(1)确保球体与阀座形成良性密封,主要部件直接由阀门卧式加工中心CWK800加工而成。阀体上安装组合阀座处径向公差选用D10级,光结度要求1.6与之配合。
(2)球体-阀座密封副(如图4),采用超音速喷涂碳化钨(HRC≥70)工艺和本公司专利研磨工艺,结合刮削式宽弧面密封带结构,球体且必须与阀座配对研磨,使其形成不间断的密封带,从而实现零泄漏、抗粘垢、耐冲蚀的目的,延长了阀门的使用寿命。
高温固定球双向耐磨球阀计算与验证
为了保证阀门的密封性能、操作性能以及使用寿命长,对壳体壁厚、密封比压和阀杆等进行计算和验证。
高温固定球双向耐磨球阀壁厚
计算厚度SB':{1.32P·D/2[бL]-1.2P}+C式中:P为设计给定的压力,MPa;D为阀体内腔的最大直径(设计给定),mm;C为腐蚀余量(按推荐值选取);[бL]为许用拉应力(查表可得),mm。
阀体实际壁厚SB可以通过查表法(ASMEB16.34或GB/T1224)与计算壁厚SB'相对比,满足SB>SB'产品符合设计要求。
高温固定球双向耐磨球阀密封力综合计算
高温固定球双向耐磨球阀是阀前和阀后密封的固定球球阀,其密封面总作用力的计算:
Q=Q0+Q1-Q2
式中:Q0为流体压力在阀座密封面上引起的作用力,N;Q1为预紧力,N;Q2为阀座滑动的摩擦力,N。
流体压力在阀座密封面上引起的作用力:
Q0=QMJ-QJ
式中:QMJ为流体静压力在阀座密封的力(计算可得),N;QJ为介质压力在间隙中的作用力(计算可得),N。
预紧力Q1=0.785(D22-D23)·qmin
式中:D2为密封面外径(设计给定)mm;D3为密封面内径(设计给定)mm;qmin为预紧必需的最小比压(按经验数据选取);阀座滑动的摩擦力Q2:当阀座滑动的摩擦力小于0.05QMJ时,在保证足够实用精度的情况下,为简化计算,Q2亦可以不考虑。
(2)密封比压
密封面计算比压q=4Q/π(D22-D23)
式中:Q为密封面总作用力(上式中得出),N;D2为密封面外径(设计给定),mm;D3为密封面内径(设计给定),mm。
密封面必需比压qb:
式中:m为与流体性质有关的系数(按推荐值选取);α为与密封面材料有关的系数(查表);C为与密封面材料有关的系数;t为密封面宽度(计算可得),mm。
密封面许用比压:[q](查表),MPa。根据密封比压原理可知,如果要实现密封必须满足:①QMF<Q;②qb≤q<[q]的要求,通过合理的设计与计算,参数满足要求。
5.3固定球球阀的阀杆总转矩及强度验算
总转矩M=Mm+Mt+Mu
式中:Mm为球体与阀座密封圈间的摩擦转矩(计算可得),N·mm;Mt为阀杆与填料间的摩擦总转矩计算可得),N·mm;Mu为轴承的摩擦转矩计算可得),N·mm。
阀杆断面扭转应力τN=M/W
式中:M为总转矩,N·m;W为断面处的抗扭断面系数,mm3。
许用扭应力[τN],MPa。如果要实现阀杆的强度满足设计要求,必须符合τN<[τN]的要求,通过合理的设计与计算,参数满足要求。
通过设计计算验算和实际运用,高温固定球双向耐磨球阀完全满足工况的使用要求,现已广泛应用于石油、化工、轻工、建筑、冶金油品、水、腐蚀性流体工程及铝业氧化铝粉输送工程,具有广阔的发展潜能。
关键词:球阀 高温固定球双向耐磨球阀
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