可拆卸單瓣蝶式止回閥的優化設計

張翼

摘 要：止回閥屬于自動閥門，是控制管道內介質單向流向的閥門，可用來防止管路中的介質倒流、容器介質的泄放，同時，也便于介質正常回流。新型可拆卸單瓣蝶式止回閥的創新設計思路是：在旋啟式蝶式止回閥的基礎上，將彈簧鉸鏈機構關節部分移至管道邊緣，并且改雙閥瓣為單閥瓣，以減輕介質對彈簧鉸鏈機構關節部位的沖擊，提高彈簧鉸鏈機構的壽命，提高閥門的密閉性。在升降式蝶式止回閥的側面增加1個可拆卸的螺紋帽，可以減少維修工作量，延長閥門的使用壽命。將螺紋蓋設計成空腔結構，可以減輕介質沖擊閥瓣帶來的巨大沖擊力，進而緩沖減震。

關鍵詞：蝶式止回閥；單閥瓣；彈簧鉸鏈機構；單瓣蝶式止回閥

中圖分類號：TH134 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.081

止回閥（One-way valve）又被稱為止逆閥、單流閥、單向閥或逆止閥。

止回閥屬于自動閥門，其壓力為1.6～25 MPa/Class150- 2500/2.0～42.0 MPa，工作溫度為-29～550 ℃，常用材質為鑄鋼、鑄鐵、合金鋼、不銹鋼和鍛鋼等。止回閥被廣泛應用于石油、化工、制藥、化肥和電力行業等各種工況的管路上，適用介質為水、油品、蒸汽和酸性介質等。它是控制管道內介質單向流向的閥門，用來防止管路中的介質倒流和容器介質的泄放，同時，也便于介質的正常回流。

止回閥按結構劃分，可分為升降式止回閥、旋啟式止回閥和蝶式止回閥3種。其中，升降式止回閥分為立式和臥式2種；旋啟式止回閥分為單瓣式、雙瓣式和多瓣式3種；蝶式止回閥為直通式的。

本文簡要分析了蝶式止回閥存在的問題，并設計出了1種新型、可拆卸的單瓣蝶式止回閥。

1 現有止回閥存在的問題

蝶式止回閥在連接形式上可分為螺紋連接、法蘭連接、焊接連接和對夾連接4種。現有的蝶式止回閥主要包括旋啟式止回閥和升降式止回閥。

普通蝶式止回閥因其結構特點的不同，在使用時，容易出現以下2個問題：①在高壓惡劣的環境下，止回閥的鉸鏈機構位于管道中心，它受介質的沖擊較大，很容易損壞。一旦閥瓣部件損壞，需要將整個閥體從管道中拆卸下，并更換或維修整個閥門。這嚴重影響了止回閥的使用壽命，提高了閥體的報廢率。②防高壓水錘能力弱，甚至無緩沖能力。

同理，升降式蝶式止回閥的缺點是：①僅適用于低流速和流動不常變化的大口徑場合，但是，不宜用于脈動流。因為其密封性能較差，并且正向流動所需壓力差較大。②升降式垂直瓣止回閥只能安裝在垂直管道上；升降式水平瓣止回閥只能安裝在水平管道上。

2 蝶式止回閥的創新設計思路

蝶式止回閥結構設計上的不足是引發問題的根源，因此，有必要創新其結構，設計出1種新型的可拆卸的單瓣蝶式止回閥。

在旋啟式蝶式止回閥的基礎上，將彈簧鉸鏈機構關節部分移至管道邊緣，并且將雙閥瓣改為單閥瓣，以減輕介質對彈簧鉸鏈機構關節部位的沖擊，提高彈簧鉸鏈機構的壽命和閥門的密閉性。旋啟式蝶式止回閥結構如圖1所示。

在升降式蝶式止回閥的側面增加1個可拆卸的螺紋帽，將其用于支撐緊固彈簧鉸鏈結構。在更換或維修閥門內部閥瓣等

易損件時，可先卸下螺紋帽后再將內部閥瓣等零件取出更換或維修，無需將閥門從管道中拆除。這樣做，可以減少維修工作量，延長閥門的使用壽命。升降式蝶式止回閥結構如圖2所示。

將螺紋蓋設計成空腔結構，可以減輕介質沖擊閥瓣帶來的巨大沖擊力，能起到一定的緩沖減震效果。螺紋蓋結構如圖3所示。

3 可拆卸單瓣蝶式止回閥

3.1 結構設計

可拆卸單瓣蝶式止回閥結構如圖4所示。

閥體內部所有的部件均可拆卸，便于維修和更換；閥瓣為單閥瓣，它是由彈簧鉸鏈機構控制的，處于常閉狀態，并且彈簧鉸鏈機構處于管道邊緣位置。

3.2 工作原理

圖4中所示是可拆卸單瓣蝶式止回閥，它主要是由閥體、閥座、閥瓣、彈簧鉸鏈機構和螺紋蓋等幾大部分組成的。無論閥體安裝在水平管道還是垂直管道中，在無介質流動的情況下，閥瓣在彈簧鉸鏈機構的作用下，處于常閉狀態。當介質反向沖擊閥瓣時，介質受阻，要避免介質沖出閥體對外面的設備和人員造成傷害。同時，部分介質流入螺紋蓋內空腔，能卸掉介質對閥瓣的沖擊力，減少介質沖擊對整個閥體的瞬間沖擊力和振動幅度。另外，由于彈簧鉸鏈機構安裝在管道邊緣，所以，彈簧鉸鏈機構的關節部位所受到介質的沖擊力會減少，進而提高彈簧鉸鏈機構的使用壽命。當介質正向流動時，在介質重力產生的壓力大于彈簧鉸鏈機構作用力的情況下，閥瓣會自動開啟，使得介質回流。

3.3 應用特點

可拆卸單瓣蝶式止回閥采用了彈簧鉸鏈機構控制閥瓣的開啟和關閉，所以，它適用于水平或垂直安裝的管道。此閥密閉性好，并且具有一定的防水錘能力，維修方便，使用壽命長。

4 結束語

止回閥除了用于工業管道上作為阻止介質逆流的裝置外，還可用于石油鉆柱內防噴系統管道。但是，止回閥在正常鉆井過程中處于常開啟狀態，而且會長時間遭受高壓鉆井液的沖蝕，極易導致止回閥密封失效或過早報廢，存在一定的安全隱患。本文針對其使用壽命短、耐蝕性差等缺點，設計出了新型的可拆卸單瓣蝶式止回閥。采用可拆卸的不銹鋼閥芯、易更換的羧基丁腈耐磨材料的閥片等，可以減少整個閥體的報廢率，降低維護成本，提高其耐蝕性，延長使用壽命。新型的可拆卸單瓣蝶式止回閥反應迅捷，具有可靠的封堵能力，可將其應用于石油鉆井防井涌、井噴。

參考文獻

[1]周展浩，宋小鵬.止回閥類型選用的若干技術探討[J].給水排水，2010，36（2）.

〔編輯：白潔〕