基本知识 | 基本原理 | 选型设计 | 安装维护 | 阀门应用 | 阀门专利 | 阀门标准 | 论文文集 | 阀门助手

资讯首页
当前位置:首页 > 技术 > 安装维护 > 正文

导向槽式升降杆球阀阀座结构的改进

作者: 2012年08月22日 来源:曲萍 李军荣 安黎 苏殿顺 浏览量:
字号:T | T
1概述导向槽式升降杆球阀以开关迅速,无摩擦,启闭力矩小,关闭时对密封面施加预紧力,密封安全可靠等优良特性而广泛应用在石油、化工、采油、炼油、钢铁、火电和核电阀门等工业领域。2结构特点导向槽式升降杆球阀(

        1 概述
        导向槽式升降杆球阀以开关迅速,无摩擦,启闭力矩小,关闭时对密封面施加预紧力,密封安全可靠等优良特性而广泛应用在石油、化工、采油、炼油、钢铁、火电和核电阀门等工业领域。
        2 结构特点
        导向槽式升降杆球阀(图1)由阀体、球体、阀座、球销、阀盖和阀杆等组成。球阀在开启瞬间球体密封面脱离阀座密封面,然后回转90°完成开启,密封面间没有摩擦,开启力矩小。球阀关闭时,由于球体和阀座密封面有很小的间隙,回转90°后,球体向阀座有微小的滚动,球体密封面压向阀座密封面施加预紧力,整个关闭过程中球阀密封面间没有摩擦。由于球阀密封面间摩擦力很小,密封面使用寿命长。球阀在启闭回转过程中,可将介质中的硬颗粒甩掉,因此适合有颗粒的介质。球阀的阀杆采用17-7PH沉淀硬化不锈钢,球销和导向销采用美国440新材料,阀杆、球销和导向销采用真空淬火后,进行了表面硬化处理,以提高球阀的使用寿命。


        3 结构改进
        3.1 硬密封阀座受力分析
        导向槽式升降杆球阀硬密封阀座(图2)密封比压q为


图3 弹性密封阀座


        式中 q——密封比压,MPa
        QM——密封面上总作用力,N
        p——公称压力,MPa
        R——球体半径,mm
        h——密封面高度,mm
        d——密封面接触中径,mm
        bM——密封面宽度,mm
        α——球体和阀座密封点与通道夹角,(°)
        qMF——密封面上必须密封比压,MPa
        QMJ——密封面上介质作用力,N
        QMF——密封面上密封实际作用力,N   
        以1500CL-4in.导向槽式升降杆球阀为例,球体堆焊钴基硬质合金,阀座为1Cr13,实际密封比压q=124MPa,qMF=90MPa,许用比压[σ]=150MPa,满足公式qMF<q<[σ]。由于球阀密封是刚性密封,要达到密封要求,球体硬密封球面圆度偏差要小于0.005mm。阀座密封面要求对研,须精度高。由于球阀关闭时球体与阀座有一个小角度的水平滚动,滚动角为1°~3°,对加工误差要求很高。磨损后,不能补偿,滚动角变大,易泄漏。
        3.2 弹性阀座受力分析
        鉴于刚性密封关闭力矩大,密封寿命短的现状,将其改为弹性密封阀座(图3),弹性阀座由外环和内环过盈配合组成,用油压机将外环和内环压合成一体。外环和内环密封面结合处要求有缝隙δ,δ=0.7~0.9mm。A和B为双重密封口,外环和内环压合成一体后,保存一定空间,截面积约15mm2。此空间容纳带压介质,利于密封。介质正向流动,内环B处密封为副密封带,介质进入阀座空间后,外环A处为主密封带。介质反向流动,A为副密封口,B为主密封口。将B密封口简化成固定端简支梁。阀座材质为17-7PH沉淀硬化不锈钢,强度足够大,根据材料力学进行弯曲刚度变形计算,B处受球体推力F作用,计算梁的变形量,即转角θ和挠度ω(图4)。

       
        任一横截面上的弯矩M为
        M=-F(L-x)


        由式(5)得
        EJω″=M=-F(L-x)
        积分得

       
        在固定端A,转角和挠度均等于0。即当X=0时,θA=0,ωA=0。把边界条件代入式(6)和式(7),得

       
        将所得积分常数C和D代入式(6)和式(7),得转角方程和挠曲线方程为

       
        以截面B的横坐标x=L代入式(10)和式(11),得截面B的转角和挠度分别为

       
        以1500CL-4in.轨道球阀为例,将E、J、L代入式(12)和式(13),得

       
        [θ]为最大许用变形量1×10-4rad,[f]最大许用变形量0.005mm。
        4 结语
        导向槽式升降杆球阀阀座改成弹性密封阀座后,关闭和开启力矩比刚性密封阀座减小40%,密封性能好,可达零泄漏,使用寿命增加,易于在线维修。
        参考文献
        〔1〕陆培文.阀门设计入门与精通〔M〕.北京:机械工业出版社,2009.
        〔2〕陆培文.阀门制造工艺入门与精通〔M〕.北京:机械工业出版社,2010.
        〔3〕沈阳阀门研究所.阀门制造工艺〔M〕.北京:机械工业出版社,1984.
        〔4〕沈阳阀门研究所.阀门设计〔M〕.北京:机械工业出版社,1976.
        〔5〕刘鸿文.材料力学〔M〕.北京:高等教育出版社,2005.
        〔6〕范钦珊.材料力学〔M〕.北京:清华大学出版社,2004.

标签:升降杆球阀 密封 弹性阀座

分享到:
免责声明:1、本文系本网编辑转载或者作者自行发布,本网发布文章的目的在于传递更多信息给访问者,并不代表本网赞同其观点,同时本网亦不对文章内容的真实性负责。 2、如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系,我们将在第一时间作出适当处理!有关作品版权事宜请联系:+86-571-88970062


关于我们 - 刊登广告 - 服务项目 - 联系我们 - 会员说明 - 法律声明 - 意见反馈 - 本网动态 - 友情链接 - 企业展示 - 阀门助手

广告热线:0571-88970062 服务热线:0571-56077860 传真:0571-88971936
广告咨询 点击这里给我发消息   会员咨询:点击这里给我发消息   客户服务:点击这里给我发消息  友情链接:点击这里给我发消息
客服邮件:  销售邮件: 投稿邮箱:

备案号:浙ICP备09057929    经营许可证编号:浙B2-20110307 版权所有©全球阀门网