可拆卸单瓣蝶式止回阀的优化设计

张翼

摘 要：止回阀属于自动阀门，是控制管道内介质单向流向的阀门，可用来防止管路中的介质倒流、容器介质的泄放，同时，也便于介质正常回流。新型可拆卸单瓣蝶式止回阀的创新设计思路是：在旋启式蝶式止回阀的基础上，将弹簧铰链机构关节部分移至管道边缘，并且改双阀瓣为单阀瓣，以减轻介质对弹簧铰链机构关节部位的冲击，提高弹簧铰链机构的寿命，提高阀门的密闭性。在升降式蝶式止回阀的侧面增加1个可拆卸的螺纹帽，可以减少维修工作量，延长阀门的使用寿命。将螺纹盖设计成空腔结构，可以减轻介质冲击阀瓣带来的巨大冲击力，进而缓冲减震。

关键词：蝶式止回阀；单阀瓣；弹簧铰链机构；单瓣蝶式止回阀

中图分类号：TH134 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.081

止回阀（One-way valve）又被称为止逆阀、单流阀、单向阀或逆止阀。

止回阀属于自动阀门，其压力为1.6～25 MPa/Class150- 2500/2.0～42.0 MPa，工作温度为-29～550 ℃，常用材质为铸钢、铸铁、合金钢、不锈钢和锻钢等。止回阀被广泛应用于石油、化工、制药、化肥和电力行业等各种工况的管路上，适用介质为水、油品、蒸汽和酸性介质等。它是控制管道内介质单向流向的阀门，用来防止管路中的介质倒流和容器介质的泄放，同时，也便于介质的正常回流。

止回阀按结构划分，可分为升降式止回阀、旋启式止回阀和蝶式止回阀3种。其中，升降式止回阀分为立式和卧式2种；旋启式止回阀分为单瓣式、双瓣式和多瓣式3种；蝶式止回阀为直通式的。

本文简要分析了蝶式止回阀存在的问题，并设计出了1种新型、可拆卸的单瓣蝶式止回阀。

1 现有止回阀存在的问题

蝶式止回阀在连接形式上可分为螺纹连接、法兰连接、焊接连接和对夹连接4种。现有的蝶式止回阀主要包括旋启式止回阀和升降式止回阀。

普通蝶式止回阀因其结构特点的不同，在使用时，容易出现以下2个问题：①在高压恶劣的环境下，止回阀的铰链机构位于管道中心，它受介质的冲击较大，很容易损坏。一旦阀瓣部件损坏，需要将整个阀体从管道中拆卸下，并更换或维修整个阀门。这严重影响了止回阀的使用寿命，提高了阀体的报废率。②防高压水锤能力弱，甚至无缓冲能力。

同理，升降式蝶式止回阀的缺点是：①仅适用于低流速和流动不常变化的大口径场合，但是，不宜用于脉动流。因为其密封性能较差，并且正向流动所需压力差较大。②升降式垂直瓣止回阀只能安装在垂直管道上；升降式水平瓣止回阀只能安装在水平管道上。

2 蝶式止回阀的创新设计思路

蝶式止回阀结构设计上的不足是引发问题的根源，因此，有必要创新其结构，设计出1种新型的可拆卸的单瓣蝶式止回阀。

在旋启式蝶式止回阀的基础上，将弹簧铰链机构关节部分移至管道边缘，并且将双阀瓣改为单阀瓣，以减轻介质对弹簧铰链机构关节部位的冲击，提高弹簧铰链机构的寿命和阀门的密闭性。旋启式蝶式止回阀结构如图1所示。

在升降式蝶式止回阀的侧面增加1个可拆卸的螺纹帽，将其用于支撑紧固弹簧铰链结构。在更换或维修阀门内部阀瓣等

易损件时，可先卸下螺纹帽后再将内部阀瓣等零件取出更换或维修，无需将阀门从管道中拆除。这样做，可以减少维修工作量，延长阀门的使用寿命。升降式蝶式止回阀结构如图2所示。

将螺纹盖设计成空腔结构，可以减轻介质冲击阀瓣带来的巨大冲击力，能起到一定的缓冲减震效果。螺纹盖结构如图3所示。

3 可拆卸单瓣蝶式止回阀

3.1 结构设计

可拆卸单瓣蝶式止回阀结构如图4所示。

阀体内部所有的部件均可拆卸，便于维修和更换；阀瓣为单阀瓣，它是由弹簧铰链机构控制的，处于常闭状态，并且弹簧铰链机构处于管道边缘位置。

3.2 工作原理

图4中所示是可拆卸单瓣蝶式止回阀，它主要是由阀体、阀座、阀瓣、弹簧铰链机构和螺纹盖等几大部分组成的。无论阀体安装在水平管道还是垂直管道中，在无介质流动的情况下，阀瓣在弹簧铰链机构的作用下，处于常闭状态。当介质反向冲击阀瓣时，介质受阻，要避免介质冲出阀体对外面的设备和人员造成伤害。同时，部分介质流入螺纹盖内空腔，能卸掉介质对阀瓣的冲击力，减少介质冲击对整个阀体的瞬间冲击力和振动幅度。另外，由于弹簧铰链机构安装在管道边缘，所以，弹簧铰链机构的关节部位所受到介质的冲击力会减少，进而提高弹簧铰链机构的使用寿命。当介质正向流动时，在介质重力产生的压力大于弹簧铰链机构作用力的情况下，阀瓣会自动开启，使得介质回流。

3.3 应用特点

可拆卸单瓣蝶式止回阀采用了弹簧铰链机构控制阀瓣的开启和关闭，所以，它适用于水平或垂直安装的管道。此阀密闭性好，并且具有一定的防水锤能力，维修方便，使用寿命长。

4 结束语

止回阀除了用于工业管道上作为阻止介质逆流的装置外，还可用于石油钻柱内防喷系统管道。但是，止回阀在正常钻井过程中处于常开启状态，而且会长时间遭受高压钻井液的冲蚀，极易导致止回阀密封失效或过早报废，存在一定的安全隐患。本文针对其使用寿命短、耐蚀性差等缺点，设计出了新型的可拆卸单瓣蝶式止回阀。采用可拆卸的不锈钢阀芯、易更换的羧基丁腈耐磨材料的阀片等，可以减少整个阀体的报废率，降低维护成本，提高其耐蚀性，延长使用寿命。新型的可拆卸单瓣蝶式止回阀反应迅捷，具有可靠的封堵能力，可将其应用于石油钻井防井涌、井喷。

参考文献

[1]周展浩，宋小鹏.止回阀类型选用的若干技术探讨[J].给水排水，2010，36（2）.

〔编辑：白洁〕