針對普通浮動閥門凸緣跟立方體連結(jié)處因間隙配合造成撓度分布不均勻，且容易造成硬化層脫落等劣勢，設(shè)計了球桿一體化固定式聯(lián)軸器。主要在球桿跟立方體的連結(jié)工藝上作了詳盡剖析和改進(jìn)，使襯套與立方體鉚接在一起，于是在輪緣和立方體連結(jié)件上噴焊Ni60。在蠕變、安全功耗和適應(yīng)環(huán)境方面也進(jìn)行了相應(yīng)的剖析，發(fā)覺球桿一體化閥門比普通浮動閥門繼電器時所用的轉(zhuǎn)速小;并且襯套跟立方體沖壓成一個整體，避免了凸緣沖破體外的或許;另外，此種設(shè)計開啟精度高、壽命長。這種優(yōu)越性優(yōu)化了管件的控制和安全功耗，解決了蝶閥容易密封失效瓶頸，因而帶動了蝶閥行業(yè)的逐步的發(fā)展，為管件行業(yè)提供了一個挺好的研制方向。

球閥是流體管道的控制裝置，其基本功能是撥通或截斷管道介質(zhì)的流通，改變介質(zhì)的流動方向，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，保護(hù)管道設(shè)備的正常運(yùn)行。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，球閥需求量不斷下降。一幢現(xiàn)代高樓還要大量的球閥，一個現(xiàn)代化的石油焦化裝置就須要上萬只各種各樣的球閥。閥門是20世紀(jì)50年代問世的一種新型球閥，具備外觀規(guī)格小、質(zhì)量較輕、密封性好、流體阻力小、開關(guān)快速便捷、便于氣控和電控、使用壽命長、安全靠譜性高、維修便于等特點(diǎn)而遭到廣泛的歡迎，真空技術(shù)網(wǎng)()覺得因而在各行各業(yè)的管線上被廣泛輔以。這些單位和機(jī)構(gòu)開始研究高品質(zhì)的閥門，無論從閥門、球體、閥桿、球座、密封器件、驅(qū)動裝置等，都得到了巨大程度的發(fā)展。隨著閥門的廣泛使用，對其設(shè)計提出了更高的要求，本文就立方體與導(dǎo)輪一體化方面進(jìn)行合理的設(shè)計與剖析，使閥門的部分功耗得到了優(yōu)化，使之能愈發(fā)安全，穩(wěn)定的工作。

1、存在問題

目前普遍使用的閥門大都是立方體與導(dǎo)輪是兩個獨(dú)立的零件，如圖1所示。通過連結(jié)處的間隙配合，使之達(dá)到開啟閉合的療效，那樣的連結(jié)方式，使用時間久了都會搖動不精確，帶給巨大的害處。諸如在煤制油、油改煤以及煤汽化等煤焦化系統(tǒng)處于介質(zhì)(沙土)高強(qiáng)度、高壓力及高鹽度的載荷下，球閥應(yīng)具備耐熱、耐磨蝕及迅速截斷等功能。管件啟閉經(jīng)常且速率快(30min動作一次，5～10s/次)，在這些狀況下球閥的晃動應(yīng)當(dāng)精確，否則會對密封性、使用壽命、流量和流速有嚴(yán)重的影響。對圖1所示的閥門來說，輪緣與立方體接觸部位撓度過大，很容易造成硬化層的脫落，因而使搖動精度減少。諸如，原本是軸套旋轉(zhuǎn)90°而中止，因?yàn)橛不瘜拥臄嗔?，結(jié)果立方體有或許旋轉(zhuǎn)了88°，那樣會帶給一定的阻力，會使管件的壽命大大降低，但是硬化層的斷裂會造成密封失效。

圖1一種常用閥門結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)啟閉球閥時，輪緣與立方體的作用部位都會產(chǎn)生比壓，因?yàn)橐r套與立方體之間的連結(jié)是間隙配合，致使在接觸面上的比壓分布只是不均勻的(圖2)，越緊靠襯套的邊沿部份擠壓撓度δzy越大，那樣引起邊沿部份因蠕變過大而提早使表面層斷裂。相比之下，后邊部份所遭到的撓度會相應(yīng)提高。

圖2襯套胸部比壓分布

因?yàn)榇嬖趽隙确植疾痪鶆颥F(xiàn)象，會對球閥的使用壽命引起一定的影響。

在特定的環(huán)境中，輪緣有沖破體外的或許。襯套沖破體外，致使襯套的搖動不能帶動立方體的晃動，那樣就不能使閥門進(jìn)行正常的工作，嚴(yán)重時會導(dǎo)致重大車禍。對于上述這種狀況，把圓球與導(dǎo)輪弄成一個整體，使襯套立方體一體化，都會避開這些因間隙配合造成的種種失效，同時也不會使閥桿沖破體外。

2、優(yōu)化設(shè)計

凸緣立方體一體化，弄成固定式硬密封閥門，那樣可以優(yōu)化普通球閥的一些功耗，使之才能愈發(fā)高效、安全地進(jìn)行工作。下邊以4"-600Lb對分硬密封閥門為例(圖3)，進(jìn)行剖析。

圖34"-600Lb對分硬密封閥門

2.1、球桿一體的詳細(xì)加工方式

對于螺孔，材料應(yīng)符合GB/T1220的規(guī)定，采用17-4PH鑄鐵，它是馬氏體沉淀硬化型鋁制，其功耗特性是便于通過變動熱處理工藝調(diào)整硬度級別，使得該材料衰減功耗好，抗磨蝕疲勞及抗水滴功耗強(qiáng)，適于制做像襯套那樣的軸類零件。殼體要進(jìn)行退火處理，使合金中各類相充分溶化，加強(qiáng)退火體，并增加硬度及抗蝕功耗球閥，去除撓度與軟化，從而繼續(xù)加工或成形，經(jīng)熱處理后強(qiáng)度要達(dá)到40~42HRC。

對于立方體，材料應(yīng)符合的規(guī)定，采用F304鑄鐵，它是一種通用性的碳鋼材料，防銹功耗比200系列的鋁制材料要強(qiáng)。耐低溫方面也比較好，304鑄鐵具備優(yōu)良的不銹耐磨蝕功耗和較差的抗晶間磨蝕功耗。對氧化性酸，在試驗(yàn)中得出：含量≤65%的沸騰氣溫以下的硫酸中，304鑄鐵具備很強(qiáng)的抗磨蝕性，對堿堿液及大部份有機(jī)酸和無機(jī)酸亦具備良好的耐磨蝕能力。立方體與導(dǎo)輪一樣，也要進(jìn)行殼體的退火處理，緩解鋼和合金的塑性和硬度，為沉淀硬化處理作好打算。

圓球與導(dǎo)輪連結(jié)部位的規(guī)格Φ48與導(dǎo)輪凸緣配合0.15~0.20mm，詳細(xì)加工方式為：將立方體加熱到400℃，保溫20min，于是將軸套準(zhǔn)確地插入立方體，使之冷卻后進(jìn)行弧焊，立方體與導(dǎo)輪的沖壓部位如圖4所示，并及時淬火清除蠕變。那樣，輪緣與立方體就被鉚接成了一個整體，于是噴焊Ni60，Ni60的物理成份和主要功耗見表1。

表1Ni60自刻蝕金的物理成份和主要功耗

圖4立方體與軸套沖壓部位示意圖

Ni60粉噴焊層強(qiáng)度在60HRC左右，與退火、滲氮、滲硼、鍍鉻和那些點(diǎn)焊合金等表面硬化處理后的強(qiáng)度相當(dāng)，并具備優(yōu)良的耐熱性、耐蝕性和抗低溫氧化的綜合功耗，已被廣泛適于冶金、機(jī)械、礦山、石油、化工、輕工、汽車等領(lǐng)域易損部件的修補(bǔ)和保護(hù)，能幾倍甚至幾十倍地增加使用壽命，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同樣，在立方體與軸套上噴焊Ni60是對其表面進(jìn)行加強(qiáng)，使之具備較高的熔點(diǎn)和優(yōu)良的耐熱性等綜合功耗。

Ni60噴焊工藝步驟如圖5所示，其中表面處理與預(yù)熱尤為重要。噴焊層與晶粒的結(jié)合硬度，除取決于自刻蝕金粉末功耗和噴焊工藝操作外，還與被噴坯料表面處理是否符合要求有直接關(guān)系。對于預(yù)修補(bǔ)坯料的表面疲勞層、滲碳層、氧化層、鍍鉻層、銹斑、油污等需先去除。處理方式(手工)：用角向砂輪或電動磨頭清除至顯出晶粒金屬本來光澤為宜。對噴焊坯料進(jìn)行預(yù)熱，是為了蒸發(fā)坯料表面的水分，并使鍍層有一定的預(yù)膨脹，減少粉末噴敷沉積率，同時有助于焊層重熔時與晶粒的結(jié)合。預(yù)熱氣溫取決于坯料大小及碳化物的抗氧化功耗，通常較小或碳化物易氧化的坯料選用150~200℃預(yù)熱。

圖5Ni60噴焊工藝步驟

2.2、重要參數(shù)的估算

球桿一體化固定式硬密封閥門的一些重要參數(shù)的估算方式如下。

2.2.1、閥體壁厚S'B

(1)

式中：S'B為估算長度，mm;p為估算壓力，MPa;Dn為估算直徑，mm;[σL]為許用拉蠕變，MPa;C為磨蝕余量球閥，mm。

當(dāng)鑄件實(shí)際長度SB≥S'B時，硬度合格。

2.2.2、密封比壓q

q=DMJ(PS-PN)/(4bM)(2)

式中：DMJ為密封面平均半徑，mm;PS為整定壓力(設(shè)計選取約1.1PN)，MPa;PN為公稱壓力，MPa;bM為密封面間距，mm;qMF為密封面上應(yīng)當(dāng)?shù)谋葔?，MPa;[q]為密封面許用比壓，MPa。

密封比壓必須滿足qMF

2.2.3、閥桿的總扭力MF

MF=MQC+MFT+MZC(3)

MQC=MQC1+MQC2(4)

MFT=0.5QTΦ桿(5)

MZC=0.(6)

式中：MQC1為噴嘴對球預(yù)緊力形成的磨擦扭矩，N·mm;MQC2為介質(zhì)工作壓力形成的磨擦轉(zhuǎn)矩，N·mm;QT為濾料與導(dǎo)輪的磨擦力，N;Φ桿為軸套半徑，mm;DJH為噴嘴套筒直徑，mm;fz為磨擦質(zhì)數(shù);DQJ為軸頸半徑，mm。

2.2.4、斷面扭撓度

Ⅰ斷面扭蠕變(方頭)：

因?yàn)橐r套頸部與閥門接觸，承受巨大的扭蠕變，為滿足功耗的要求，必須估算斷面扭蠕變，使之大于許用扭蠕變。斷面位置如圖6所示。

τN1=MF/W1(7)

Ⅱ斷面扭蠕變(襯套)：

襯套與導(dǎo)輪背部的部位半徑忽然變小，最容易發(fā)生扭曲、變形，因而形成扭轉(zhuǎn)切蠕變。因此要估算襯套與腦部的扭蠕變，同樣使之要大于許用扭蠕變。斷面位置如圖6所示。

圖6襯套背部斷面位置

τN2=MF/W2(8)

式中：W1、W2為抗折斷面系數(shù)。

3、優(yōu)化剖析

3.1、連接處撓度剖析

圖1所示浮動閥門，由于是間隙配合，因此在接觸面上的比壓分布是不均勻的。擠壓撓度δzy應(yīng)大于材料的許用擠壓撓度值[δzy]，為滿足要求，只好加強(qiáng)襯套與立方體接觸部位的規(guī)格。但加強(qiáng)襯套與立方體接觸部位的規(guī)格將減小立方體的硬度，并且會使襯套與立方體接觸部位撓度過大，很容易造成硬化層的局部脫落，并逐漸擴(kuò)充到了整個球的表面，造成密封失效。

對于球桿一體化固定閥門來說就防止了很多問題，它與普通的閥門相比較有以下特點(diǎn)。

(1)閥前流體壓力在立方體上形成的斥力全部傳遞給聯(lián)軸器，清除了因?yàn)檫M(jìn)口壓力促使圓球與密封座產(chǎn)生的很大密封負(fù)荷而導(dǎo)致過大的扭力，不會使圓球向汽缸聯(lián)通旨在使汽缸不會承受過大的壓力，因此固定閥門的扭矩小，汽缸變型小，密封功耗穩(wěn)定，使用壽命長，適用于高壓、大口徑場合。

(2)又由于立方體與導(dǎo)輪弧焊為一個整體，立方體與驅(qū)動裝置開啟的視角大小完全一致，使開啟、閉合愈發(fā)精確無誤，防止了像普通浮動閥門這樣，立方體跟襯套隨著使用時間的延長，其間隙配合帶給的搖動不精確，并且出現(xiàn)“假轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的好處。

3.2、安全功耗

對普通的閥門，非常對于舊式上裝式凸緣的閥門，用它來輸送液化氣時，當(dāng)閥門處于關(guān)掉狀態(tài)時，積存在噴嘴之間的閥門胰臟內(nèi)的液化氣會因吸收外界糖分而大量汽化，導(dǎo)致胰臟內(nèi)壓力異常下降。這些異常降壓現(xiàn)象或許會使襯套沖破體外，如圖7所示。導(dǎo)致嚴(yán)重的車禍，造成人員死傷。而立方體一體化球閥，由于立方體跟襯套沖壓成一個整體，就從根本上防止了這些襯套沖破體外的或許性，那樣就保證了工作環(huán)境的安全性和管件的靠譜性。

圖7異常降壓使上裝式導(dǎo)輪沖破胰臟外的情形

3.3、適應(yīng)環(huán)境

煤制油(用煤液化法治油)是重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，國家已批準(zhǔn)在內(nèi)蒙建設(shè)一套年產(chǎn)500萬噸煤直接液化項(xiàng)目。煤直接液化裝置工藝條件非常嚴(yán)苛，對球閥提出的要求十分高。此種球桿一體化硬密封閥門耐熱，且抗沖擊能力強(qiáng)，使得才能在介質(zhì)氣溫420~500℃、工作壓力17~30MPa的載荷下工作。滿足了這些煤焦化項(xiàng)目的要求，因而促使了煤制油工藝發(fā)展。

球桿一體化固定式聯(lián)軸器的某些優(yōu)越性優(yōu)化了蝶閥的控制和安全功耗，解決了蝶閥容易密封失效的瓶頸。因而帶動了蝶閥行業(yè)的逐步的發(fā)展，為球閥行業(yè)提供了一個挺好的研制方向。

4、結(jié)束語

為適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，適應(yīng)各行各業(yè)不同介質(zhì)和管道提出的新要求，在閥體行業(yè)廣大科技人員的努力下，聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)不斷地被改進(jìn)，并且此種設(shè)計還有一定的不足之處。諸如，加工工藝復(fù)雜、成本高、對加工設(shè)備的功耗要求相對較高等，因此其設(shè)計有待逐步研究及優(yōu)化。我們應(yīng)努力開發(fā)科技濃度高、滿足安裝工程參數(shù)還要、安全性好、可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、易于管線清掃、啟閉快速的閥門。只有這些高功耗的產(chǎn)品才具備寬廣的市場和重要的經(jīng)濟(jì)價值。

閥門廠家專業(yè)針對各類減壓閥、球閥、防腐閥門

當(dāng)前文章標(biāo)簽：進(jìn)口電動球閥,閥門電動裝置,高溫球閥