彈性座封閘閥的操作原理及結構特點

彈性座封閘閥也被稱為軟密封閘閥，是普通中、低壓閥門的更新換代產品，被稱為“綠色環保”產品。被廣泛用于飲用水、給排水，廢、污水處理， 建筑、消防、能源系統流體管道上作為截流裝置使用。

1955年，在奧地利一個叫Voecklabruck的小鎮誕生了世界上*臺橡膠軟密封的閘閥，對后來世界范圍內的閥門制造產生了深遠的影響。軟密封是相對于硬密封而言的，傳統的硬密封閘閥其閘板一般用金屬制造，加工后為金屬密封面。密封面加工得光滑平整，從而使密封面的間隙很小，再加上較大的壓力使其間隙接近密合并達到不漏或泄漏很少，以滿足使用要求，這種閘閥一直沿用至今。而軟密封閘閥則改用橡膠以正斜面擠壓方式密封，這種閘閥基本沒有摩擦，即將閘板整體外包中硬橡膠，下面做成垂直于管軸線的圓弧，兩側斜45°?60°，上面做成垂直于軸線的兩個45°?60°斜面，閘板上下的密封面通過外包的橡膠直接與鑄造閘閥內面密封，見圖2-51。由于橡膠的彈性模量低，彈性限度大，允許變形大，即便對基本平整但不夠光滑的鑄造面作為密封面，仍能達到密封要求。所以閥體不需要像硬密封閘閥一樣做出凹槽，底部為與管內壁一致的圓弧面，兩側有斜面的密封面，避免了因凹槽內沉積及堵塞雜物產生的泄漏。

一種新型的閘閥推廣難度較大，速度較慢，到 20世紀70年代中期才向海外推廣，到1975年美國只有幾個水廠應用，美國給水協會在1976年年會上才決定，制定軟密封閘閥的標準。1980年通過AN¬SI/AWWA C509—80 “ Resilient Gate valves, 3

Through 12NPS。For water and sewage systems，，，口徑范圍為3?12in，內容與歐洲標準基本相同。日本水道協會于1984通過JWWA B120—1984水道用軟密封閘閥標準。日本在歐洲和美國的基礎上又有所發展，把上部的密封面也改為在閘板兩側做成兩條圓弧斜面，在垂直加壓下起到密封作用，使閘板厚度大為縮小，因此其口徑范圍擴大到DN350，后又進一步擴大到DN500。同時又提高了防腐要求，進一步解決防銹問題。20世紀80年代初，由于軟密封閘閥的優點突出，發展很快，已形成取代原有銅密封閘閥的趨勢。當時在歐美及日本，這種閘閥已占領閘閥市場的80%以上。

國內軟密封閘閥起步時間較晚。雖然在20世紀70年代中期，在國內的英國水工業展覽時展出了軟密封閘閥，但是沒有得到重視。個別廠也生產過少量的軟密封閘閥，但不被用戶認可，沒有銷路，也就中止了生產。20世紀90年代國內有些廠家開始研制軟密封閘閥，產品技術條件基本按照美國AWWAC509—80和日本JWWAB120—84標準，結合國內產品規格的連接尺寸制定了企業標準，并據此進行了型式試驗和壽命試驗，并通過了技術鑒定，投入批量生產。1995年中華人民共和國建設部將軟密封閘閥列入“*科技成果重點推廣計劃”項目名單后， 在全國得到普遍推廣。

彈性座封閘閥核心零部件主要有閥體、閥蓋、閥桿以及閘板等，如圖2-51所示。閘板采用球墨鑄鐵外全覆無毒橡膠（直接硫化丁腈橡膠或三元乙丙橡膠）制作而成。整個閥門的密封主要依靠橡膠閘板與鑄件接觸，通過橡膠因受力而產生微量彈性變形達到良好的密封效果，密封可靠，可達到零泄漏，且摩擦因數很小，磨損小，閥門在啟閉時力矩小，操作輕便，使用壽命長，無污染、耐蝕且外形美觀。

彈性座封閘閥具有以下優點。

（1）平底式閥座

傳統的金屬閘閥往往在通水清洗后即因外物諸如石頭、木塊、水泥、鐵屑、雜物等淤積于閥底凹槽內，容易造成無法開關緊密，而形成漏水現象，如圖 2-52所示。彈性座封閘閥采用內腔底部無凹槽，底部與水管相同的平底設計，不易造成雜物淤積，密封始終如一，如圖2-53所7K。

（2） 閘板整體包膠

閘板采用高品質的橡膠進行整體內外包膠，*的橡膠硫化技術使得硫化后的閘板能夠保證的幾何尺寸，且橡膠與球墨鑄鐵附著牢固，不易脫落及彈性記憶佳。

（3） 全部零件符合環保要求

彈性座封閘閥的閥體、閥蓋、支架、手輪、傳動帽等零件均用球墨鑄鐵制成，經特殊處理后采用高壓靜電噴涂工藝在內、外表面噴涂環氧樹脂粉末涂料， 內件采用不銹鋼或銅合金，從而有效地防止了腐蝕的形成，且無污染、無毒、表面美觀。

（4） 流阻小、水頭損失少

彈性座封閘閥由于采用噴涂工藝，環氧樹脂涂層表面非常光滑，極大地降低了介質所流經通道的表面粗糖度，因此流阻小、水頭損失少；同時閥體底部設計為直通型也減少了流阻和水頭損失。

（5） 特殊軸密封

由于閥桿采用三道0形圈密封，一道防塵圈密

封設計，可減少開關時的摩擦阻力，大幅度減少漏水現象。

（6）防護裝置

避免了因井蓋失竊、行人跌傷而引發的訴訟、索賠。可直接埋入地下的彈性閥座閘閥配有一套防護裝置，裝置頂部設有一個閥盒，打開閥盒上的蓋板可用加長的套筒扳手啟閉閥門，圖2-54所示為埋地式暗桿彈性座封閘閥。

）閥桿密封結構

閥桿密封采用三道〇形圈結構，如圖2-55 （a） 所示。第三道0形圈可降低壓蓋處的壓力，同時可以實現管道在有介質壓力的情況下更換上面兩道密封圈（AWWAC509 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[圖2-55 （b）]相比，0形圈密封結構可以有效降低閥門的啟閉轉矩。在供水行業一般不

（2）閘板結構

閘板密封主要有截止式和楔式兩種（圖2-57）。 截止式在DJV250以上規格采用較多，其特點是側面橡膠不起密封作用，在關閉過程中閘板側面橡膠不與閥體內壁擠壓變形，僅在zui終關閉時橡膠發生變形而密封。在關閉過程中力矩小，對閥門的制造要求高， 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，其特點是側面橡膠起密封作用，在關閉過程中閘板側面橡膠閥體內壁擠壓變形，進而形成密封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。0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，否則會出現切割0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、工藝和性能的要求是必須符合標準規范，否則橡膠老化會影響閥門壽命，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2-56所示為符合標準的四種常用彈性座封閘閥閥桿密封結構。

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。0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，否則會出現切割0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、工藝和性能的要求是必須符合標準規范，否則橡膠老化會影響閥門壽命，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2-56所示為符合標準的四種常用彈性座封閘閥閥桿密封結構。結構復雜，螺母與閘板無調整間隙，閘板制造工藝復雜，同時對各零件的加工和裝配精度要求高，但結構可靠，不會出現橡膠層磨損情況，如圖2-59所示。

閘板包覆橡膠的厚度一般不小于2mm，公稱尺寸較大的，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、創傷及鑄鐵外露等缺陷。如圖2-60所示。

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1.6MPa時，可適當增加橡膠硬度。EPDM具有很好的耐老化性能、優異的抗壓變性能，而且能阻止有機物、臭氧和紫外線的破壞，歐洲國家供水管道橡膠圈已全部采用EPDM制成。

無論是明桿還是暗桿彈性座封閘閥（圖2-61、圖 2-62），閘板在密封過程都會受到介質靜壓力的作用， 并由于閥桿等零件裝配間隙的存在，使閘板向介質流動方向游移，使出口密封面進一步被壓縮。同時，進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。 

來源：上海自動化儀表銷售網（www.40017.net）

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