；d、閥體的法蘭結(jié)構(gòu)參考GB/T17241.6-1998 整體鑄鐵管法蘭的規(guī)定；e、閥瓣的行程取環(huán)形流道內(nèi)、外環(huán)柱面半徑差的1/8，即（ R-r）/8。f 、閥體結(jié)構(gòu)長度可參考GB/T12221-2005 金屬閥門結(jié)構(gòu)長度，14/18最好取標準結(jié)構(gòu)長度系列。3）、設(shè)計計算a、計算流道面積，確定縮徑的具體數(shù)值，通過反復(fù)修改，最后確定合適的結(jié)構(gòu)和通徑。b、優(yōu)化流道結(jié)構(gòu)，使其接近或符合文丘里管原理，減小水損。c、根據(jù)流道尺寸校核閥體強度，確定合適的閥體壁厚，具體公式為：鋼及合金鋼閥體： =P×Dn÷(2.3 L-P)+C

15、鑄鐵閥體： =1.5P×Dn÷(2.3 L -P)+C式中： P計算壓力， PN 設(shè)計給定（MPa）Dn計算公稱通徑，設(shè)計給定(mm) L 材料許用應(yīng)力（MPa）C腐蝕余量，一般取35mm實際閥體最小厚度應(yīng)不小于的計算值。d、較核計算閥瓣強度，按1.5 倍公稱壓力的動壓載荷，閥瓣最小厚度為計算強度的3 倍公稱壓力。e 、 計 算 彈簧 強 度 ，要求 閥 門 完 全 開啟 時 ， 介 質(zhì) 流速 為1m/s1.2m/s，依據(jù)此條件設(shè)計彈簧，需要設(shè)計計算彈簧的線徑d 與圈數(shù) n，公式如下：K= （Gd4）/(8nD3) F=K L式中： K彈簧強度系數(shù)(N/mm)15/18G

16、彈簧鋼絲彈性模量，不銹鋼彈簧一般取71000MPa（ MPa）d彈簧鋼絲線徑（ mm）n彈簧有效圈數(shù)D彈簧中徑（ mm） L 彈簧工作變形長度，設(shè)計給定（ mm） F彈簧壓縮力，設(shè)計給定（ N）要確定 F，需根據(jù)介質(zhì)最小流速，介質(zhì)流動時對閥瓣的沖擊力為F，則有 F=F，計算 F 的公式如下：F=Sv2式中：介質(zhì)密度（ N/m3）S閥瓣面積（ m2）v介質(zhì)流速，一般取1.01.2（m/s）4）、詳細設(shè)計根據(jù)計算數(shù)據(jù)，設(shè)計出具體詳細的裝配圖，鑄件的設(shè)計參考GB/T12227-2005通用閥門球墨鑄鐵件技術(shù)條件，要求鑄件結(jié)構(gòu)合理，利于鑄造，同時盡量減小重量，降低成本。要求所有零部件尺寸都是確定的，這

17、就需要進行反復(fù)的演算和修改，直到近乎完美。完成以后，通過設(shè)計評審，估算產(chǎn)品生產(chǎn)成本，得出相對比較具體的產(chǎn)品造價、制造工藝問題、 試制工作流程等等具體情況，從而能讓公司領(lǐng)導(dǎo)作出正確的判斷，組織進行試制工作。16/185）、設(shè)計產(chǎn)品圖紙根據(jù)設(shè)計完成的產(chǎn)品裝配圖，完成各零部件的制造圖紙， 并完成制造工藝，零件圖繪制按國家標準的要求進行。4、靜音止回閥的技術(shù)要求靜音止回閥的性能指標主要有兩大點，即最大水錘壓力升值和水力摩阻。其他關(guān)于強度和密封方面的要求，可按照國家標準GB/T13927-1992 關(guān)于止回閥的規(guī)定執(zhí)行。1）、最大水錘壓力升值當(dāng)止回閥瞬間關(guān)閉時，管道內(nèi)介質(zhì)倒流瞬間停止，所以會產(chǎn)生瞬間的最大壓力沖擊波，該壓力沖擊波的峰值就是最大水錘壓力升值。該數(shù)據(jù)可以通過儀器測試得出，要求不超過