2017年的政府工作報(bào)告中提到了“推進(jìn)海綿城市建設(shè)”,就是說(shuō)城市要構(gòu)建一個(gè)大的雨水系統(tǒng),平常下雨時(shí)能夠排水、蓄水、凈水,需要時(shí)將儲(chǔ)存的水再次利用。插板閥不僅廣泛應(yīng)用于市政工程給水排水管道中作疏水及調(diào)節(jié)用，還應(yīng)用于農(nóng)田水利節(jié)水灌溉輸水管道中,多用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉、城市生活污水處理系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,在這些系統(tǒng)中起著截流和調(diào)節(jié)的作用。手動(dòng)調(diào)節(jié)的插板閥需要人力進(jìn)行控制,增加了企業(yè)的運(yùn)行成本。實(shí)用且能自動(dòng)控制的插板閥能降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，

新型插板閥的研制需求

大城市中分流制地區(qū)由于雨污混接問(wèn)題的存在,嚴(yán)重影響了水環(huán)境改善。在改造過(guò)程中,部分地區(qū)因暫時(shí)不具備大面積開(kāi)展雨污混接分流改造的條件,而采取了過(guò)渡性措施,在小區(qū)雨水出戶管處或雨水管道排水口處建設(shè)截流井,將混接至雨水管的污水截流至污水管道,以減少對(duì)水環(huán)境的影響。雨水截流井應(yīng)具有截污限流功能和無(wú)人值守功能,特別是重力式截污井,并筒里必須設(shè)置限流閥。現(xiàn)在基本上用插板閥對(duì)截污量進(jìn)行限流控制，而傳統(tǒng)的插板閥又稱“手動(dòng)刀型閘閥”，不適用于自動(dòng)控制的截污井,這就要求在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)、制造完成一種實(shí)用并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的新型插板閥。

2新型插板閥的設(shè)計(jì)

2.1新型插板閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)插板閥,又稱“手動(dòng)刀型閘閥”,其結(jié)構(gòu)多種多樣。刀型閘閥是一種閘板與閥座始終緊密接觸密封的閥門,通過(guò)閥桿上手輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給閥桿做直線行程運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)閥板的啟閉。此閥門的特點(diǎn)在于介質(zhì)在閥體內(nèi)卡阻少,能夠全通徑流通,其密封結(jié)構(gòu)分為軟密封、硬密封兩種。這種插板閥主要由以下部件構(gòu)成:閥體(框架)、閘板、手輪、絲桿、螺母等。因要設(shè)計(jì)的插板閥安裝在一體化截污井內(nèi)(圖2),截污井的直徑在1.5~2m,截污井內(nèi)部有水泵及其導(dǎo)桿粉碎格柵及其導(dǎo)桿、爬梯、液位計(jì)保護(hù)套管等部件，安裝空間受到限制,新型插板閥體積不能過(guò)大。截污井內(nèi)都是污水,水氣、濕度較大,若防水達(dá)不到要求，電器容易發(fā)生短路,電器傳動(dòng)部分容易損壞,需要經(jīng)常更換,因此決定采用液壓控制。考慮到安裝、維修方便,結(jié)構(gòu)需要緊湊。為防止垃圾堆在閘板下部,閘板不能全關(guān)閉,設(shè)計(jì)閘板下部是不封閉的,閘板關(guān)閉的時(shí)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(jié)構(gòu),它由閥體(框架)、閘板、液壓缸等部件組成,液壓電動(dòng)部分放在井筒外部,通過(guò)運(yùn)行液壓系統(tǒng),讓液壓油缸的伸縮來(lái)控制閘板的開(kāi)和關(guān)。若增加閘板的限位開(kāi)關(guān),根據(jù)閘板的打開(kāi)程度,還可以控制排水流量的大小,起到自動(dòng)控制的功能。

1)與出水管的連接法蘭設(shè)計(jì):采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭的設(shè)計(jì),根據(jù)GB/T 9119-2010《板式平焊鋼制管法蘭》選用。與閘板的密封采用0型圈(圖4)。

2)閘板設(shè)計(jì):采用楔形設(shè)計(jì),并用兩塊板通過(guò)榫槽連接在一起，一塊板與法蘭密封,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(shè)計(jì):確定油缸直徑、油缸行程、工作壓力、油缸的安裝方式等參數(shù),據(jù)此設(shè)計(jì)液壓油缸(圖6

2.2 新型插板閥材料選用般閥門的閥體設(shè)計(jì)基本內(nèi)容包含確定閥體材料,即根據(jù)其工作介質(zhì)的特性來(lái)確定所用材料,材料應(yīng)具有足夠的耐腐蝕性、可靠的強(qiáng)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、粉體物料的管道上,也常用在有較多雜質(zhì)的污水管道中。閥門的殼體材料有灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鋼鑄鋼、合金鋼鑄鋼、奧氏體鑄鋼等:插板閥的閥體材料有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、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:閥桿材料有2Cr13、304等新型插板閥專門用在分流制排水系統(tǒng)中，且安裝在截污井內(nèi)部,與生活污水接觸,而生活污水中有機(jī)物含量高、氦氦含量高、BOD/COD比高、微生物種類多。排放到污水管道中的生活中的藐酸鹽在適合的條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為硫化物,進(jìn)而生成硫化氫和硫酸,從面產(chǎn)生腐蝕作用,對(duì)插板閥材料的耐腐蝕要求高。因此,新型插板閥的閩體、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(shè)計(jì)

鑄造閥體是目前應(yīng)用最廣的一種形式。插板閥的閥體一般是鑄件,閥體要提前澆鑄或做庫(kù)存?zhèn)湄洝Ｈ舨粋湄?span lang="EN-US">,那么當(dāng)客戶需要時(shí),生產(chǎn)周期長(zhǎng),生產(chǎn)制作來(lái)不及:若備貨,就相應(yīng)積壓了企業(yè)的部分流動(dòng)資金。若閥體、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(shè)備,這樣又增加了企業(yè)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(zhǎng)了車間制作時(shí)間,也增加了車間裝配成本,給企業(yè)造成了負(fù)擔(dān)。新型插板閥大多是激光切割件，都是用現(xiàn)成的板材進(jìn)行切割，采購(gòu)現(xiàn)成的型材,不需要提前預(yù)制。激光切割好后即可裝配,組裝出來(lái)的閥門精度有保證，產(chǎn)品的一致性也好,能批量生產(chǎn)和應(yīng)用。連接法蘭、液壓缸的連接件等需車加工,車加工部件較少,減少了備貨,縮短了制作周期閘門采用榫槽型結(jié)構(gòu),減少了焊接量,沒(méi)有了焊接這道工序,整體變形相對(duì)減小,確保了密封性能,降低了裝配難度,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1)連接法蘭與框架的組裝:利用平臺(tái)、工裝來(lái)組裝連接法蘭與框架(圖7),保證法蘭密封面與框架在同一平面內(nèi),并用磨光片去除焊接表面的水、油污等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)。點(diǎn)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(xù)焊,采用間斷焊,焊接長(zhǎng)度50 mm,間距40 mm。

2)密封用斜錐環(huán)與框架的組裝:密封斜錐環(huán)加工完成后,與框架正確組裝,確保斜錐環(huán)與閘板的斜度相匹配(圖8)。

3)框架之間的組裝:兩個(gè)框架之間用螺絲連接,但兩板之間要保證距離一致。采用定距管,定距管經(jīng)過(guò)車加工,保證長(zhǎng)度誤差在0.15 mm內(nèi)。

2.4 新型插板閥的設(shè)計(jì)計(jì)算

本次設(shè)計(jì)參數(shù)如下:公稱直徑為250mm;驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng):適用溫度≤100℃:閥體材質(zhì)為不銹鋼:適用介質(zhì)為生活污水。