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通用閥門設(shè)計(jì)計(jì)算

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詳細(xì)介紹

                    通用閥門設(shè)計(jì)計(jì)算

                   上海申弘閥門有限公司

之前介紹萬溯化學(xué)擴(kuò)建自立式減壓閥,現(xiàn)在介紹通用閥門設(shè)計(jì)計(jì)算閥門是一種壓力管道元件,它是用來改變管路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向、控制輸送介質(zhì)的壓力、流量、溫度的一種裝置。它有以下幾種用途:構(gòu)設(shè)計(jì)中代表性的截止閥閥體和閘閥閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。、維修等方面對閥門提出的全部要求。閥門設(shè)計(jì)必須明確給定的技術(shù)數(shù)據(jù),即“設(shè)計(jì)輸入”在此基礎(chǔ)上方可正確完成設(shè)計(jì)。
通用閥門設(shè)計(jì)計(jì)算閥門“設(shè)計(jì)輸入”必須具備的基本數(shù)據(jù):
(1)閥門的用途或各各類;
(2)介質(zhì)的工作壓力;
(3)介質(zhì)的工作溫度;
(4)介質(zhì)的物理、化學(xué)性能(腐蝕性、易燃易爆性、毒性、物態(tài)等);
(5)公稱通徑;
(6)結(jié)構(gòu)長度;
(7)與管道的連接形式;
(8)與閥門的操作方式(手動(dòng)、齒輪會(huì)去、蝸輪蝸桿會(huì)去、電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等)。
 截止閥閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則適用于節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥、安全閥、減壓閥、柱塞閥及止回閥等閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1.閥體的流道
截止閥閥體的流道可分為直通式、直角式、和直流式三種,如圖6-3-1所示。
閥體流道設(shè)計(jì)的原則如下:
(1)閥體商品必須為圓形,介質(zhì)流道應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成直線形或流線形,盡可能避免介質(zhì)流動(dòng)方
1.設(shè)計(jì)和開發(fā)策劃
(1)設(shè)計(jì)和開發(fā)階段;
(2)適合于每個(gè)設(shè)計(jì)和開發(fā)階段的評審、驗(yàn)證和確認(rèn)活動(dòng);
(3)設(shè)計(jì)和開發(fā)的職責(zé)和權(quán)限調(diào)節(jié)閥。
2.設(shè)計(jì)和開發(fā)輸入
(1)功能和性能要求;
(2)適用的法律法規(guī)要求;
(3)以前類似設(shè)計(jì)提供的信息;
(4)設(shè)計(jì)和開發(fā)所必須的其他要求。
3.設(shè)計(jì)和開發(fā)的輸出
(1)滿足設(shè)計(jì)和開發(fā)輸入的要求;
(2)給出采購、閥門企業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)提供的適當(dāng)信息;
(3)包含或引用產(chǎn)品接收準(zhǔn)則;
(4)規(guī)定對產(chǎn)品的安全和正常使用所必須的產(chǎn)品特性。
4.設(shè)計(jì)和開發(fā)評審
(1)評價(jià)設(shè)計(jì)和開發(fā)的結(jié)果滿足要求的能力;
(2)識(shí)別任何問題并提出必要的措施。
5.設(shè)計(jì)和開發(fā)的難
(1)變換方法進(jìn)行計(jì)算;
(2)與已證實(shí)的類似設(shè)計(jì)比較;
(3)試驗(yàn)和演示。
6.設(shè)計(jì)和開發(fā)確認(rèn)
以產(chǎn)品鑒定的試進(jìn)行確認(rèn)。
7.設(shè)計(jì)和開發(fā)的更改。


閥體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于閥門有多種類型,同類型的閥門結(jié)構(gòu)形式又分成許多類別。因此,閥體的形狀千變?nèi)f化。
1)接通或切斷管路中各段的介質(zhì),如:閘閥、截止閥、蝶閥、球閥、旋塞閥、隔膜閥等。 
2)調(diào)節(jié)管路中介質(zhì)的流量和壓力,如:調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥、蝶閥、球閥等。
3)改變介質(zhì)流動(dòng)方向,如:分配閥、三通旋塞閥、三通球閥、四通球閥等。
4)用于超壓保護(hù),如:安全閥、溢流閥。
5)阻止管路中介質(zhì)倒流,如:止回閥。
6)指示和調(diào)節(jié)液面,如:液面指示器、液面調(diào)節(jié)器等。
7)管路中氣水分離,如:蒸汽疏水閥、空氣疏水閥等。
8)管路中的溫度調(diào)節(jié),如:溫度調(diào)節(jié)閥、減溫減壓裝置。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有:截止閥,電動(dòng)截止閥閥門的用途極廣。在國民經(jīng)濟(jì)中,閥門是*的工業(yè)管路附件和設(shè)備之一。無論是工廠,還是礦山都需要有各種各樣的管道來輸送各種各樣的介質(zhì),鋼鐵廠、煉油廠、發(fā)電廠、化工廠、油田、氣田都有許多水、蒸汽、空氣、油品、天然氣、煤粉、化工原料和其他腐蝕性介質(zhì)的管道,煤礦的水力采煤,油田的采油、氣田天然氣的開采和輸送,新發(fā)展起來的核電、乙烯、VIA、合成橡膠、合成塑料、合成纖維更離不開閥門。據(jù)不*統(tǒng)計(jì),一座百萬千瓦的核電站,一個(gè)百萬t/年乙烯裝置所需閥門約占整體投資的10%左右,就需要上萬臺(tái)的閥門產(chǎn)品。

 

(一)基本參數(shù)的確定1.公稱壓力PN

GB/T1048-2005規(guī)定公稱壓力有兩個(gè)等級,即DIN系列和ANSI系列。也可按美標(biāo)公稱壓力系列設(shè)計(jì)閥門。在GB/T12224-2005《鋼制閥門一般要求》中給出了標(biāo)準(zhǔn)壓力級和特殊壓力級各22種常用材料的壓力-溫度額定值,可作為設(shè)計(jì)材料的選用。在JB/T3595-2002《電站閥門 一般要求》中給出了不同公稱壓力PN的14種材料的壓力-溫度額定值,同時(shí)給出了CL150-CL4500 WC1,WC4,WC6,WC9的壓力-溫度額定值,可供電站閥門設(shè)計(jì)時(shí)材料選用。在美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASME B/16.34-2004《法蘭,螺紋和焊接連接的閥門》中給出了CL150-CL2500標(biāo)準(zhǔn)壓力級和特殊壓力級321種材料的壓力-溫度額定值,可供設(shè)計(jì)時(shí)選用。知道介質(zhì)工作壓力,介質(zhì)的工作溫度和承壓殼體材料,便可根據(jù)根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)確定公稱壓力PN。

2.公稱尺寸DN

國標(biāo)GB/T1047-2005中,規(guī)定了閥門的公稱尺寸。

美國工程機(jī)械師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASME B16.34-2004的附錄中給出了公稱管徑NPS的尺寸。

3.工作溫度

閥門零件的工作溫度與許多因素有關(guān)。如閥門結(jié)構(gòu),公稱尺寸大小,閥門周圍環(huán)境等,因此很難得出一致的數(shù)字。可選用相關(guān)資料的數(shù)值作為參考。

4.閥門的結(jié)構(gòu)長度

不同國家的閥門結(jié)構(gòu)長度有不用的規(guī)定,在這里不一一介紹,可查看實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊。

5.法蘭連接或其他連接

不同國家,不同標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接規(guī)定不同,選取時(shí)可查閱實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊。

(二)閥門材料的選取選取原則

(1)滿足使用性要求:根據(jù)閥門工作條件,即介質(zhì)的溫度,壓力,介質(zhì)的性質(zhì)(腐蝕性,有無顆粒,是否會(huì)被金屬離子污染)及閥門零件在閥門中起的作用,受力情況等進(jìn)行選材。

(2)良好的工藝性:鑄造,鍛造性,機(jī)加工,熱處理,焊接等

(3)良好的經(jīng)濟(jì)性:價(jià)值=性能/成本

在保證使用性能的前提下,力求良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

一定范圍內(nèi)通用閥門的主要零件材料已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化

JB/T5300-2008《工業(yè)用閥門材料  選用導(dǎo)則》

GB/T12224-2005《鋼制閥門  一般要求》

JB/T3595-2002《電站閥門  一般要求》

JB/T7248-2008《閥門用低溫鋼鑄件技術(shù)條件》

S.H3064-2003《石油化工鋼制通用閥門選用、檢驗(yàn)和驗(yàn)收》

中對某些閥門的零件應(yīng)選什么材料作了規(guī)定。

1.閥體、閥蓋和閘板(閥瓣、碟板、球體)等直接承壓件的材料

(1)灰鑄鐵。適用于PN小于等于1.6MPa,介質(zhì)工作溫度大于等于-10攝氏度,小于等于200攝氏度的低壓閥門。主要用于水、蒸汽、煤氣及油品等介質(zhì)。常用的牌號(hào)有HT200、HT250、HT300、HT350

GB/T12226-2005《通用閥門  灰鑄鐵技術(shù)條件》

ASTM A48/A48M-2003(2008)

ASTM A159/A159M-1993

中規(guī)定了灰鑄鐵的力學(xué)性能及化學(xué)成分。

(2)可鍛鑄鐵。適用于PN小于等于2.5MPa,介質(zhì)工作溫度在-29攝氏度和300攝氏度之間。公稱尺寸小于等于100mm的閥門。主要用于蒸汽、空氣、油品的介質(zhì)。常用的牌號(hào)有KTH300-06、KTH330-08、KTH350-10。

GB/T9440-1998

ASTM A47/A47M-1999(2004)

ASTM A220/A220M-1999(2004)

中規(guī)定了可鍛鑄鐵的力學(xué)性能及化學(xué)成分。

(3)球墨鑄鐵。適用于公稱壓力PN小于等于4.0MPa,介質(zhì)工作溫度在-29攝氏度和350攝氏度之間。主要用于水、蒸油、空氣及油品等介質(zhì)。常用的牌號(hào)有QT400-18、QT400-15、QT450-10、QT500-7。

GB/T12227-2005

ASTM A536/A536M-1999(2004)

ASTM A571/A571M-2001(2006)

中規(guī)定了球墨鑄鐵的力學(xué)性能及化學(xué)成分。

(4)碳素鋼。適用于PN小于等于32MPa,介質(zhì)工作溫度在-29攝氏度和425攝氏度之間。主要用于水、蒸汽、空氣、氫氣、氨、氮、及石油產(chǎn)品等介質(zhì)。常用的牌號(hào)有WCA、WCB、WCC、A105

鑄鋼:GB/T12229-2005

      ASTM A216/A216M-2008

鍛鋼:GB/T12228-2006

      ASTM A105/A105M-2005

中規(guī)定了碳素鋼的力學(xué)性能及化學(xué)成分。

(5)不銹鋼。常用的有奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。常用的溫度范圍是-196攝氏度到+650攝氏度。具體什么牌號(hào)的不銹鋼zui高使用溫度,可查看GB/T12224-2005和ASME B16.34-2004中的壓力-溫度額定值表。

不銹鋼鑄件:GB/T12230-2005《通用閥門  不銹鋼鑄件技術(shù)條件》

           ASTM A351/A351M-2006《承壓件用奧氏體鋼鑄件規(guī)范》

           中規(guī)定了不銹鋼的力學(xué)性能、化學(xué)成分及熱處理規(guī)范。

不銹鋼鍛件:GB/T1220-2007

ASTM A182/A182M-2008中規(guī)定了其力學(xué)性能、化學(xué)成分、熱處理規(guī)范及焊補(bǔ)要求。

(6)高溫閥門用鋼。

碳素鋼和低合金鋼鑄件:JB/T9625-1999

                     JB/T5263-2005

                     ASTM A217/A217M-2004

                     中規(guī)定了力學(xué)性能、化學(xué)成分及熱處理規(guī)范 

高溫殼體材料用鍛件:GB/T1221-1992

                   GB/T3077-1999

                   ASTM A182/A182M-2008

                   中規(guī)定了力學(xué)性能、化學(xué)成分及熱處理規(guī)范。

(7)低溫閥門用鋼。一般低溫系是指-19攝氏度到-269攝氏度。

閥門用低溫鋼鑄件:JB/T7248-2000

 ASTM A352/A352M-2006中規(guī)定了鑄件牌號(hào)使用溫度、化學(xué)成分、力學(xué)性能及熱處理規(guī)范。  

閥門用低溫鋼鍛件:ASTM A350/A350M-2007中規(guī)定了鍛件化學(xué)成 分、力學(xué)性能等。

 2.密封面材料。

密封面材料的選取應(yīng)根據(jù)不同的工作條件選擇。主要失效形式有:磨粒磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損、沖蝕、擦傷。

(1)軟質(zhì)材料。包括各種橡膠、尼龍、氟塑料等。具體的名稱、代號(hào)、牌號(hào)、適用溫度、適用介質(zhì)等查相關(guān)資料。

(2)硬質(zhì)材料。主要是指各種金屬,如銅合金、不銹鋼、硬質(zhì)合金、碳化鎢等。具體的名稱、代號(hào)、牌號(hào)、適用溫度、適用介質(zhì)等查相關(guān)資料。

同時(shí)密封面的配對也有要求,可查相關(guān)資料。

3.閥桿或閥座材料。

通常選取的是棒料或鍛件。GB/T699-1999   ASTM A182/A182M-2008中規(guī)定了相應(yīng)的鋼種、化學(xué)成分、力學(xué)性能等。

4.焊接材料。

不同材料閥體所選用的焊接材料已經(jīng)有規(guī)定。設(shè)計(jì)者可以查閱資料參考。

5.緊固件材料。

選擇原則:(1)按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。(2)根據(jù)用戶提出的要求確定。(3)根據(jù)工況條件選擇:如工作壓力、溫度、環(huán)境狀況等。(4)參照有關(guān)的管道法蘭的緊固件材料及對緊固件的要求確定。

 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):GB 150-1998     ASTM A193/A193M-2008                                          ASTM A194/A194M-2008      ASTM A320/A320M-2008

6.墊片材料。

非金屬墊片:柔性石墨、聚四氟乙烯、無石棉墊片、橡膠墊片、等。其種類和性能指標(biāo)可查閱相關(guān)資料。

半金屬墊片:金屬齒型/波齒復(fù)合墊片、金屬包覆墊片、纏繞式墊片等。其種類和性能指標(biāo)可查閱相關(guān)資料。

金屬墊片:金屬齒形墊片、八角墊、橢圓墊、R型墊片、金屬透鏡墊等。其種類和性能指標(biāo)可查閱相關(guān)資料。

7.填料。

填料的要求:降低填料對閥桿的摩擦力、防止填料對閥桿和填料函 的腐蝕、適應(yīng)介質(zhì)工況的需要。

常用填料品種:盤根型(高溫高壓閥門專業(yè)盤根、石墨填充PTFE纖維盤根、高溫高壓經(jīng)濟(jì)型泵閥盤根、*耐磨損盤根、耐磨損盤根通用型合成纖維盤根、純PTFE盤根、潔凈型特種盤根),成形填料(尼龍、橡膠、聚四氟乙烯、增強(qiáng)聚四氟乙烯、柔性石墨環(huán)、閥桿密封組合環(huán)),泥狀填料(白色、黑色泥狀填料)

8.閥桿螺母材料。

PN小于等于1.6MPa  ZCuZn38Mn2Pb2

PN介于2.5和6.4MPa之間  ZCuAl10Fe3

高壓閥門可采用:ZCuZn2l6Fe3Ni2  2Cr13  1Cr18Ni9Cr17Ni2

(三)閥門密封的保證

保證閥門密封性的因素很多,所有這些因素不可能計(jì)算出,通常設(shè)計(jì)人員是根據(jù)產(chǎn)品的用途確定啟閉件的結(jié)構(gòu)和密封尺寸,當(dāng)計(jì)算啟閉力時(shí),必須確定單位面積的壓力,即比壓。一般此值只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)來確定。設(shè)計(jì)時(shí)做到:qmf < q < [q] 

qmf:保證密封所需比壓。

q:實(shí)際工作比壓。

[q]:密封面材料的許用比壓。

qmf可查相關(guān)數(shù)據(jù)或者計(jì)算出來。

q的計(jì)算公式:q=FMZ/π(d+bm)bm

d:閥座密封面內(nèi)徑mm

bm:閥座密封面寬度mm

FMZ:出口端閥座密封面上的總作用力N

[q]:密封面材料許用比壓可查相關(guān)表數(shù)據(jù)。

(四)主要通用零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

1.閥體壁厚的確定

   一:圓筒形及腰鼓形閥體、球形殼體

   (1)薄壁脆性材料閥體:

   對于灰鑄鐵及球墨鑄鐵制造的閘閥首先按GB/T12232-2005《通用閥門  法蘭連接鐵制閘閥》標(biāo)準(zhǔn)查出zui小壁厚

   對于用灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵制的螺紋連接和法蘭連接的截止閥、節(jié)流閥、柱塞閥和升降式止回閥首先按GB/T12233-2004《通用閥門  鐵制截止閥與升降式止回閥》標(biāo)準(zhǔn)查出標(biāo)準(zhǔn)中給出的zui小壁厚

   然后用*強(qiáng)度理論脆性材料壁厚計(jì)算式進(jìn)行驗(yàn)算。其計(jì)算式如下:tB=p.DN/(2[σL]-p)+C

    DN:閥體中腔zui大內(nèi)徑

    p:設(shè)計(jì)壓力,即公稱壓力PN

    tB:考慮附加裕量后閥體的壁厚

   C:考慮鑄造偏差、工藝性和介質(zhì)腐蝕等因素而附加的裕量(mm)

   (2)薄壁塑性材料閥體:

    對于國標(biāo)鋼制閥門按GB/T12224-2005《鋼制閥門  一般要求》

中給出的公式計(jì)算 ,然后查表確定zui小壁厚。

    美標(biāo)鋼制閥門按ASMEB16.34-2004《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門》中給出的公式計(jì)算,然后查表確定zui小壁厚。

    其余的也是按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)給出的公式和表確定zui小壁厚。

    再用第四強(qiáng)度理論壁厚計(jì)算式校驗(yàn)。其計(jì)算式如下:

    tB=p.DN/(2.3[σL]-p)+C

   (3)厚壁閥體:

    對于國標(biāo)鋼制高壓閥門的閥體壁厚按GB/T12224-2005《鋼制閥門  一般要求》中給出的公式計(jì)算 

    美標(biāo)鋼制CL4500以下的高壓閥門閥體按ASMEB16.34-2004《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門》中給出的公式計(jì)算

    再按第四強(qiáng)度理論計(jì)算式校驗(yàn)。其計(jì)算式如下:

    tB=DN.(K0-1)/2+C

    K0:閥體外徑與內(nèi)徑之比計(jì)算式為K0=√[σ]/([σ]-p√3)

    對于厚壁球形閥體按第四強(qiáng)度理論計(jì)算式校驗(yàn)。其計(jì)算式如下:tB=2pr/(400[σ]-p)+C   r:球形體內(nèi)半徑。

    注:當(dāng)閥體外徑與內(nèi)徑之比小于1.2時(shí)按薄壁容器計(jì)算。  

        當(dāng)閥體外徑與內(nèi)徑之比大于1.2時(shí)按厚壁容器計(jì)算。    

    二:非圓筒形閥體。

     其校驗(yàn)應(yīng)根據(jù)該閥體形狀,取相應(yīng)截面計(jì)算應(yīng)力來驗(yàn)算其壁厚。

2.閥體中法蘭連接的計(jì)算

在閥門承受工作壓力和工作溫度時(shí),按作用力求得的螺栓和法蘭的安全系數(shù)應(yīng)不低于規(guī)定值。

中法蘭連接的計(jì)算首先應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,然后按力學(xué)要求的計(jì)算式去驗(yàn)算。

(1)標(biāo)準(zhǔn)要求的計(jì)算式。

  1)國標(biāo)鋼制閥門。

    螺紋應(yīng)符合GB/T193-2003的規(guī)定,螺紋的公差與配合應(yīng)付給GB/T197-2003的規(guī)定。

  2)美標(biāo)鋼制閥門。

     應(yīng)滿足ASME.B16-2009《法蘭、螺紋和焊接連接的閥門》標(biāo)準(zhǔn)要求。

螺栓連接或螺紋連接在直接承受管道負(fù)荷或非直接承受管道負(fù)荷時(shí),應(yīng)滿足相應(yīng)的公式要求。

(2)強(qiáng)度理論的計(jì)算式。

按強(qiáng)度理論要求,中法蘭連接的計(jì)算分為三部分:1.確定為保證連接的密封性、壓緊墊片所需的力。2.確定螺栓的尺寸和數(shù)量。3.確定法蘭尺寸。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

3.閥蓋厚度的計(jì)算。

不同形式不同形狀,其計(jì)算式不同。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

4.支架的計(jì)算。

應(yīng)分別校驗(yàn)不同斷面處的合成應(yīng)力。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

5.填料裝置的計(jì)算。

填料裝置包括:填料、填料壓蓋、填料壓套、填料壓板、活結(jié)螺栓、銷軸零件。計(jì)算時(shí),先確定填料箱孔的主要尺寸參數(shù)。然后分別校驗(yàn)不同零件的強(qiáng)度。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

6.閥桿的計(jì)算。

首先閥桿必須滿足強(qiáng)度條件,然后對于細(xì)長桿的閥桿,還應(yīng)校驗(yàn)其直線形狀平衡的穩(wěn)定性。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

7.閥桿螺母的計(jì)算。

需要計(jì)算校驗(yàn)閥桿螺母螺紋表面的擠壓應(yīng)力、螺紋根部的剪切應(yīng)力、螺紋根部彎曲應(yīng)力。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

8.滾動(dòng)軸承的選擇。

為了減小操作力矩,一般在閥桿軸向力超過40000N的情況下,在閥桿螺母上裝有單向推力球軸承。分別計(jì)算基本額定動(dòng)靜載荷是否滿足要求。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

9.手輪直徑的確定。

主要根據(jù)閥桿或閥桿螺母上的zui大轉(zhuǎn)矩和可施加于手輪上的圓周力來選定。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

10.彈簧的計(jì)算。

在安全閥、減壓閥、調(diào)節(jié)閥和固定球球閥都通常選用相應(yīng)的彈簧。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

(五)閥門零件的計(jì)算

1.截止閥和節(jié)流閥零件的計(jì)算。

1)密封面的設(shè)計(jì)與計(jì)算。4.2閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    由于閥門有多種類型,同類型閥門的結(jié)構(gòu)形式又分成許多類別,因此,閥體的形狀千變?nèi)f化。盡管如此,由于閥體在受力和功能方面基本相似,故在結(jié)構(gòu)上也有共性,在此將重點(diǎn)分紹閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中代表性的截止閥閥體和閘閥閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
  1.截止閥閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  截止閥閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則適用于節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥、安全閥、減壓閥、柱塞閥及止回閥等閥體的結(jié)構(gòu)謾計(jì)。(1)閥體的流道截止閥閥體的流道可分為直通式、直角式和直流式三種,如圖4—1所示。

  閥座密封面內(nèi)徑,對于國標(biāo)閥門應(yīng)按GB/T12224-2005的附錄A中選取或按GB/T12235-2007標(biāo)準(zhǔn)選取。對于美標(biāo)閥門按ASME B16.34-2004中的附錄A選取。對于沒有標(biāo)準(zhǔn)的鑄鐵截止閥或節(jié)流閥,可取與公稱尺寸相同的尺寸。

  閥座密封面的寬度與工程壓力、公稱尺寸和密封面材料有關(guān),對于平面密封,可根據(jù)公稱尺寸參考相關(guān)數(shù)據(jù)查表選取。然后驗(yàn)算其密封比壓。

  閥瓣密封面的寬度,要根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)確定,對閥瓣有導(dǎo)向的截止閥,閥瓣密封面的寬度取和閥座密封面寬度相同的尺寸。對閥瓣無導(dǎo)向的截止閥,閥瓣密封面寬度通常要比閥座密封面寬度大2-6mm

2)閥桿的強(qiáng)度驗(yàn)算。

  分三步:求得閥桿zui大軸向力,求得閥桿zui大的轉(zhuǎn)矩,計(jì)算不同截面的應(yīng)力。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

3)閥瓣厚度的計(jì)算。

  閥瓣厚度的計(jì)算通常為計(jì)算器彎曲應(yīng)力,其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資。

4)節(jié)流閥閥瓣的設(shè)計(jì)。

大多是不是計(jì)算的,而是用近似的方法確定,其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資。

2.閘閥零件的計(jì)算。

1)閘閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。如結(jié)構(gòu)長度,法蘭尺寸,zui小壁厚,閘板zui小磨損行程,zui小閥桿直徑,閥體通道內(nèi)徑等。

2)閥座密封的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

  閥座密封面內(nèi)徑,對于堆焊的密封面,由于堆焊工藝的要求,一般比閥座內(nèi)徑大4-5mm;對于非堆焊的密封面,一般取與閥座的內(nèi)徑相同。

  閥座密封面的寬度一取公稱尺寸的1/20到1/50,并且隨著公稱尺寸的增大,密封面寬度與公稱尺寸之比減小,一般取閥座密封面的寬度不小于5mm。

  計(jì)算密封面上的總作用力和比壓。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

3)閥桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

  計(jì)算出閘板作用于閥桿的軸向力,然后估算閥桿直徑,然后查閥門設(shè)計(jì)手冊,選取相應(yīng)閥桿直徑,使得閥桿螺紋退刀槽直徑大于或等于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中給出的閥桿zui小直徑。再進(jìn)行閥桿強(qiáng)度的驗(yàn)算。包括計(jì)算其軸向力,總轉(zhuǎn)矩,應(yīng)力。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

4)閘板的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

   首先對閘板密封面寬度和內(nèi)徑進(jìn)行選取。然后按閥門結(jié)構(gòu)要素取得相應(yīng)的尺寸如:T型槽、導(dǎo)軌槽等。選取可查閱相關(guān)資料。再驗(yàn)算閘板的強(qiáng)度和剛度。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

3.球閥零件的計(jì)算。

1)球閥通道截面直徑的選擇和球體直徑的確定。

球閥通道截面直徑的選擇符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。如:GB/T19627-2005

GB/T20173-2006  API6D-2008/ISO14313:2007

球體半徑的確定應(yīng)首先根據(jù)球體通道直徑和介質(zhì)工作壓力來確定球體外圓半徑。再確定球閥密封時(shí),所需的密封面寬度,然后再修改球體半徑,保證密封和強(qiáng)度要求。

2)浮動(dòng)球球閥的設(shè)計(jì)計(jì)算。

包括:閥座密封面力的計(jì)算、閥座預(yù)緊力的確定、閥桿與球體連接部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算、浮動(dòng)球球閥總摩擦力矩的計(jì)算、閥桿頭部校驗(yàn)。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

3)固定球球閥的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

 包括:固定球球閥閥座密封比壓的計(jì)算、體腔內(nèi)介質(zhì)壓力超過1.33p時(shí),閥座自動(dòng)泄壓的計(jì)算、固定球球閥轉(zhuǎn)矩的計(jì)算、固定球球閥滑動(dòng)軸承的承載能力、固定球球閥閥桿與球體連接部分強(qiáng)度計(jì)算、固定球球閥閥桿強(qiáng)度驗(yàn)算。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

4.蝶閥零件的計(jì)算。

包括:蝶閥閥座zui小通道直徑的確定、閥體zui小壁厚的確定、碟板中心處厚度的計(jì)算、蝶閥轉(zhuǎn)矩的計(jì)算、閥桿強(qiáng)度驗(yàn)算、蝶板強(qiáng)度驗(yàn)算、金屬密封蝶閥回轉(zhuǎn)軸心位置的確定。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

5.旋塞閥零件的計(jì)算。

包括:旋塞通道的確定、旋塞的機(jī)構(gòu)確定、旋塞的受力計(jì)算、旋塞的zui大力矩的計(jì)算、旋塞桿強(qiáng)度的校核。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

6.其余的還有隔膜閥、調(diào)節(jié)閥、止回閥、減壓閥、安全閥、蒸汽疏水閥、低溫閥等的零件的計(jì)算。大致思路為:確定結(jié)構(gòu)要素尺寸,密封面的計(jì)算,強(qiáng)度的校核等。其計(jì)算方法可查閱相關(guān)資料。

7.閥門驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要?jiǎng)t。

包括:輸出力或力矩的選定、運(yùn)動(dòng)速度的合理性、能源的正確選擇、應(yīng)考慮配備的附屬機(jī)構(gòu)。

(六)閥門的零部件

1.扳手、手柄和手輪。

扳手、手柄、手輪的尺寸和技術(shù)要求按JB/T93-2008中的規(guī)定。

2.螺母、螺栓和螺塞。

螺母、螺栓和螺塞的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1700-2008中的規(guī)定。

3.軸承壓蓋。

軸承壓蓋的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1702-2008中的規(guī)定。

4.填料和填料墊。

填料和填料墊的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1712-2008中的規(guī)定。

5.墊片和止動(dòng)墊圈。

墊片和止動(dòng)墊圈的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1718-2008中的規(guī)定。

6.襯套。

襯套的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1703-2008中的規(guī)定。

7.閥瓣蓋和對開圓環(huán)。

閥瓣蓋和對開圓環(huán)的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1726-2008中的規(guī)定。

8.頂心。

頂心的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1741-2008中的規(guī)定。

9.氨閥閥瓣。

氨閥閥瓣的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1749-2008中的規(guī)定。

10.接頭組件。

接頭組件的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1754-2008中的規(guī)定。

11.卡套、卡套螺母。

卡套、卡套螺母的尺寸和技術(shù)要求按JB/T1757-2008中的規(guī)定。

12.高壓螺紋法蘭。

高壓螺紋法蘭的尺寸和技術(shù)要求按JB/T2769-2008中的規(guī)定。

13.高壓盲板。

高壓盲板的尺寸和技術(shù)要求按JB/T2772-2008中的規(guī)定。

14.隔環(huán)。

隔環(huán)的尺寸和技術(shù)要求按JB/T5208-2008中的規(guī)定。

15.閘閥閥座。

閘閥閥座的尺寸和技術(shù)要求按JB/T5211-2008中的規(guī)定。

(七)閥門結(jié)構(gòu)要素,精度要求

閥桿頭部尺寸、上密封座尺寸、錐形密封面尺寸、閥體銅密封面尺寸、閘板和閥瓣銅密封面尺寸、楔式閘閥閥體閘板導(dǎo)軌和導(dǎo)軌槽尺寸、楔式閘閥閥體密封面間距和楔角尺寸、楔式閘板密封面尺寸、氨閥閥體密封面尺寸、承插焊連接和配管端部尺寸、外螺紋連接端部尺寸、卡套連接端部尺寸、板體尺寸、閘板或閥瓣T型槽尺寸、填料函尺寸、閥桿端部尺寸、閥瓣與閥桿的連接槽尺寸等。都有相關(guān)規(guī)定,具體查閱相關(guān)資料。各種閥的精度要求,公差配合也要查閱相關(guān)資料,一般未注公差尺寸的公差等級按GB/T1804-2000中規(guī)定的m級精度。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有化工隔膜閥構(gòu)造原理