介绍一种节能塑料截止阀

       近年来，塑料管道以其突出的优点(如清洁卫生、水阻小、重量轻、耐腐蚀、安装简便和使用经济等)，在给水工程中成了取代传统镀锌管道的主要替代品之一。截止阀是给水管道系统中使用极为普遍的一种阀门。而塑料截止阀也成了塑料管道工程中不可或缺的组成部分。但是，长期以来，塑料截止阀的实际性能却远远不能适应塑料管材和塑料管件的发展。特别是塑料截止阀的“通径”严重不足（如图1），导致流体经该塑料截止阀后压头损失严重，从而该管路系统将不能达到设计要求，直接影响对远端用户的供水,浪费了能源。

  
                                               图1 目前市场上使用的塑料截止阀照片
        本文介绍一种节能塑料截止阀，它突破了塑料截止阀通径不足的技术瓶颈，用成熟可靠，经济实用的工艺方法制造不缩径的节能塑料截止阀。
一、 问题的提出
        截止阀在管路上所起的作用概括地说，就是控制管路在需要开启时形成“通”和在需要关闭时形成“断”。而截止阀在管路上要实现开启时“通”的功能，则阀门必须具备自身流道畅通无阻的结构性能。比照现行国家标准GB/T 12233—1989《通用阀门  铁制截止阀与升降止式回阀》的规定：“阀座内径应与公称通径一致”，“阀体体腔流道截面积不得小于公称通径的圆面积”，纵观目前市场上使用的塑料截止阀，其阀体体腔流道截面积存在严重缩径。远远达不到上述国标规定的水平。究其原因主要是受到阀体制造工艺的制约。我们知道，塑料截止阀阀体通常是采用一次性注塑成型来实现的。而塑料截止阀设计者往往苦于注塑模具成型后脱模的困难，只能以牺牲通径来实现成型脱模。也就是说设计者选择了缩径的阀体结构形式来实现产品的成型。如图2所示，A、C处受成型时脱模制约，其截面积无法与尺寸d相匹配。

 
                 图2 目前市场上使用的塑料截止阀剖面图
       阀门的通径直接影响管道系统的压头损失。当“缩径”的截止阀安装在管路上时，就相当于人为地在管道中设置了“瓶颈”，必然导致过大的水头压降。若这样的“瓶颈”在给水管路中多处出现（尤其在多级分流的管道系统中），则系统的水压将会有明显的下降，以至于达不到设计要求。其结果是必然导致远端用水点的水压不足，甚至断流。通过水力计算的有关公式更能清楚说明阀门“缩径”的危害：
阀门的流量与流速关系：
Q = A·V …………………（1）
式中：Q —流量，m3/s；
v —流速，m/s；
A —阀体流道截面积，m2。
阀门局部水头的损失计算式：
h = k·v2/2g ……………（2）
式中：h —局部水头损失，m；
      g —重力加速度，m/s2；
k —阻尼系数。
v —流速，m/s；
由上述公式（1）可知：在流量Q一定的情况下，阀体内的流道截面积A越小，则阀体内的介质的流速v将会越大。而由公式（2）可知：通过截止阀的水头损失h的大小正比于阀体内介质流速v的平方。即：当介质通过有“缩径”的截止阀时，相对于不“缩径”的情况，其局部压力损失会明显增加很多。定性地说，按公式（1）和（2）描述的规律，如果截止阀流道A缩小,则流速v会增加，所产生的压降h的增加则是速度增加的平方，故流体经该截止阀后将导致压降损失严重，浪费能源，进而该管路系统将达不到设计要求。
综上所述，解决塑料截止阀的“缩径”问题已刻不容缓，同时，寻求一种新的成型工艺路线则是制造不“缩径”塑料截止阀的根本出路。

二、 介绍一种节能塑料截止阀
      成都荣森实业有限公司应用新工艺推出一种节能塑料截止阀。
该新工艺所制造的塑料截止阀如图3、图4所示。其阀体结构特征由图4可以看出：在阀座的下方，具有向下突出部分，从而能确保在阀座的前后流道（如图a、b处）可以有足够的空间。对比目前市场上使用的塑料截止阀（图2）可以看出，该专利解决了塑料截止阀通径受限制的难题。

         
                                       图3节能塑料截止阀照片

 
图4  节能塑料截止阀的剖面图

三、 该节能塑料截止阀实际应用进展介绍
        该节能塑料截止阀从概念的提出至今已历时三年。经历了小量试产、性能测试及标准制定等工作。目前已投入批量生产，现正寻求战略合作伙伴。
我们有理由相信：随着节能塑料截止阀的市场化，塑料截止阀的生产技术必将日趋完善；随着节能塑料截止阀进一步的市场化，也必将通过节约能源推动塑料管道工程更加健康的向前发展。

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