鑄石耐磨耐腐蝕球閥的結(jié)構(gòu)改進

2009-04-08 矯永臣蓬萊水城管道閥門廠

鑄石耐磨耐腐蝕球閥安裝在電站鍋爐水除灰管道系統(tǒng)上,作為啟閉裝置專用閥門。該產(chǎn)品在使用過程中還存在一些問題,如閥座密封與球芯接觸面積大,致使驅(qū)運力矩增大,閥門開關(guān)不夠靈活,上下閥桿設(shè)計過大,使用的原材料利用率過低,閥座結(jié)構(gòu)不合理及上密封處有滲水和漏水現(xiàn)象發(fā)生。為了解決這些問題,改進了耐磨耐腐蝕球閥結(jié)構(gòu)形式及材料。

1、閥體的結(jié)構(gòu)改進

過去的閥體多為鑄造件(見圖1),鑄造過程中存在著不確定因素,如氣孔、砂眼、疏松、夾渣、縮孔、裂紋等,影響閥門整體機械性能。為了向高參數(shù)及高性能方向發(fā)展,充分發(fā)揮鉚焊加工能力特點,參照國內(nèi)外同類產(chǎn)品,采用混合離散變量的最優(yōu)化設(shè)計方法及韌性好的鋼板材料焊接而成,見圖2。與鑄造件比較,鋼板焊接的閥體壁厚可以減薄,且強度高、韌性好,質(zhì)量比鑄造的閥體可減輕約1/6。

2、閥座的結(jié)構(gòu)改進

閥座密封結(jié)構(gòu)是球閥密封性能的關(guān)鍵,直接影響球閥的使用壽命。原閥座密封圈結(jié)構(gòu)(見圖3 (a))由于閥座密封圈角度太大,與球芯接觸面積大,抱球芯抱的緊,產(chǎn)生的力矩相對就大。以DN400的球芯閥座為例,質(zhì)量為3 kg,結(jié)構(gòu)改進后的閥座密封圈(見圖3(b))與球芯為線接觸,接觸面積小,使得閥門開啟靈活,且閥座密封圈質(zhì)量降低了1/3左右。

(a)改進前(b)改進后

圖3　閥座密封圈

3、球芯的結(jié)構(gòu)改進

原球芯直徑設(shè)計過大,使用的閥體中腔過大,造成材料浪費,利用率低。原球芯(見圖4(a))質(zhì)量為380kg,改進后的球芯(見圖4(b))質(zhì)量為285kg,且改進后的球芯強度、密封位置都能得到保證。改進后,球芯充填層加大,使用得耐磨層材料玄武巖鑄石粘貼更加牢固,不會發(fā)生耐磨材料的脫落現(xiàn)象的發(fā)生。

　( a)改進前( b)改進后

圖4　球芯

根據(jù)真空技術(shù)網(wǎng)前文的介紹,通孔球閥內(nèi)徑d =DN,球體徑為R= 018DN,球體面距L < 根號下（D ²-d ² ） , 改進后的球芯完全滿足文獻的要求。D為球閥外徑。

4、上閥桿的結(jié)構(gòu)改進

原DN400閥桿是由2Cr13 Φ150棒料車制而成,由于上閥桿的O型密封圈與DF復(fù)合軸承的尺寸一樣,而DF復(fù)合軸承是開口的,裝配起來很不方便,且維修起來也很麻煩。為此,對上閥桿做了改進,見圖5。改進后在閥桿與閥體密封處車一個臺階,與DF復(fù)合軸承尺寸不一致,各部臺階處有圓角,避免了啃O型密封圈現(xiàn)象的發(fā)生。經(jīng)過重新對閥桿強度計算,閥桿直徑可以比原設(shè)計減少20%左右。