高性能硬密封固定式球閥設(shè)計(jì)

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹高性能硬密封固定式球閥設(shè)計(jì)固定式球閥是新一代高性能球閥，適用于長輸管線和一般工業(yè)管線，其強(qiáng)度、安全性、耐惡劣環(huán)境性等在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了特殊考慮，適用于各種腐蝕性和非腐蝕性介質(zhì)。它與浮動(dòng)球閥相比，工作時(shí)，閥前流體壓力在球體上產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承。一種硬密封固定式球閥，包括連接體、閥蓋、閥桿、閥座、閥座內(nèi)密封圈、閥座彈簧、閥座外密封圈、閥體、排氣閥、固定軸、復(fù)合軸承、球體。閥桿下部設(shè)有組合密封結(jié)構(gòu)，閥座內(nèi)側(cè)設(shè)有金屬彈性雙補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，金屬彈性雙補(bǔ)償結(jié)構(gòu)由閥座內(nèi)密封圈、閥座彈簧、閥座外密封圈、壓環(huán)組成，閥座內(nèi)外密封圈為波形彈圈，閥座內(nèi)外密封圈的波形互相錯(cuò)位組合，閥座內(nèi)外密封圈構(gòu)成閥座彈性雙補(bǔ)償密封圈；閥座前后設(shè)有刮削刀刃，閥座與球體接觸的表面設(shè)計(jì)為弧線結(jié)構(gòu)；球體、閥座表面設(shè)有超硬度涂層，增強(qiáng)球體的硬度，達(dá)到耐磨、抗沖刷的效果，球閥的轉(zhuǎn)矩小，密封性能好，耐高溫，耐磨，啟閉輕松，使用壽命長。

    高性能硬密封固定式球閥設(shè)計(jì)固定球閥的特點(diǎn)：

    1、雙阻塞與排放功能：固定球閥采用彈簧預(yù)緊浮動(dòng)閥座，無論閥門處于全開或全關(guān)狀態(tài)時(shí)，上下游側(cè)的閥座使流體阻斷，閥體中腔滯留物通過排放閥排泄。

    2、自動(dòng)泄壓功能：閥門體腔停留介質(zhì)溫度升高而引起異常升壓時(shí)，不需通過安全閥，而僅靠閥座功能就可自動(dòng)泄壓，這對(duì)保證閥門在輸送液體介質(zhì)時(shí)的安全性非常重要。

    3、防火安全結(jié)構(gòu)：閥門都具備防火安全功能，其設(shè)計(jì)、制造均遵循 API 607 和 API 6FA 規(guī)范要求。
高性能硬密封固定式球閥設(shè)計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)


1、手動(dòng)部分可采用鋼板壓制的手柄或不銹鋼鑄造的手柄。手柄設(shè)有限位結(jié)構(gòu)，在閥門開啟、關(guān)閉的位置設(shè)定限位，當(dāng)閥門使用在關(guān)鍵裝置上時(shí)，限位塊上設(shè)有鎖孔可鎖定開關(guān) 位置避免誤操作。手柄上有明顯地開和關(guān)標(biāo)識(shí)。

2、閥桿采用A182F（1Cr13）整體鍛造并調(diào)制處理，硬度達(dá)到HB220～250。閥桿通過平鍵或花鍵或方契與手柄連接，通用性，裝方便。閥桿設(shè)有防吹出結(jié)構(gòu)。

3、閥門的填料選用編結(jié)、柔性石墨密封圈或四氟烯密封圈，使得閥桿在一定的潤滑情況下實(shí)現(xiàn)可靠的密封。

4、根據(jù)需要，球閥可設(shè)計(jì)成防靜電結(jié)構(gòu)，在球體與閥桿、閥桿與閥體之間設(shè)置導(dǎo)電彈簧，避免靜電打火點(diǎn)燃易燃物質(zhì)，確保系統(tǒng)安全。

5、密封副形式多樣。根據(jù)不同工況可選用軟密封、硬密封、防火閥座等結(jié)構(gòu)；DN150以下為浮球形式，DN200以下為固定球形式。

6、球閥閥座處可設(shè)置輔助密封結(jié)構(gòu)，在閥座和閥桿部位加裝注脂閥，緊急情況下可暫時(shí)密封，并可根據(jù)需要加長閥桿以適宜埋地鋪設(shè)得場(chǎng)所
   高性能硬密封固定式球閥設(shè)計(jì) 固定球閥的優(yōu)點(diǎn)：

    1、密封緊急注脂救護(hù)：由于介質(zhì)中的異物或火災(zāi)造成閥座密封意外失效，注脂閥提供了與注脂槍的快速連接，進(jìn)口泵方便快捷地將密封脂注入到閥座密封部位，緩解泄漏。

    2、可靠的閥桿密封和低操作力矩：除了設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)密封套圈外，填料壓蓋上也設(shè)置了 O 型密封圈，雙重密封保證了閥桿密封的可靠性；增設(shè)的石墨填料和密封脂注入使火災(zāi)后的閥桿泄漏降至低。閥桿滑動(dòng)軸承和止推軸承使閥門操作輕便。

    3、全通徑或縮徑：可根據(jù)需要選用全通徑或縮徑結(jié)構(gòu)。全通徑閥門流量孔徑與管線內(nèi)徑一致，便于管線清掃。

    4、閥桿可加長：根據(jù)安裝或操作的需要，可對(duì)閥門閥桿進(jìn)行加長。加長桿球閥，特別適用于城市煤氣等需要埋地鋪設(shè)管線的場(chǎng)合。加長閥桿尺寸按客戶需要確定。

    5、操作靈活：

    采用具有小摩擦系數(shù)和良好自潤滑性的閥座和閥桿軸承，大大地減少了閥門的操作扭矩。因此即使在沒有提供密封潤滑脂的情形下，也能夠靈活自如地對(duì)閥門進(jìn)行操作。



高性能硬密封固定式球閥設(shè)計(jì)

    上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓球閥根據(jù)球體是否有支撐可以分為球體浮動(dòng)式和固定式兩種類型。 浮動(dòng)式球閥的球體是浮動(dòng)的，在介質(zhì)壓力作用下，球體能沿球心軸線產(chǎn)生一定的位移并緊壓在出口端的閥座密封圈上，保證出口端密封，而進(jìn)口端無法密封，這種浮動(dòng)球閥屬單面強(qiáng)制密封形式。
硬密封球閥的密封面具有較高的硬度,可以承受較高的使用溫度和管線壓力,具有較好的節(jié)流調(diào)節(jié)性能,能抗固體顆粒、汽蝕及閃蒸的損害,并具有良好的密封性能和耐磨性,廣泛應(yīng)用于煤化工、多晶硅、煉油、海上平臺(tái)和發(fā)電廠等。在要求嚴(yán)密關(guān)斷、高溫及高壓差、開關(guān)迅速、介質(zhì)含固體顆粒的工況下,金屬硬密封球閥是的閥門種類。目前硬密封固定球閥在使用中往往出現(xiàn)密封面失效泄漏、閥桿疲勞磨損、球體擠壓變形或球體鍍層破損,而針對(duì)其的理論設(shè)計(jì)分析多集中在理論結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)或單一部件的分析,針對(duì)可能導(dǎo)致局部部件失效的組件接觸分析以及設(shè)計(jì)尺寸與接觸應(yīng)力之間關(guān)系的探究較少。因此本文中針對(duì)上述情況,以方正閥門集團(tuán)生產(chǎn)的三片式硬密封固定球閥為研究對(duì)象,結(jié)合非線性接觸理論,以數(shù)值模擬的方法對(duì)硬密封固定球閥閥桿與球體接觸、閥座與球體接觸組件進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究分析:



1.以NPS 12、CLASS600的硬密封固定球閥為研究對(duì)象,使用Pro/E軟件建立硬密封固定球閥各部件三維模型及總裝模型,通過ANSYS Workbench軟件對(duì)常用的球體與閥桿接觸部位進(jìn)行非線性接觸分析;

2.提出三種球體與閥桿接觸優(yōu)化方案,分別建立模型并加載分析,確定不同結(jié)構(gòu)下接觸的大應(yīng)力,并從中對(duì)比,選出為合適的一種方案;

3.對(duì)選擇出的方案,以大接觸應(yīng)力為目標(biāo)參數(shù),以球體與閥桿接觸部位尺寸為設(shè)計(jì)變量,對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)的靈敏性分析;

4.對(duì)閥座與球體接觸部位進(jìn)行非線性接觸分析,得出隨開度變化閥座與球體接觸應(yīng)力、大位移變形的變化規(guī)律;分析開度50%和應(yīng)力大開度下的等效應(yīng)力、位移變形,并對(duì)閥座有偏轉(zhuǎn)與無偏轉(zhuǎn)進(jìn)行了對(duì)比,同時(shí)分析應(yīng)力大開度下偏轉(zhuǎn)閥座與球體接觸上應(yīng)力分布規(guī)律;

5.分析閥座密封面寬度與閥座偏轉(zhuǎn)角度對(duì)閥座密封面上大等效應(yīng)力和大位移變形的影響規(guī)律;對(duì)閥座和球體接觸部尺寸進(jìn)行改進(jìn),減少接觸應(yīng)力,滿足使用要求。
    固定式球閥的球體是用下閥桿固定的，受壓后不會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)兩密封圈必須有足夠的預(yù)緊力保證閥座和球體的密封，屬雙面強(qiáng)制密封。通常在與球連在一體的上、下閥桿上裝有推力或滑動(dòng)軸承。與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)