概述
        闸阀是供水系统中不可缺少 的控制 和调节设备 ， 其主要应用在管网、 泵房和滤池等处。20 世纪70 年代国外开始采用闸板全包橡胶的软密封闸阀，我国《 城市供水行业 2010 年技术进步发展规划2020 年远景目标》 (以下简称《 规划》 )的《 设备选用与运行管理》 技术措施中提出，D N600 以下阀门尽可能选用软密封阀门， 并对管网上旧的金属座封 闸阀逐步更换。橡胶密封是中低压阀门的主要软密封形式 ， 其橡胶的性能、阀门的密封结构 、 接触零件精度等是影响密封的主要 因素。
2 橡胶材料要求
2． 1 物理性能
       管道用橡胶密封圈属于静密封方式，在管道安装完成后， 除了管道沉降引起橡胶密封圈与接 口间的缓慢运动外， 橡胶仅处于静态压缩状态。供水管网大多埋地，温度、紫外线和氧化等因素对密封圈老化的影响极小。阀门用橡胶密封 件一般属动密封 ，橡胶受力情况和周围环境复杂，容易挤压过度降低回弹性，还易磨损造成密封泄漏。因此 ， 解决阀门橡胶密封件品质易老化 ， 长期使用产生永久变形 ， 密封效果降低等问题， 首先要针对阀门橡胶密封件的使用部位不同， 对材料提出相应的物理性能要求。
2． 2 卫生性能
       橡胶制品的外表区别较小， 但其内在质量却存在着巨大的差异， 要避免密封橡胶污染的问题， 要求与介质直接接触的橡胶密封件， 均须采用无毒性材料， 严禁使用再生胶。有饮用水要求的必须通过G B／ T 17219 — 1998~生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价标准》 或 BS 6920： 2000《 通过非金属产品对水质的影响检验接触人体的适用性》 的无毒性测试。 
3 橡胶密封方法
在设计或选用阀门用橡胶密封件时应从多方面考虑。
①安全可靠，在正常操作或压力、 温度有波动时， 仍能保证密封性能。
②使用寿命长，减小挤压力来降低扭矩， 橡胶磨损后可 自补偿 。
③结构简单，装拆和维修方便，可多次重复利用。
④尺寸紧凑，密封构件少，紧固件应轻巧或尽量避免使用。
⑤加工制造方便， 不要求有过高的精度， 造价低。
3． 1 闸阀橡胶密封副
(1)性能
CJ ／T 216 — 2005《 给排水用软密封闸阀》 中规定 ，闸板应为弹性闸板 ，其骨架为球墨铸铁 整体铸造， 骨架内外表面全部包覆橡胶(图 1)。采用模压硫化成型工艺， 闸板橡胶与铸铁间应全部粘接牢固。橡胶全包覆整体闸板具有很多优点。

①在操作力和水压作用下产生微量的自 适应弹性变形 ， 与精密铸造的阀座形成极佳的密封效果 。
②阀座底部无凹槽， 不残留介质， 与直管道等同， 流阻低。
③高性能橡胶将骨架全部包覆， 球铁件与介质隔离， 无腐蚀。
④阀杆螺母与骨架整体连接， 无运动空行程和压破橡胶表面的现象。
⑤阀座与阀体整体精密铸造成形， 密封面无需任何加工。
⑥同一规格的闸板， 具有互换性， 方便生产和维修。
(2 )材料
澳大利亚标准 AS 2638． 2—2006( (水道用闸阀一第二部分 弹性座封》 中规定，闸板包覆橡胶材料为三元乙丙橡胶 (EPD M )。建议橡胶硬度为 65 ～75 I RHD ， 使用压力超过 1． 6M Pa 时， 可适当增加橡胶硬度 。EPD M (表 1)具有很好 的耐 老化性 能、 优
异的抗压变性能 ， 而且能阻止有机物 、臭氧和紫外线的破坏， 欧洲国家供水管道橡胶圈已全部采用 EP．D M 制成。适用于闸板包覆橡胶材料 的物理性能 ，可参考 JW W A K 156 — 2004( (水道设施用橡胶材料》中的 IA 70 牌号。

(3) 尺寸
闸板包覆橡胶的设计厚度不应小于 2m m ，密封面厚度一般为6 — 9m m 。密封压缩率控制在 15％一25％。硫化后的橡胶制造容许公差为设计尺寸的一20 ％ 一 30％。不应有气泡 、裂纹 、疤痕 、创伤及铸铁外露等缺陷。同一制造商 、同一公称尺寸、同一公称压力的闸阀，在同一结构型式和不同结构型式之间 ，闸板应可实现互换。
3． 2 阀杆密封
阀杆密封常采用填料形式 (图 2 )，此类型不适于常温、中低压的城市供水阀门。例如，构件多导致结构不紧凑 ，制造成本高。填料压紧力大，导致操作扭矩的增大，需要经常拧紧填料，导致维护工作量大。CJ ／ T 216 — 2005 中提出，阀封宜具有至少 3 道 O 形圈。

(1) 阀杆 O 形 圈密封
O 形 圈 承 受 压 力 的 范 围 为 1． 333 ×10 I¨一400M Pa (动密 封 达 35M Pa )，若 材 料 选择 恰 当，使用温度范围为 一60 —200o C ，可 以满 足各种介质和各种运行条件 的要求。阀杆密封采用 0 形圈(图3) 结构 (沟槽设置在密封函中)，其密封性能较好，有自紧密封作用，有时只用一个密封件便压力交变的场合也能适应。由于阀杆易于实现滚压加工 ，表 面粗糙度可 达 R 0． 4 t xm ，表 面强化硬度可达 275HB ，强化层深度可达 2m m ，从而降低阀杆和 O 形圈的磨损，保证密封和寿命。嵌入 O 形圈的密封 函可 与阀盖浮动连接 ，实现 阀杆柔性约束，降低阀门加工精度和操作扭矩。密封函可做成
单独部件，方便拆装维修 ，可实现阀门带压更换 0形圈。密封函尺寸和沟槽 已标准化 成本低 ，便于生产、使用和维修。

图3 采用 O 形圈的阀杆密封结构
(2 ) 阀杆 O 形圈材料
A S 2638． 2 — 2006 中规定 O 形圈材料为丁腈橡胶 (N B R )，硬度 65 ～75 IRH D 。NB R 耐油性 、耐磨性、耐水溶胀性、耐候性等综合性能也 良好(表 2)。O 形圈的尺寸系列、沟槽尺寸、公差和外观质量等应符合 GB／ T 3452． 1 — 2005 《 液压气动用能完成密封。O 形圈运动摩擦阻力很小，对于

3． 3 中法兰密封
闸阀等阀门的中法兰 (阀盖与阀体间) 属于静密封，常采用密封垫 一螺栓强制预紧的形式(图4)，此结构螺栓数量多，结构不紧凑，密封面加工精度要求高，螺栓松驰后密封不可靠，密封垫无法多次重复利用。O 形圈应用于静密封时，密封性能好 ，可以做到零泄漏。尤其适用于软密封闸阀的中法兰密封 (图5)。

中法兰采用 O 形圈密封充分利用了 O 形圈 自紧密封作用 ，减少 了螺钉的密封预紧力。密封沟槽铸造而成，在保证密封和寿命的同时，有助于降低生产成本 。O 形 圈可 多次重复利用 ，并 由螺钉定位，防止脱落，方便拆装维修。螺钉采用内置式结构 ，螺钉数量少 ,尺寸紧凑 ，适于阀门直埋的防腐蚀和免维护要求。阀门中法兰 O 形 圈材料 可使用 EPD M ，硬度65 — 75 IRH D (表 3)。阀门中法兰的形状有圆形 、长 圆形等 ，同一种阀门不同生产企业的形状尺寸也有差异 ，因此中法兰的 O 形圈的尺寸无法标准化。但 O 形圈的截面直径已标准化， 建议小尺寸 O 形圈其橡胶的截面直径 应 选 取2． 65m m 、3． 55m m 、5． 30m m 和 7． 00m m 。

较大尺寸 O 形 圈其 橡 胶 的截 面 直 径 建 议 选 取8． 00m m 、10． 00m m 或 12． 00m m 。截 面 直 径 大 于12． 00m m 的密封圈不建议使用 ，因为橡胶厚度过大 ，内应力分布不均匀 ，将影响密封性能。O形圈的外观质量 ，应参考 G B ／ T 3452． 2 —2007 中 N 级的要求。O 形圈的沟槽尺寸和设计计算，应参考G B ／ T 3452． 3 —2005 中受 内部压 力轴 向密封 的要求。若沟槽尺寸由铸造形成，可适当提高压缩率补偿铸造误 差 ，但不宜 超过压缩率 ( 图 6 ) 的上限值。
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4 结语
城市供水行业对阀门的综合要求是结构简单可靠 、性能优 良、操作灵 活、便 于维护 、水质卫生、节能和寿命长 。橡胶密封作为中低压阀门的主要软密封型式，是城市供水行业阀门的最佳选择。