铸铁闸阀的设计

　1.6MPaDN300～DN1000英标铸铁闸阀的设计

　　阐述了1.6MPaDN300～DN1000英标铸铁闸阀的结构特点、设计计算、设计验证——型式试验。

　　英标铸铁闸阀设计设计验证

　　1 概述

　　BS5163、BS51501.6MPaDN300～DNl000英标铸铁闸阀，在英國(guó)、新(xīn)加坡、马来西亚和中(zhōng)东一些國(guó)家的供水管道和工(gōng)业管道上被广泛使用(yòng)，其结构特点见：开式齿轮传动闸阀见图1；闭式齿轮传动闸阀见图2。

　　本文(wén)着重阐述了1.6MPaDN300～1000英标铸铁闸阀的阀體(tǐ)壁厚、阀盖壁厚、闸板壁厚、阀杆直径的设计计算和设计验证——型式试验。

　　2 设计

　　2.1阀體(tǐ)壁厚的设计计算

　　BS5163、BS5150标推中(zhōng)并未给出壳體(tǐ)zui小(xiǎo)壁厚的数据，设计时，必须对阀體(tǐ)壁厚进行设计计算。

　　设计时，将阀體(tǐ)中(zhōng)腔的截面形状设计為(wèi)近似椭圆形，见图3，其壁厚S′B1的设计计算，是用(yòng)椭圆形壁厚的计算公(gōng)式导出的计算公(gōng)式：式中(zhōng)K——近似椭圆形截面阀體(tǐ)壁厚系数，其中(zhōng)DN300～DN500，K取1.13，DN600～DNl000，K取1.07；

　　P——介质(zhì)压力，设计时，P取1.6MPa；

　　a——近似椭圆形截面的長(cháng)轴（mm）；

　　——铸铁（HT250）许用(yòng)拉应力，取35.28MPa；

　　C——腐蚀余量，C取5（mm）。

　　DN300～DN1000阀體(tǐ)zui小(xiǎo)壁厚的设计计算结果见表1。

　　设计中(zhōng)发现，阀體(tǐ)壁厚的设计，除了考虑阀體(tǐ)强度之外，还应考虑阀體(tǐ)的刚度，即应将阀體(tǐ)體(tǐ)腔的变形（指在1.6MPa介质(zhì)压力的作(zuò)用(yòng)下）控制在0.001DN范围之内，否则，阀體(tǐ)会因受力变形而无法达到密封。

　　解决阀體(tǐ)刚度的方法见图1，在阀體(tǐ)的外部、内腔设计加强筋，且阀體(tǐ)外部的加强筋与阀體(tǐ)的端法兰相连接，来达到增加阀體(tǐ)的刚性，必要时可(kě)设计成不等壁厚，即增加阀體(tǐ)近似椭圆形截面中(zhōng)腔部分(fēn)的壁厚。

　　2.2 阀盖壁厚的设计

　　设计时，阀盖壁厚S′B2通常不再进行设计计算，直接取阀體(tǐ)壁厚的0.95作(zuò)為(wèi)阀盖的壁厚。DN300～DN1000阀盖zui小(xiǎo)壁厚数据见表2；阀盖加强筋的设计见图1。

　　2.3 闸板壁厚的设计计算

　　BS5163、BS5150标准中(zhōng)，同样未给出闸板zui小(xiǎo)壁厚的数据，设计时，必须对闸板壁厚S′B3进行设计计算，其计算公(gōng)式如下：式中(zhōng)d——通径（mm）；

　　P——介质(zhì)压力，设计时，P取1.6MPa；

　　——铸铁（HT250）许用(yòng)弯曲应力，取56.84MPa；

　　C——腐蚀余量，C取3（mm）。

　　DN300～DN1000闸板zui小(xiǎo)壁厚的设计计算结果见表3。

　　2.4阀杆直径的设计计算

　　BS5163、BS5150标准中(zhōng)，同样未给出阀杆zui小(xiǎo)直