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英標鑄鐵閘閥設計要求 英標手動鑄鐵閘閥設計要求 英標電動鑄鐵閘閥設計要求 英標鑄氣動鐵閘閥設計要求 英標鑄鐵閘閥設計 鑄鐵閘閥設計要求 英標鑄鐵法蘭閘閥設計要求
1.之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現(xiàn)在介紹英標鑄鐵閘閥設計要求概述
BS5163、BS51501.6MPaDN300～DNl000英標鑄鐵閘閥，在英國、新加坡、馬來西亞和中東一些國家的供水管道和工業(yè)管道上被廣泛使用。本文著重闡述了1.6MPaDN300～1000英標鑄鐵閘閥的閥體壁厚、閥蓋壁厚、閘板壁厚、閥桿直徑的設計計算和設計驗證——型式試驗。鑄鐵閘閥是指關閉件（閘板）沿通路中心線的垂直方向移動的閥門。鑄鐵閘閥是使用很廣的一種閥門，一般口徑DN≥500mm的切斷裝置都選用它，有時口徑很小的切斷裝置也選用閘閥。閘閥作為一種級別較低的閥門，比較常見。
英標鑄鐵閘閥設計要求鑄鐵閘閥結構
閘板構造
按密封面配置可分為楔式閘板式閘閥和平行閘板式閘閥,楔式閘板式閘閥又可分為:單閘板式、雙閘板式和彈性閘板式；平行閘板式閘閥可分為單閘板式和雙閘板式。
1）平行式閘閥：密封面與垂直中心線平行，即兩個密封面互相平行的閘閥。在平行式閘閥中，以帶推力楔塊的結構zui常為常見，既在兩閘板中間有雙面推力楔塊，這種閘閥適用于低壓中小口徑（DN40—300mm）閘閥。也有在兩閘板間帶有彈簧的，彈簧能產(chǎn)生予緊力，有利于閘板的密封。
2）楔式閘閥：密封面與垂直中心線成某種角度，即兩個密封面成楔形的閘閥。密封面的傾斜角度一般有2°52´，3°30´，5°，8°，10°等，角度的大小主要取決于介質(zhì)溫度的高低。般工作溫度愈高，所取角度應愈大，以減小溫度變化時發(fā)生楔住的可能性。在楔式閘閥中，又有單閘板，雙閘板和彈性閘板之分。單閘板楔式閘閥，結構簡單，使用可靠，但對密封面角度的精度要求較高，加工和維修較困難，溫度變化時楔住的可能性很大。雙閘板楔式閘閥在水和蒸氣介質(zhì)管路中使用較多。它的優(yōu)點是：對密封面角度的精度要求較低，溫度變化不易引起楔住的現(xiàn)象，密封面磨損時，可以加墊片補償。但這種結構零件較多，在粘性介質(zhì)中易粘結，影響密封。更主要是上、下?lián)醢彘L期使用易產(chǎn)生銹蝕，閘板容易脫落。彈性閘板楔式閘閥，它具有單閘板楔式閘閥結構簡單，使用可*的優(yōu)點，又能產(chǎn)生微量的彈性變形彌補密封面角度加工過程中產(chǎn)生的偏差，改善工藝性，現(xiàn)已被大量采用。
1）明桿閘閥：閥桿螺母在閥蓋或支架上，開閉閘板時，用旋轉閥桿螺母來實現(xiàn)閥桿的升降。這種結構對閥桿的潤滑有利，開閉程度明顯，因此被廣泛采用。
鑄鐵閘閥的啟閉件是閘板，閘板的運動方向與流體方向相垂直，閘閥只能作全開和全關 , 不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。閘板有兩個密封面 , zui常用的模式閘板閥的兩個密封面形成楔形、楔形角式閥門。
Z41T鑄鐵閘閥性能規(guī)范：
型號：Z41F-10\16
材質(zhì)：HT200灰鑄鐵，球墨鑄鐵
公稱壓力:1.0-1.6
強度試驗（水）：Mpa 2.4
密封試驗（水):Mpa 1.8
適用介質(zhì):水 適用溫度℃: ≤200℃
Z41T鑄鐵閘閥特點：
Z41T鑄鐵閘閥按密封面配置可分為楔式閘板式閘閥和平行閘板式閘閥 , 楔式閘板式閘閥又可分為:單閘極式、雙閘板式和彈性閘板式；平行閘板式閘閥可分為單閘板式和雙閘板式。按閥桿的螺紋位置劃分，可分為明桿閘閥和暗桿閘閥兩種。鑄鐵閘閥可廣泛用于自來水、污水、建筑、石油、化工、食品、醫(yī)藥、輕紡、電力、船舶、冶金、能源系統(tǒng)等體管線上作為調(diào)節(jié)和截流裝置使用。
Z41T鑄鐵閘閥具優(yōu)點：
1、流動阻力小。閥體內(nèi)部介質(zhì)通道是直通的，介質(zhì)成直線流動，流動阻力小。
2、啟閉時較省力。是與截止閥相比而言，因為無論是開或閉，閘板運動方向均與介質(zhì)流動方 向相垂直。
3、高度大，啟閉時間長。閘板的啟閉行程較大，降是通過螺桿進行的。
4、水錘現(xiàn)象不易產(chǎn)生。原因是關閉時間長。
2）暗桿閘閥：閥桿螺母在閥體內(nèi)，與介質(zhì)直接接觸。開閉閘板時，用旋轉閥桿來實現(xiàn)。這種結構的優(yōu)點是：鑄鐵閘閥的高度總保持不變，因此安裝空間小，適用于大口徑或?qū)Π惭b空間受限制的閘閥。此種結構要裝有開閉指示器，以指示開閉程度。這種結構的缺點是：閥桿螺紋不僅無法潤滑，而且直接接受介質(zhì)侵蝕，容易損壞。
Z45T暗桿鑄鐵閘閥廣泛適用于石油、化工、制藥、電力等行業(yè)，在公稱壓力≤1.0MPa的蒸汽、水、油類介質(zhì)的管路上作啟閉用。暗桿閘閥，驅(qū)動方式可選用手動、蝸輪、氣動、電動，連接方式可選用法蘭，結構形式可選用楔式，密封結構可選用軟密封、硬密封，壓力范圍PN0.1-2.5Mpa，公稱通徑為DN50-700mm，材質(zhì)可選用灰鑄鐵、球墨鑄鐵。
Z45T暗桿鑄鐵閘閥性能規(guī)范：
型 號：Z45T-1.0\1.6
公稱壓力：1.0Mpa-16Mpa
強度試驗（水）：Mpa2.4
密封試驗（水）：Mpa1.8
適用介質(zhì)：水，蒸汽，油，煤氣，輕紡以及城建等行業(yè)。
使用溫度：≤200℃。
Z45T暗桿鑄鐵閘閥特點：
Z45T暗桿閘閥又叫旋轉桿閘閥 ( 亦叫暗桿楔式閘閥)。閥桿螺母設在閘板上，手輪轉動帶動閥桿轉動 , 而使閘板提升，通常在閥桿的底端有梯形螺紋，通過閥門底端的螺紋以及閥瓣上的導槽，將旋轉運動變?yōu)橹本€運動，也就是將操作轉矩變?yōu)椴僮魍屏Αｉ_啟閥門時，當閘板提升高度等于閥門通徑的1：1倍時，流體的通道*暢通，但在運行時，此位置是無法監(jiān)視的。實際使用時，是以閥桿的頂點作為標志，即開不動的位置，作為它的全開位置。為考慮溫度變化出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象, 通常在開到頂點位置上，再倒回 1/2~1圈，作為全開閥門的位置。因此，閥門的全開位置，按閘板的位置（即行程）來確定。
Z45T暗桿鑄鐵閘閥優(yōu)點：
1.流動阻力小。閥體內(nèi)部介質(zhì)通道是直通的，介質(zhì)成直線流動，流動阻力小。
2.啟閉時較省力。是與截止閥相比而言，因為無論是開或閉，閘板運動方向均與介質(zhì)流動方 向相垂直。
3.高度大，啟閉時間長。閘板的啟閉行程較大，降是通過螺桿進行的。
4.水錘現(xiàn)象不易產(chǎn)生。原因是關閉時間長。
鑄鐵閘閥主要特點及用途
1.結構緊湊、設計合理，閥門剛性好，通道流暢，流阻系數(shù)小。
2.密封面采用不銹鋼和硬質(zhì)合金，使用壽命長。
3.采用柔性石墨填料、密封可靠，操作輕便靈活。
4.驅(qū)動方式分手動、電動、氣動、齒輪傳動，結構型式：彈性楔式單閘板、剛性楔式單閘板和雙閘板型號。
5.廣泛適用于石油化工，火力發(fā)電廠等油品、水蒸汽管路上作接通或截斷管路中介質(zhì)的啟閉裝置。
執(zhí)行標準
設計制造：按GB/T12234-89的規(guī)定
結構長度：按GB/T12221-89的規(guī)定
法蘭面尺寸：按JB79 GB/T9112-9131的規(guī)定
檢查與試驗：按JB/T9092-99 GB/T13927-92的規(guī)定
傳動方式：手動、電動、齒輪傳動
2.設計
2.1閥體壁厚的設計計算
BS5163、BS5150標推中并未給出殼體zui小壁厚的數(shù)據(jù)，設計時，必須對閥體壁厚進行設計計算。
設計時，將閥體中腔的截面形狀設計為近似橢圓形，見圖3，其壁厚S′B1的設計計算，是用橢圓形壁厚的計算公式導出的計算公式：式中K——近似橢圓形截面閥體壁厚系數(shù)，其中DN300～DN500，K取1.13，DN600～DNl000，K取1.07；
P——介質(zhì)壓力，設計時，P取1.6MPa；
a——近似橢圓形截面的長軸(mm)；
[σL]——鑄鐵(HT250)許用拉應力，[σL]取35.28MPa；
C——腐蝕余量，C取5(mm)。
DN300～DN1000閥體zui小壁厚的設計計算結果見表1。
設計中發(fā)現(xiàn)，閥體壁厚的設計，除了考慮閥體強度之外，還應考慮閥體的剛度，即應將閥體體腔的變形(指在1.6MPa介質(zhì)壓力的作用下)控制在0.001DN范圍之內(nèi)，否則，閥體會因受力變形而無法達到密封。
解決閥體剛度的方法見圖1，在閥體的外部、內(nèi)腔設計加強筋，且閥體外部的加強筋與閥體的端法蘭相連接，來達到增加閥體的剛性，必要時可設計成不等壁厚，即增加閥體近似橢圓形截面中腔部分的壁厚。
2.2閥蓋壁厚的設計
設計時，閥蓋壁厚S′B2通常不再進行設計計算，直接取閥體壁厚的0.95作為閥蓋的壁厚。DN300～DN1000閥蓋zui小壁厚數(shù)據(jù)見表2；閥蓋加強筋的設計見圖1。
2.3閘板壁厚的設計計算
BS5163、BS5150標準中，同樣未給出閘板zui小壁厚的數(shù)據(jù)，設計時，必須對閘板壁厚S′B3進行設計計算，其計算公式如下：式中d——通徑(mm)；
P——介質(zhì)壓力，設計時，P取1.6MPa；
[σW]——鑄鐵(HT250)許用彎曲應力，[σW]取56.84MPa；
C——腐蝕余量，C取3(mm)。
DN300～DN1000閘板zui小壁厚的設計計算結果見表3。
2.4閥桿直徑的設計計算
BS5163、BS5150標準中，同樣未給出閥桿zui小直徑的數(shù)據(jù)，設計時，必須對閥桿直徑進行設計計算，其計算公式如下：式中K——閥桿設計計算系數(shù)，其中DN300～DN500，K取0.70～0.75；DN600～DNl00。K取0.60～0.65；
Q——閥桿開啟時的軸向力(N)；
[σL]——鑄鐵(HT250)許用拉應力，[σL]取35.28MPa；
其中Q采用簡易計算公式，且因QG(閘板組件的重量)數(shù)值小，不予計算。式中QMF——密封面達到必需比壓時的作用力(N)；
QMJ——密封面介質(zhì)靜壓作用力(N)；
d——通徑，d=DN(mm)；
bm——閥體密封面寬度(mm)；
qmf——必需密封比壓(MPa)；
P——介質(zhì)壓力，設計時，P取1.6MPa。
DN300～DN1000閥桿zui小直徑的設計計算數(shù)據(jù)見表4。
3設計驗證——型式試驗
DN300～DN1000英標鑄鐵閘閥樣機，通過了馬來西亞國家質(zhì)量機構SiRiM的型式試驗，對設計進行了驗證，型式試驗嚴格按照英國國家標準BS5163：1986進行。型式試驗的試驗項目有：外觀檢驗、尺寸檢驗、材料理化試驗、殼體強度試驗、密封試驗、zui大功能扭矩試驗、zui小強度扭矩試驗、清潔度檢驗、涂層和標志檢驗。這里著重介紹殼體強度試驗、密封試驗，zui大功能扭矩試驗、zui小強度扭矩試驗。
3.1殼體強度試驗
殼體強度試驗，試驗介質(zhì)壓力2.4MPa，保持試驗壓力zui短持續(xù)時間1h,不得有肉眼可見滲漏。
3.2密封試驗
密封試驗，試驗介質(zhì)壓力1.76MPa，保持試驗壓力zui短持續(xù)時間15min，不得有肉眼可見滲漏，即在閥體的密封面上，15min內(nèi)不能有任何肉眼可見的滲漏，包括掛在密封面上小水珠。
需要再次強調(diào)的是：設計的閥體必須有足夠的強度和剛度，密封試驗時，殼體的變形必須控制在0.001DN范圍之內(nèi)，否則將很難通過密封試驗。
3.3zui大功能扭矩試驗
zui大功能扭矩試驗，是指閘閥在無介質(zhì)壓力和有介質(zhì)壓力的情況下，在開、關的全過程中，任一瞬間其zui大的扭矩都不能超過表5規(guī)定的扭矩。
3.4zui小強度扭矩試驗
zui小強度扭矩試驗，是對PN1.6MPaDN300～DNlO00英標鑄鐵閘閥設計的驗證，其試驗步驟：
3.4.1全開、全關試驗
用zui大功能試驗扭矩對閥門進行全開、全關操作試驗，并做好全開、全關位置的記號，同時記錄全開、全關過程中閥桿的轉動圈數(shù)。
3.4.2閥處于全關位置的zui小強度扭矩試驗
閥處于全關位置后，再在閥桿的四方頭上，順著關緊的方向(順時針方向)，逐漸施加zui大功能試驗扭矩3倍的扭矩，即zui小強度試驗扭矩，見表6；以驗證閥體、閥蓋、閘板、閥桿、閥桿螺母、填料函等主要零件及中法蘭螺栓的強度是否達到BS5163：1986標準的要求。
3.4.3閥處于全開位置的zui小強度扭矩試驗
閥處于全開位置后，再在閥桿的四方頭上，順著開啟的方向(逆時針方向)，逐漸施加zui大功能試驗扭矩3倍的扭矩，即zui小強度試驗扭矩，見表6；以驗證閥體、閥蓋、閘板、閥桿、閥桿螺母、填料函等主要零件及中法蘭螺栓的強度是否達到BS5163：1986標準的要求。
3.4.4密封試驗
重新用zui大功能試驗扭矩使閥處于全關位置，再次進行密封試驗，試驗介質(zhì)壓力1.76MPa,保持試驗壓力zui短持續(xù)時間15min
不得有任何肉眼可見的滲漏，以確認閥是否產(chǎn)生變形；設計是否達到BS5163：1986標準的要求。
3.4.5全開、全關試驗
再次用zui大功能試驗扭矩對閥進行全開、全關操作試驗，并核對全開、全關的位置是否與3.4.1試驗時全開、全關的位置是否相符；再次記錄全開、全關過程中閥桿的轉動圈數(shù)，核對是否與3.4.1試驗時閥桿的轉動圈數(shù)是否相同，以確認閥桿、閥桿螺母的強度、剛度是否滿足BS5163：1986標準的要求。
3.5零件檢驗
拆開零件，檢驗閥體、閥蓋、閘板、閥桿、閥桿螺母、填料函等零件及中法蘭的螺柱、螺母是否完好，以確認閥體、閥蓋、閘板、閥桿、閥桿螺母、填料函等主要零件及中法蘭螺栓的設計是否滿足BS5163：1986標準的要求。
4結束語
經(jīng)設計驗證——型式試驗，確認BS5163、BS51501.6MPaDN300～DNl000英標鑄鐵閘閥的設計滿足了BS5163：1986標準的要求，投入了批量生產(chǎn)，并大批量出口馬來西亞、新加坡。通過設計，深切感到BS5163標準的型式試驗方法——zui小強度扭矩試驗是十分與本文相關的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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