一體化截汙泵站中一種實用新型插板閥的設計與應用

2017年的政府工作報告中提到了“推進海綿城市建設”,就是說城市要構建一個(ge) 大的雨水係統,平常下雨時能夠排水、蓄水、淨水,需要時將儲(chu) 存的水再次利用。插板閥不僅(jin) 廣泛應用於(yu) 市政工程給水排水管道中作疏水及調節用，還應用於(yu) 農(nong) 田水利節水灌溉輸水管道中,多用於(yu) 工業(ye) 、農(nong) 業(ye) 灌溉、城市生活汙水處理係統的關(guan) 鍵部位,在這些係統中起著截流和調節的作用。手動調節的插板閥需要人力進行控製,增加了企業(ye) 的運行成本。實用且能自動控製的插板閥能降低企業(ye) 的運營成本,提高企業(ye) 的經濟效益，

新型插板閥的研製需求

大城市中分流製地區由於(yu) 雨汙混接問題的存在,嚴(yan) 重影響了水環境改善。在改造過程中,部分地區因暫時不具備大麵積開展雨汙混接分流改造的條件,而采取了過渡性措施,在小區雨水出戶管處或雨水管道排水口處建設截流井,將混接至雨水管的汙水截流至汙水管道,以減少對水環境的影響。雨水截流井應具有截汙限流功能和無人值守功能,特別是重力式截汙井,並筒裏必須設置限流閥。現在基本上用插板閥對截汙量進行限流控製，而傳(chuan) 統的插板閥又稱“手動刀型閘閥”，不適用於(yu) 自動控製的截汙井,這就要求在短時間內(nei) 設計、製造完成一種實用並能實現自動控製的新型插板閥。

2新型插板閥的設計

2.1新型插板閥結構設計插板閥,又稱“手動刀型閘閥”,其結構多種多樣。刀型閘閥是一種閘板與(yu) 閥座始終緊密接觸密封的閥門,通過閥杆上手輪的旋轉運動傳(chuan) 遞給閥杆做直線行程運動帶動閥板的啟閉。此閥門的特點在於(yu) 介質在閥體(ti) 內(nei) 卡阻少,能夠全通徑流通,其密封結構分為(wei) 軟密封、硬密封兩(liang) 種。這種插板閥主要由以下部件構成:閥體(ti) (框架)、閘板、手輪、絲(si) 杆、螺母等。因要設計的插板閥安裝在一體(ti) 化截汙井內(nei) (圖2),截汙井的直徑在1.5~2m,截汙井內(nei) 部有水泵及其導杆粉碎格柵及其導杆、爬梯、液位計保護套管等部件，安裝空間受到限製,新型插板閥體(ti) 積不能過大。截汙井內(nei) 都是汙水,水氣、濕度較大,若防水達不到要求，電器容易發生短路,電器傳(chuan) 動部分容易損壞,需要經常更換,因此決(jue) 定采用液壓控製。考慮到安裝、維修方便,結構需要緊湊。為(wei) 防止垃圾堆在閘板下部,閘板不能全關(guan) 閉,設計閘板下部是不封閉的,閘板關(guan) 閉的時候,將垃圾推到插板閥外部。因此采用圖3所示新型插板閥結構,它由閥體(ti) (框架)、閘板、液壓缸等部件組成,液壓電動部分放在井筒外部,通過運行液壓係統,讓液壓油缸的伸縮來控製閘板的開和關(guan) 。若增加閘板的限位開關(guan) ,根據閘板的打開程度,還可以控製排水流量的大小,起到自動控製的功能。

1)與(yu) 出水管的連接法蘭(lan) 設計:采用標準法蘭(lan) 的設計,根據GB/T 9119-2010《板式平焊鋼製管法蘭(lan) 》選用。與(yu) 閘板的密封采用0型圈(圖4)。

2)閘板設計:采用楔形設計,並用兩(liang) 塊板通過榫槽連接在一起，一塊板與(yu) 法蘭(lan) 密封,另一塊板起到壓緊密封的作用,如圖5所示。

3)液壓油缸的設計:確定油缸直徑、油缸行程、工作壓力、油缸的安裝方式等參數,據此設計液壓油缸(圖6

2.2 新型插板閥材料選用般閥門的閥體(ti) 設計基本內(nei) 容包含確定閥體(ti) 材料,即根據其工作介質的特性來確定所用材料,材料應具有足夠的耐腐蝕性、可靠的強度和剛度。插板閥通常用在有較大顆粒的物料管道上,或用在固體(ti) 、粉體(ti) 物料的管道上,也常用在有較多雜質的汙水管道中。閥門的殼體(ti) 材料有灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼鑄鋼、合金鋼鑄鋼、奧氏體(ti) 鑄鋼等:插板閥的閥體(ti) 材料有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、不鏽鋼、鉻鉬鋼、雙相鋼等:閥板材料有201、304等:閥蓋或框架材料有灰鑄鐵、球墨鑄鐵等:閥杆材料有2Cr13、304等新型插板閥專(zhuan) 門用在分流製排水係統中，且安裝在截汙井內(nei) 部,與(yu) 生活汙水接觸,而生活汙水中有機物含量高、氦氦含量高、BOD/COD比高、微生物種類多。排放到汙水管道中的生活中的藐酸鹽在適合的條件下會(hui) 轉化為(wei) 硫化物,進而生成硫化氫和硫酸,從(cong) 麵產(chan) 生腐蝕作用,對插板閥材料的耐腐蝕要求高。因此,新型插板閥的閩體(ti) 、閥板材料均采用SUS304,液壓油缸的材料也選用SUS304。

2.3 新型播板閥工藝設計

鑄造閥體(ti) 是目前應用最廣的一種形式。插板閥的閥體(ti) 一般是鑄件,閥體(ti) 要提前澆鑄或做庫存備貨。若不備貨,那麽(me) 當客戶需要時,生產(chan) 周期長,生產(chan) 製作來不及:若備貨,就相應積壓了企業(ye) 的部分流動資金。若閥體(ti) 、閥板、闊蓋或支架等部件都需要車加工,就必須添置必要的車加工設備,這樣又增加了企業(ye) 的投入。插板閥一般零件較多,車加工部件增多,增加了工序,延長了車間製作時間,也增加了車間裝配成本,給企業(ye) 造成了負擔。新型插板閥大多是激光切割件，都是用現成的板材進行切割，采購現成的型材,不需要提前預製。激光切割好後即可裝配,組裝出來的閥門精度有保證，產(chan) 品的一致性也好,能批量生產(chan) 和應用。連接法蘭(lan) 、液壓缸的連接件等需車加工,車加工部件較少,減少了備貨,縮短了製作周期閘門采用榫槽型結構,減少了焊接量,沒有了焊接這道工序,整體(ti) 變形相對減小,確保了密封性能,降低了裝配難度,提高了經濟效益。

1)連接法蘭(lan) 與(yu) 框架的組裝:利用平台、工裝來組裝連接法蘭(lan) 與(yu) 框架(圖7),保證法蘭(lan) 密封麵與(yu) 框架在同一平麵內(nei) ,並用磨光片去除焊接表麵的水、油汙等影響焊接質量的雜質。點焊固定,采用氬弧焊焊接，焊接電流90~110A,電壓10~12 V,氣氣流量8~10 mL/mi。不需要連續焊,采用間斷焊,焊接長度50 mm,間距40 mm。

2)密封用斜錐環與(yu) 框架的組裝:密封斜錐環加工完成後,與(yu) 框架正確組裝,確保斜錐環與(yu) 閘板的斜度相匹配(圖8)。

3)框架之間的組裝:兩(liang) 個(ge) 框架之間用螺絲(si) 連接,但兩(liang) 板之間要保證距離一致。采用定距管,定距管經過車加工,保證長度誤差在0.15 mm內(nei) 。

2.4 新型插板閥的設計計算

本次設計參數如下:公稱直徑為(wei) 250mm;驅動方式為(wei) 液壓驅動:適用溫度≤100℃:閥體(ti) 材質為(wei) 不鏽鋼:適用介質為(wei) 生活汙水。