摘要：本文介绍了工程用两阶段止回阀的主要性能参数，结构特点及其主要零部件的材质，详细叙述了其设计计算方法、流程，论述了制造及试验要求。
关键词：两阶段；止回阀；微阻缓闭
1 概述
两阶段止回阀顾名思义是一种防止介质倒流的控制装置，其作用是只允许管道中的流体向某一方向，即正向流动。当正向流动出现阻碍而中断时，止回阀可及时关闭以防止倒流。一般安装在泵或风机的出口，用来保护泵或风机，防止发生停电或设备故障而泵或风机突然停止运转时，由于介质倒流导致泵或风机的快速反转而破坏失效，造成不必要的经济损失。通常止回阀是自动阀，即靠介质的压力来启闭阀门，不需外部动力驱动装置。
2 主要性能参数、结构特点及工作原理
2.1 主要性能参数
止回阀型号：H44X-10Q
工作压力：0.65 MPa
设计压力：0.90 MPa
压力等级：1.0 MPa
密封试验压力： 0.99 MPa
强度试验压力： 1.35 MPa
输送介质： 水
介质温度： 0~50 ℃
设计流速：0~3 m/s
设计流量： 0~5 500 m3/h
阀体长度：550 mm
安装方式： 横管
密封方式： 橡胶密封
缓开时间：取决于阀前压力和流量
缓闭时间： 1~60 s可调
快关时间： ≤2 s
水锤峰值：≤1.5倍水泵出口额定压力
水泵最高反转速度：≤1.5倍水泵额定转速
2.2 结构特点
两阶段止回阀为橡胶密封蝶形止回阀，在管路系统中具有截流止回功能，阀门关闭可实现两阶段关闭，通过节流阀调节关闭速度，分级式阻尼油缸可实现缓闭功能，并可有效消除水锤，保证系统安全。采用蝶形止回阀结构，体积小、重量轻，占地空间小，便于现场安装布置。设备轮廓以外1 m处，噪声水平小于80 dB。
两阶段止回阀主要由缓闭油缸部件、蝶阀和重锤部件三部分组成。如图1所示。
缓闭油缸部件主要由缓闭油缸、油缸支架和曲柄组成。缓闭油缸通过销轴固定在油缸支架的中间，曲柄通过导向销与活塞连杆连接在一起。
蝶阀本体为双偏心橡胶密封蝶阀结构，一个偏心为阀门密封面相对于阀体中心的偏心A，另一个偏心为阀杆相对于阀体中心的偏心B。
阀门本体主要由阀体、蝶板、上阀轴、下阀轴、轴承、端盖轴承等组成，如图1所示。阀门由液动装置驱动阀轴，带动蝶板旋转90°，实现蝶阀的启闭；阀轴顺时针旋转，阀门关闭，逆时针旋转，阀门开启。阀门的开关位置出厂时已调定；通过压板上的调节螺钉可以调节密封过盈量的大小和密封程度，密封可靠；更换密封圈时，不必将阀门解体拆开即可更换。也可不必从管道上拆下阀门即可更换密封圈。
阀门的密封结构为双偏心橡胶密封结构，如放大图1所示；采用对开圆环结构，起到止推轴承的作用；轴承选用自润滑型轴承，并在轴承内设置O形圈，保证阀轴的密封。阀门的缓冲油缸具有一个封闭的内循环通道，能有效防止外界杂质进入，并保证油缸系统的密封。双偏心橡胶密封蝶阀具有结构简单、密封性能好、维修方便的特点，在结构设计中，蝶板上的橡胶密封圈通过密封圈压板和压板螺钉固定在蝶板上，橡胶密封圈可在蝶阀安装后可在阀内部进行调整和更换，有利于用户的维护保养。
密封圈采用“T”型截面，可以通过调整螺钉调节密封圈的压紧程度，来获得最佳密封效果。密封圈压板螺钉增加外舌止动垫圈，阀座采用1 Cr18Ni9Ti不锈钢，并设有一道O形圈，保证阀座处的密封性，阀座可更换，利于用户保养，降低成本。密封圈采用EPDM材质，材质满足Cu2+≤8 PPM，橡胶含蜡量不超过碳氢分子的1.5%，使用寿命为5年。
阀门为两阶段关闭，第一阶段为快关阶段，关闭角度约60°，关闭时间通过节流阀及重锤进行调节。第二阶段为慢关缓冲阶段，关闭角度约为20°，可通过调节螺杆进行调节。
2.3 工作原理
正常阀门工作时，蝶板在介质的作用下开启，蝶板带动阀轴一同转动，阀杆带动曲柄转动，其端部的销轴带动活塞杆运动，使活塞在缓闭油缸内移动。油缸无杆腔的油通过单向阀流向有杆腔，蝶板在水流作用下达到平衡位置，阀门完成开启过程。
当泵停止运转时，介质压力逐渐降低，蝶板在偏心力矩的作用下旋转，并将快速关闭，此时不受油缸阻尼，关闭时间可由节流阀进行调节。同时，通过调节重锤的重量，也可以调节快关时间，满足规格书快关时间≤2 s的要求。
当阀门关闭到20°时，油缸回路进入低速级，此时受油缸阻尼，阀门进入慢关阶段，直至阀门关闭，通过调节螺杆对慢关时间进行调节，满足规格书慢关时间1~60 s可调的要求。
阻尼油缸具有一个封闭的内循环通道，能有效防止外界杂质进入，并保证油缸系统的密封。
图1 阀门总体结构
3 材料的选择
材料采用GB的材料。
密封圈和O形圈等非金属材料均符合工程40年累积辐照剂量1X105Gy的要求。橡胶胶料采用上海橡胶制品研究所专配三元乙丙胶或氟橡胶制成，该材料具有良好的抗辐照性能和综合机械性能。
材料的选择如下：
阀体： QT450
蝶板：QT450
阀轴：2Cr13
阀杆： 2Cr13
阀座：1Cr18Ni9Ti
轴承： ZCuAl10Fe3Ⅱ
止水密封圈：EPDM
阀座密封面：1Cr18Ni9Ti
活塞缸： 45
控制顶杆：2Cr13
支架： Q235-B
配对法兰： Q235-B
4 规范和标准
ASME B16.34—2004 法兰、螺纹和焊接端连接的阀门
GB150—1998 钢制压力容器
GB/T1220—1992 不锈钢棒
GB/T5677—2007 钢制件射线照相检测
GB/T9113—2000 整体钢制管法兰
GB/T9115—2000 对焊钢制管法兰
GB/T12229—2005 通用阀门碳素钢铸件技术条件
GB/T12238—2008 法兰和对夹连接弹性密封蝶阀
5 结语
通过对两阶段止回阀结构、控制方式、相关计算等的介绍，用户可根据工艺系统的要求选择不同类型的止回阀满足现场的使用要求，同时也可作为阀门设计的参考。
参考文献：
[1] 陆培文. 实用阀门设计手册. 北京:机械工业出版社，2006.
[2] 尚涛. 机电控制系统设计. 北京：化学工业出版社，2006.
[3] 许福玲，陈尧明. 液压与气压传动. 北京：机械工业出版社，
2004，7.
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图1 样品的扫描电镜照片
1—空白明胶-黄原胶薄膜；
2—DP3ClBP-DMTSC 粉末；
3—DP3ClBP-DMTSC(5 wt%)/明胶-黄原胶复合薄膜；
4—DP3ClBP-DMTSC(10 wt%)/明胶-黄原胶复合薄膜
