高性能硬密封固定式球閥設計

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現(xiàn)在介紹高性能硬密封固定式球閥設計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，其強度、安全性、耐惡劣環(huán)境性等在設計時進行了特殊考慮，適用于各種腐蝕性和非腐蝕性介質(zhì)。它與浮動球閥相比，工作時，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、復合軸承、球體。閥桿下部設有組合密封結構，閥座內(nèi)側(cè)設有金屬彈性雙補償結構，金屬彈性雙補償結構由閥座內(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位組合，閥座內(nèi)外密封圈構成閥座彈性雙補償密封圈；閥座前后設有刮削刀刃，閥座與球體接觸的表面設計為弧線結構；球體、閥座表面設有超硬度涂層，增強球體的硬度，達到耐磨、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計固定球閥的特點：

    1、雙阻塞與排放功能：固定球閥采用彈簧預緊浮動閥座，無論閥門處于全開或全關狀態(tài)時，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，不需通過安全閥，而僅靠閥座功能就可自動泄壓，這對保證閥門在輸送液體介質(zhì)時的安全性非常重要。

    3、防火安全結構：閥門都具備防火安全功能，其設計、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計產(chǎn)品特點


1、手動部分可采用鋼板壓制的手柄或不銹鋼鑄造的手柄。手柄設有限位結構，在閥門開啟、關閉的位置設定限位，當閥門使用在關鍵裝置上時，限位塊上設有鎖孔可鎖定開關 位置避免誤操作。手柄上有明顯地開和關標識。

2、閥桿采用A182F（1Cr13）整體鍛造并調(diào)制處理，硬度達到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。閥桿設有防吹出結構。

3、閥門的填料選用編結、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現(xiàn)可靠的密封。

4、根據(jù)需要，球閥可設計成防靜電結構，在球體與閥桿、閥桿與閥體之間設置導電彈簧，避免靜電打火點燃易燃物質(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、防火閥座等結構；DN150以下為浮球形式，DN200以下為固定球形式。

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

    1、密封緊急注脂救護：由于介質(zhì)中的異物或火災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：除了設置標準密封套圈外，填料壓蓋上也設置了 O 型密封圈，雙重密封保證了閥桿密封的可靠性；增設的石墨填料和密封脂注入使火災后的閥桿泄漏降至低。閥桿滑動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構。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，可對閥門閥桿進行加長。加長桿球閥，特別適用于城市煤氣等需要埋地鋪設管線的場合。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閥門進行操作。



高性能硬密封固定式球閥設計

    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式和固定式兩種類型。 浮動式球閥的球體是浮動的，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，而進口端無法密封，這種浮動球閥屬單面強制密封形式。
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,廣泛應用于煤化工、多晶硅、煉油、海上平臺和發(fā)電廠等。在要求嚴密關斷、高溫及高壓差、開關迅速、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,而針對其的理論設計分析多集中在理論結構的優(yōu)化設計或單一部件的分析,針對可能導致局部部件失效的組件接觸分析以及設計尺寸與接觸應力之間關系的探究較少。因此本文中針對上述情況,以方正閥門集團生產(chǎn)的三片式硬密封固定球閥為研究對象,結合非線性接觸理論,以數(shù)值模擬的方法對硬密封固定球閥閥桿與球體接觸、閥座與球體接觸組件進行了以下幾個方面的研究分析:



1.以NPS 12、CLASS600的硬密封固定球閥為研究對象,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軟件對常用的球體與閥桿接觸部位進行非線性接觸分析;

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,確定不同結構下接觸的大應力,并從中對比,選出為合適的一種方案;

3.對選擇出的方案,以大接觸應力為目標參數(shù),以球體與閥桿接觸部位尺寸為設計變量,對其進行了相關的靈敏性分析;

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

5.分析閥座密封面寬度與閥座偏轉(zhuǎn)角度對閥座密封面上大等效應力和大位移變形的影響規(guī)律;對閥座和球體接觸部尺寸進行改進,減少接觸應力,滿足使用要求。
    固定式球閥的球體是用下閥桿固定的，受壓后不會產(chǎn)生移動，因此，在設計時兩密封圈必須有足夠的預緊力保證閥座和球體的密封，屬雙面強制密封。通常在與球連在一體的上、下閥桿上裝有推力或滑動軸承。與本產(chǎn)品相關論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護