压力排水用阀门改进方案

摘要： 压力排水用阀门是指地铁、地下车库、人防系统、地下通道等场所的排水系统低于市政排水管网，无法自然排水，需要水泵与阀门等设备，来增加压力强制排水用的阀门，在地下车库、人防系统、地下通道等相关场所的压力排水中必须要止回阀（单向阀门）及闸阀（关断阀门），压力排水用的阀门，在正常工作时闸阀（关断阀门）为常开，止回阀（单向阀门）为常闭， 因压力排水大部分用于污水排水系统，在使用过程中经常被污水中的杂物卡住阀门无法正常关闭，产生排水倒灌以及无法检修其他设备，该系统由多个阀门部件组成，成本较高，并且部件连接处容易产生渗漏。本文以 DN1OO口径压力排水管网用的阀门为例，进行改进前后的分析，改进后压力排水阀的运行比改进前明显提高了效率及运行稳定性、增加设备使用寿命、减少内外渗漏现象、降低了制造成本、安装成本、减少安装空间、减少日常维护保养，这种新型一体式压力排水阀阀组的研发成功，为进一步给管路排水系统选型和改进提供理论参考依据。

关键词：压力排水；阀门；排水倒灌；渗漏

0 引言

地下压力强制排水在城市建设中是不可缺少，往往闸阀（关断阀门）及止回阀（单向阀门）在系统中是必要的压力排水阀门，应用范围较广。压力排水阀组， 主要由闸阀、止回阀、橡胶软接头、法兰片、密封垫片、螺栓螺母、管道等多个部件连接组成，需要5个部件5 处密封连接， 5套螺栓螺母，由于多个部件连接组成，材料成本高，安装麻烦，人工工时多，密封连接处多，容易出现渗漏、压力排水倒泄等现象，这些问题一直未得到有效解决，给管道管理和维护带来许多难点。可以通过对压力排水用阀门进行改进，以解决以上问题。

1 传统压力排水用阀门概况

压力排水用阀门主要由闸阀、止回阀、橡胶软接头、法兰片、密封垫片、螺栓螺母、管道等多个部件组成。

（1）闸阀在正常工作时为常开状态，需要检修止回阀或具他设备时临时关闭闸阀，闸阀原设计为铜芯闸阀，在使用过程中闸阀处于常开状态， 经过长时间使用污水中杂物容易堆积在闸阀内腔，当需要关闭闸阀时，闸阀内腔中堆积的杂物使闸阀的闸板无法关闭完全，并容易划伤密封面，引起闸阀内漏，另外闸阀阀杆采用常规填料密封，由于长时间阀门的开关使用，填料的磨损，密封处松弛而导致阀杆泄漏。

（2）止回阀在正常工作下为开启状态，停止工作为关闭状态， 原设计中常用为全启反板式摇臂平面铜密封止回阀，反板式止回阀在工作状态时，启闭时间较长，在关闭止回阀时，导致排出污水较长时间的倒流，由于止回阀平面密封，容易堆积污水中杂物在止回阀密封面以及阀腔的平面处，使止回阀无法关闭引起污水倒流，及阀瓣的金属密封失效，同时介质压力忽高忽低，由于阀瓣自由运动很容易引起密封损坏，因此，针对压力排水阀门在工况使用中，避免出现以上问题对系统运行造成影响，下面对阀门结构做了相应的分析和改进。

2 压力排水用阀门改进构想

（1）将现状的多部件连接结构改进如下：阀体为一种一体式铸造的压力排水阀组，避免了多部件连接结构的高材料成本、高制造成本、高安装成本等，减少了连接部件和管路部件的密封连接处，从而增强了阀门的密封性能和稳定性；闸阀阀体与阀盖连接采用橡胶密封，由于金属密封长时间受压，应力集中容易造成疲劳，不能反复使用，采用橡胶材料用极小扭矩即可实现密封。另外铜芯闸阀、铜芯止回阀均改用橡胶密封，即使少量污垢堵塞也具备实现无缝密封；阀杆的填料采用低泄漏填料，与阀杆行程高度同心，即使启闭频繁也能避免阀杆密封松弛造成的泄漏，而形成真正无内外泄漏、安全可靠的阀门。另外闸阀采用暗杠式结构，缩短阀门高度，同时在阀杆部位设立阀门开启与关闭标志，暗杠螺母在阀芯处受力更好，密封性能更好。

（2）一体式压力排水阀组设计成闸阀腔体、 止回阀腔体、橡胶抗震体等一体化，止回阀进口连接端采用法兰式连接（原设计连接立式）。闸阀出口连接端设计为沟槽连接， 橡胶抗震套筒式，设计改进后减少了材料成本、制造成本、 安装成本、连接部件、管路部件连接密封，简化安装程序的同时，减少了阀门的外泄现象。

（3）一体式排水阀组的闸阀，阀腔内改进为阀体内腔的平底结构（同管道内壁），避免了在使用过程中阀门内腔的污水杂物堆积，及污水中的微小颗粒杂物的附着，解决了阀腔中堆积杂物的问题；阀板改用橡胶整体包胶，形成一定斜度密封面，在驱动装置的作用下，橡胶会产生一定弹性变形量，使橡胶与阀体紧密密封，解决了闸阀无法关闭、关闭不严密以及频繁关闭造成的密封面损伤问题

（4）一体式压力排水阀组增加了止回阀阀体，止回阀阀座密封面改进为球型密封面，采用流线型结构，避免了在运行过程污水中的杂物堆积，因杂物在球型密封面上排水倒流时自动冲洗而不能附着，止回阀阀板改为球体整体包胶，启闭形式改造成为升降式，起闭行程短， 避免了启闭时间长引起的污水倒流，球体包胶有一定的弹性变形量，解决了止回阀关闭不严密的现象．

（5）止回阀接口处采用伸缩节设计，在安装管路中需要长度变化进行伸缩，形成真正一体式、安装空间不限制的管路阀门，解决了管路设计、安装和分割处理等频繁操作，实现简单、安全、可靠、有效的阀门设备。

3 实现的效果

研究的构思结合实际铸造、 金加工装配等工艺条件，经过多次改进工艺，最终完成了压力排水阀组整套的设计生产工艺，主要的结构如图 1所示。经过特殊的设计和形式改进，这种压力排水阀的运行，提高了阀门的长期稳定运行，增加了设备使用寿命，减少了内外渗漏现象、降低了制造成本、安装成本，减少了安装空间和阀门重量，简化阀组的日常维护保养，使管道安装真正实现了一体式安装，管道工程省心省力同时，管理运行更可靠。

4结论

通过对压力排水用阀门的改进，效果比原阀门组明显提高了工作效益，减少了倒流现象（零渗漏），减少了维护保养，改用压力排水阀组后使用效果很好，解决了管道中安装较多阀门部件，引起的材料浪费，同时阀门密封性能也有很大程度的提高，结论是新型压力排水阀组明显提高了管道运行的经济性及工作效率，而且用户没有普通阀门的外漏、维护问题，为进一步给管路排水系统选型和改进提供了强大的理论参考依据。

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作者简介：金宗林（1969），男，工程师，主要从事阀门产品的研发、设计，通讯地址：32500 上海

金植瑜（1997），男，硕士2022年毕业于悉尼科技大学

周纯良（1968），男，工程师，主要从事阀门产品的研发、设计