氟塑料衬里蝶阀的设计.pdf

文章编号 1002258552010 0120012202 作者简介郁正涛1969 - ,男,工程师,主要从事阀门设计及研发工作。 氟塑料衬里蝶阀的设计 郁正涛,金永琴,倪 燕 江苏神通阀门股份有限公司,江苏 南通226232 摘要 介绍了氟塑料衬里蝶阀设计的适用范围和技术参数,提供了设计中需要注意的事项与 要点。 关键词 蝶阀;衬里阀;氟塑料;设计;技术参数 中图分类号 TH134 文献标识码A The design of fluoroplastic lined butterfly valve YU Zheng2tao, JIN Yong2qin, N I Yan Jiangsu Shentong V alve, Co. , L td, Nantong226232, China AbstractIntroduced the scope and technical param eters the Fluoro plastic lined butterfly valve design, Providing attentions and m ain points. Key wordsbutterfly valve; lined valve; fluoroplastic; design; specifications 1 概述 随着现代石油化工工业的快速发展,在特殊工 况中使用的一些介质具有极强的腐蚀性,即使是不 锈钢阀门及衬橡胶、 搪瓷的阀门也已不能满足需要。 若采用哈氏合金、 蒙乃尔合金或20号合金等作为阀 门材料,由于其中含有大量的Ni、Cr、Ti、Mo、Nb和 Pt等稀有金属,其资源有限,价格贵。根据现代科 学技术成果,氟塑料分子结构中有氟碳键及其屏蔽 效应,具有优良的耐腐蚀性、 耐高低温性、 不粘附 性和电绝缘性,几乎能抵制所有化学介质包括氢 氟酸、 浓硫酸和王水的腐蚀。利用氟塑料的可塑 性加工原理,将氟塑料衬于普通的钢铁外壳体内,以 隔绝钢铁金属与强腐蚀性介质的直接接触,既解决 了氟塑料强度低和不能承受高压力的问题,又解决 了钢铁材料不耐腐蚀的问题。氟塑料衬里阀门具有 优良的耐热性和耐寒性,具有优良的电绝缘性和优 异的化学稳定性,可耐各种强酸、 强碱和强氧化剂的 腐蚀,低摩擦性和自润滑性非常好,可长期在 - 195～200℃ 范围内使用。 2 结构与设计 211 结构及主要零件名称如图1和图2所示。 11驱动装置 21防尘密封圈 31O形圈 41蝶板 51蝶板衬里层 61阀座衬里层 71阀体 图1 双法兰式连接蝶阀 212 适用范围 氟塑料衬里蝶阀公称压力为PN11 6 氟塑料的 承受压力最高可达到215MPa。DN50～1 200。阀 门适用温度按所选用的不同材料金属材料和非金 属材料能承受的温度综合评定。如钢制衬氟塑料 WCB F46材料,使用温度为- 29～150℃。限定 21 阀 门 2010年第1期 最高值不超过150℃。适用介质为低粘度酸和碱类 等腐蚀性介质,主要指酸性、 碱性、 有机和无机溶剂 等强腐蚀性介质。低粘度是相对浓度较高的颗粒状 介质而言,氟塑料衬里阀门应尽量避免使用固体颗 粒的介质。 11手柄 21防尘密封圈 31O形圈 41蝶板 51蝶板衬里层 61阀座衬里层 71阀体 图2 对夹式连接蝶阀 213 结构长度、 法兰尺寸及阀座最小尺寸 氟塑料衬里蝶阀结构长度和法兰尺寸,按钢制 阀门的相关标准和行业标准执行。结构长度按GB / T 12221标准的规定,结构长度包括法兰密封面衬 氟塑料厚度。法兰连接尺寸按GB /T 911311的规 定。并限制在法兰端连接,不允许采用焊接端方法 连接。因为焊接连接会损坏衬里层而影响产品质 量。阀门公称尺寸及阀座最小尺寸按GB /T 12238 的规定,和相关标准保持一致。 214 壳体壁厚与衬里层厚度 氟塑料衬里蝶阀钢制壳体的最小壁厚依照GB / T 12224标准的给定值作适当加厚,但不包含氟塑 料的厚度。衬里层厚度应在满足使用要求的条件下 确定,避免衬氟层过厚而浪费氟塑料。氟塑料是高 分子材料,具有吸收少量与其接触的气体的特性。 随温度的升高,材料体积膨胀,氟塑料的线胀系数是 金属材料的10倍左右,分子之间空隙增大,渗透吸 收就加剧。只有适当增加厚度才能减少渗透。因 此,在衬里层设计时,采用增加厚度来弥补这一缺 陷。经过试验验证,确定衬里层厚度 δ≥2mm比较 合适。并且随着阀门通径的增大而增加。 215 蝶板直径的确定 为了防止蝶板在开启时,不碰撞连接的法兰管 道内壁,设计时应根据合同要求,确定蝶板尺寸。首 先计算蝶板的弦长a为 ad- 2c 将a值代入方程式,确定蝶板的最大直径D为 DW 2 a 2 式中 a 通过阀体安装面与平面的交线确定的 开启位置的蝶板弦长,mm c 蝶板和阀门通道处于同轴位置时,蝶板 与连接法兰端面内径间隙DN50～ 150,c115,DN200～500,c 3,DN600 ～1 200,c614 ,mm d 连接管道或法兰的内径,mm D 蝶板最大直径,mm W 阀门的最小安装结构长度,mm a 蝶板弦长 c 径向间隙 d 管道内径 D 蝶板最大直径 W 最小安装结构长度 图3 中线式蝶阀的尺寸位置 216 阀杆与蝶板的设计 阀杆应能承受蝶板在115倍最大允许工作压力 差下的载荷。阀杆和蝶板的连接应牢固,其强度应 能传递阀杆所承受的最大转矩的75 ,保证在正常 工作情况下不松动。蝶板应设计成流线型,以减小 流阻。蝶板应保证在115倍最大允许工作压差下不 发生变形和损坏。阀杆和蝶板的强度按文献〔1〕 计 算。 217 衬里层 氟塑料衬里阀门的表面应当光滑平整、 无气孔、 裂纹和夹渣等缺陷。法兰的翻边处及其他转角处应 色泽均匀,无泛白现象。 氟塑料是高分子材料,有数 据表明,氟塑料密度越大渗透系数越小,它们之间有 线性关系。氟塑料衬里层的密度应 ≥2116g/cm 3 ,且 不允许有杂质存在。氟塑料的防腐蚀性能必须达到 标准的规定。如不能确定氟塑料的防腐蚀性能,必 须按GB /T 1763的规定做试验确认。特别是在更 换新牌号氟塑料时要作试验。用于食品、 医药或卫 生级阀门的衬里材料,应采用无毒、 无菌及无杂质的 清洁卫生材料,符合GB /T 17219的规定。 下转第19页 312010年第1期 阀 门 测试系统的台架总体由仪表面板、阀门面板、 仪器架和气泡检漏系统等组成图6。仪表面板 上包含电源开关/指示器、指针式精密压力表、数 字式压力表、温度数显仪和试验时间计时器等。 图6 测试台架总体结构 313 测试方法 1温度 试验温度测量涉及室温至液氮温度区范围,采 用热电偶温度计测量,温度电信号通过数字多用表 测量、采集并输入测控计算机,在计算机界面上显 示,并由计算机自动完成记录和保存。与此同时, 计算机将温度测量值输送到仪表面板上的温度显示 仪进行现场显示。 2压力 试验压力测量范围为0～10M Pa。采用指针式 精密压力表和数字式压力表在仪表面板上对系统压 力进行现场显示,同时,采用压力变送器测量系统 压力,并转换为电压信号,经数字多用表测量、采 集并输入测控计算机,在计算机界面上显示,并由 计算机自动完成记录和保存。 3液位 为了确保液氮液面高度满足阀门测试的要求, 采用差压式压力变送器测量液位高度。测量电信号 通过数字多用表测量、采集并输入到计算机进行显 示,并提醒加注液氮和停止液氮加注操作。 4流量 根据阀门密封形式的不同,阀门的允许泄漏量 是不同的。软密封结构的阀门,其泄漏量应该为 零。而对于硬密封的阀门,本身是允许有一定泄漏 量的。基于上述情况,配备两种测量流量的装置, 其一是小流量的流量计,用来测量允许具有一定泄 漏量的硬密封阀门或者软密封阀门在相对不正常工 作状态下时的泄漏情况。 对于微小泄漏量,由于一般的流量计已经无法 检测到,需通过观察并计数开口端在水中泄漏气泡 数的形式进行测量。利用计算机数据采集系统记录 电脉冲的数目,实现自动计数。 4 结语 基于计算机数据采集系统的低温阀门性能测试 装置,可以把热电偶、压力传感器、液位传感器和 流量计的各路信号,经前置处理后输入到计算机 中,通过数据采集软件进行数据显示、存储和打 印,还可根据相关参数的设置来控制液氮罐的自增 压系统对低温试验槽进行加注液氮。该测试系统采 用集中式数据监控,既实现了通过计算机发出指令 进行自动操作,提高工作效率、操作的及时性、准 确性及安全性,又便于数据的统一保存和管理。 参考文献 〔1〕 陆培文.实用阀门设计手册 〔M〕.北京机械工业出版 社,2006. 〔2〕 JB /T7749 - 1995,低温阀门技术条件 〔S〕. 〔3〕 BS6364 - 1984 R 1998 , 低温阀门 〔S〕. 〔4〕 SHELL M ESC SPE77/3062002,低温阀门产品试验 〔S〕. 收稿日期2009109129 上接第13页 氟塑料与基体的结合强度,是衡量衬里质量好 坏的标准之一。 氟塑料衬里层应与基体贴合,法兰 面的衬里层应衬满密封面,并且有扣紧基体的设计 结构,如喷砂毛化,机加工燕尾槽,防止脱壳。氟 塑料衬里层在负压0108M Pa条件下不应出现凸起。 3 结语 氟塑料衬里蝶阀解决了普通阀门不耐腐蚀的问 题,不仅节约了大量的稀有金属,合理的利用了资 源,降低了生产成本,而且还节能、环保。满足了 石油化工工业对特殊阀门的需求,经济效益和社会 效益特别显著。氟塑料衬里蝶阀是对常规蝶阀产品 的创新,是耐腐蚀性非常优异的产品。 参考文献 〔1〕 陆培文.阀门设计手册 〔M〕.北京机械工业出版社, 2007. 〔2〕 胡远银 1衬氟塑料阀门设计若干问题的探讨 〔J〕.阀门, 20071 . 收稿日期2009107101 912010年第1期 阀 门