关于闸阀闸板T形槽强度的研究.pdf

词 阀 ；甸 板一 ， 弓 虽 丧 研甏 闺 阀 门 1 9 9 2年 据一 4 ／ ， f 牛 关于闸阀 T 槽 强度的研究 ． 1 ． 有关闸板 T形 糟的事故 一 3 ． 闸板关 闭力 你 刃 明 r ， 年 操作 人员在操作 运行 中的阀 门时 ， 闸 阀的 闸板和 阀杆连接有时会脱离 ， 而无法进行操作 ． 引起事故 。 这 种事故发 生在 阀体 内 ， 外面无法看 到 ， 因此容易被忽视 。 在此对闸板和 阀杆连接的 脱开原 因及经过 ， 予 以简述 2 ． 闸板 T形 糟的损坏形 式 对发 生事故的 阀门解体 检查 ， 其闸板 T形 槽的损坏 多数如 图 1 、 图 2所示 。图 1是弯 曲应 力的剪切裂 纹 ， 图 2是拉 伸应力超过材 料 屈服 点而引起 的变形 。 前者多数出现在 2 ～3英寸的 小 口径 阀门中 ， 后者 出现在 4英寸 以上 的阀门 中。对 于作 用在 闸板上力 的大小和力的性质 ， 需 要分析 流体 压力对 闸板 的作用力 。 图1 圉2 阀门便 览 日本 阀 门工 业会 日刊工 业新 闻发行 6 9年 版 里 ， P e a r s o n就 闸板关 闭 ， 沿 阀 杆的轴 向力作 了叙述 。图 3 、 图 4列 出了计算公 式 ， 关 闭力的计算本文省略。通 径为 6 ～8英寸 的 阀门 图 3 ， 在密 封试验 时 ， 闸板 关 闭 ， 进 口 侧 加压 图示 中心 线的左 ， 压力计 的指 钟左 右摆 动 ， 不久达到规定的压力 ． 进 口饲压力使闸 板靠 向出 口侧 ， 阀座和 闸板之 间出 现微 小的 间 隙 。流体 流入 阀体后 ， 4英寸以下 的阀杆关 闭力 大于流体 向上的分 力 ， 呈图 4所示 的气 密封状 态。图 3 、 图 4的气密封状态表 明最大应力和 明 显的因果关 系 ． 同时表明关 闭力作用在闸板上 ； 圉 4 阀座两 面接触 的气 密封状 态 一 直 _ 豢 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 第 1 期 阀 门 3 ． 1阀门关闭 阀 门关闭 ， 操作停止 时的状 态如 图 5 。阀杆 头部和 闸板接触 ， 关 闭力 P 『 传递到 闸板 T形槽 的底面 ， 阀杆头 部的背面 出现间隙 ， 不会发 生图 1 、 图 2的现象 。 3 ． 2阀 门开 启 关 闭状态的 闸板 向上提起 ， 阀门开启 ， T形 槽上面与阀杆 头部背面接触 图 6 。闸板 T形 槽两侧各是 P , ／ 2力 ， 当 P l 力过太 时 ， 即发 生图 1 、 图 2的现象 。 图 6 3 ． 3闸板 T 形槽 的应 力 阀门开启 时产 生 P I 力 ， 应力作 用于闸板 T 形槽 。在 日本 阀门工业会 的“ 阀门技报 ” No ． 1 6 上 发表 了 关 于 闸 阀闸板 T形 槽 2 ～3点 的考 察 ， 这里扼要讲 一下。 3 ． 3 ． 1 压应力和 弯 曲应力对 闸板 T形 槽 的作用 1 9 5 7 年 ， 某石油精制公 司在制订 公司 内部 标准 时 ， 与参加 的几个 阀门公 司的技 术人员协 商 ， 决定计算公式如下 计算公式所用符号参照 图 7 、 图 8 1 压应 力 旦 一 k g f ／ m 2 弯 曲应力 ％ 百 PI ． a U h k g f ／ mm。 2 T 式中 a b c ／ 2 3 ． 3 ． 2 拉应力 和弯 曲应力 对闸板 T形槽 的作 用 最近 ， 笔者转换想法 ， 应用作用于升降机的 万 向接 头 的力 ， 其应 力 计算 公 式如 下 ， 符 号 和 3 ． 3 ． 1 相 同 。 最大 应力 o ～ 一 导 k g f ／ m m 。 ㈣ x T ‘ 十 ‘ - - L J 3 ． 3 ． 3 弯 曲应 力和剪 应力 对闸板 T形 槽 的作用 在 3 ． 3 ． 1 和 3 ． 3 ． 2中， 均未考 虑 D E F G 断 面 图 8 的 应力 ， 从 闸板 的 损坏 状 况 图 1 分 析 ， 断 面应力应采 用下 式计 算。 最大应力 ％ 。 ％一t O “ t ． b I_ 。 m u ％ 一 一 百 ‘ 百 _ _十 旦 专 k g f ／ m m 根据 以上各公式 的计 算结果 ， 将闸板 T形 槽 的应力值列于表。 图 7 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 4 0 阀 门 1 9 9 2正 围 8 表 0 删 值 k g f ／ mm 阳径 】 2 一 6 。⋯ ＼ 公 式 1 6 ． 2 8 ． 9】 3 3 j 】 ． l 5 2 0 5 公 式 2 2 ． 5 3 ． 5 ． 5 5 ． 2 6 9 9 5 公式 3 I 2 ． 【 3 ． 0 d ． 6 9 5 ． 7 7 6 4 ． 闸板 T形槽的强度 闸板 用材料 ． 石油工业用阀门大 多数用铸、 锻碳钢及 C r l 3不锈钢 ． 它们的平均强度 铸 、 锻碳钢 拉 伸强度4 5 ～5 0 屈 服点2 6 ～3 0 C r l 3不锈钢 拉伸强度5 5 ～7 5 屈 服点3 5 ～5 0 从表可见 ， 闸板 T形槽具有足够 的强度 ． 不易产生 图 1 、 图 2的损坏 ， 即正 常力以外的过 度力对闸板起 了作用 5 ． 增加过度力的原因分析 5 ． 1 无 润 滑闸 板 的 粘 结 旋 塞阀操作 人员从经验 中可 知 ， 在 旋塞 阀 长时间处于开或关的状态下， 因旋塞和阀体粘 结 ， 而难 以启 闭。在这 种状 态下 ． 将 旋塞稍许提 起 ． 从外部压入润滑剂 ， 就可操作 了。当润滑 固 定式旋塞 阀时 ， 其 润滑剂的 压入是可行的 。 不过 对于无润滑的提升旋塞 阀 ． 囡结构 荧系 ． 不可能 压入润滑剂 只有用千斤顶的作用来消除粘结 。 这 时的提升力是 正常力 的数倍 ， 旋塞 阀在 结构 上是坚 固的 ， 因此可 以这样处理 。 而对 闸阀这样 做 ， 其闸板 T形槽就要 被损坏 。闸阀 用于过热 蒸汽 、 高温油气及 汽油等润滑性 小的流体 时 ， 这 样的粘结很容易发生 5 ． 2阀 轩 的 热 晦 账 高 温介质 中使用 的阀 门， 在加热 状 态时关 闭． 直到运行停 止 ． 暴露在 空气 中的 阀盖和支架 先行冷却收缩 ， 阀杆因收缩力的作 用 ， 闸板关 闭 于阀体密封面上 。 或者相反 ， 阀门处于关 闭状态 时 ， 开始运行 ， 阀杆遇热后膨胀 ， 因支架不膨胀 ， 阀杆对 闸板过度的压紧 。 可推测 ， 由于 阀杆的过 度 压 紧 ， 当开 启 阀 门时 ， 闸板 T形 槽 要受 到过 大 力的作用 阀门制造厂将支架制成 弓形的弯 曲状时 ， 在使用说 明书中要加以说 明 ， 一旦关 闭 阀门时 ． 要 防止阀杆伸 长数毫米 而产 生的过大 关 闭力。 5 ． 3阀体 内部 异 常 升 压 图 9为使 用的弹性 闸板 ， 容易 产生 过大的 关 闭力。对于闸阀 ， 流体压 力加压于 阀体上 ． 由 于内压 ， 阀体产生微小的变形 ． 使得 闸板 和阀体 密封面保持 完全接触是 困难 的 ， 因此 ， 气 密封也 不能保证。图 9的弹性 闸板 ， 适用于 4 ～6英寸 以下 的小 口径 闸阀 。当运行 停止 时 ． 因阀体 内 压 ， 闸板两面和 阀体 密封面紧密贴合 ． 大气 或其 他因素使流体膨胀 ， 而无法 泄漏 ． 引起流体异常 升压 ， 闸板上增加 了压 紧力 。为 防止这种现象 ， 可将闸板 一边 主要是 进 口侧 开 设直 径 2 ram 的小孔 ， 使 内压平衡 工 厂也 有将 弹性 闸板 的 良好 气 密性 ， 用于 截 止阀 的． 在这 种情 况下 不开 小孔 ． 需要采用其 他方法 ， 防止 异常升压。 5 ． 4 闸板 倾 斜 产 生 的 过 大 应 力 从 闸 阀端 面观察通道 图 1 0 ， 闸板 和阀体 密封 面 的接 触如 月牙形 ． 这 是 因机械加工误 差 引起 的 。 在 闸板与 阀体发生倾斜接 触的情况下 ． 闸板 T形槽和 阀扦 的头 部背 面的接触如 图 1 1 ． 仅 为一 边接触 ． 关 闭力 集 中在 一边 ． 应 力 为 原来的 2倍 ． 容 易发生闸板的损坏 特别是图 9 所示 的弹性闸板 ， 加工 精度 低劣时 ． 分成四部分 的 T形槽 ， 应 力 集 中在 其 中一 个部 分上 ， 更 容 易损坏 。 同一 尺寸 闸板 中 整体 闸板没发现过异 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 第 l期 阀 门 常情况 ， 而弹性结构却经常发生 ． 其解决 办法要 靠多年的经验才行。 图 1 0 图 1 1 5 ． 5闸板 密 封 面 烧 伤 闸板 、 阀体密封面要进行研 磨或 配研 ， 才能 得到 良好的气密性 ， 但是在微小处 ， 有细微的凹 凸。压紧面上旖加过大 的力并移动时 ， 接触 面会 产生摩擦 热 ， 引起细微的烧 结现象 。 定期检修或解体检查阀 门时 ， 目视闸板 ， 可 发现摩擦疵点 ， 这就是烧结痕迹 ， 硬 度低 的地方 容 易产 生 。产生烧 结现象 时 ． 阀杆的操 作力增 大 ， 当为抵抗载荷而增加操作力 时 ， 密封面烧伤 现象 更为严重 ， 闸板上也增加 了更大 的力 。 6 ． 措施 从 5 ． 1 ～5 ． 5 ， 对 闸板上增加 的过 大力的 产 生原 因进 行了分析 ， 应采取何种措施 ， 前面 已讲 了相应办法 ． 这里归纳如下 】 使用过 热 蒸汽 、 润滑 性差 的油 气等 介 质时 ． 要使用堆焊司太立台金 的闸板 2 使用弹性 闸板 ， 如有可 能 ， 在一倒 开设 小孔构 成压力平衡 3 为防止 硬度较 小的 闸板烧 伤 ， 要 使 用 润 滑性 好的介质 4 验 货 或 现场 检 查 时 ， 如遇 图 l 0的情 况 ， 闸板倾斜 ， 则不应接收 。但关于倾斜程 度 的 许用 基准 在 J P I 和 A P I 标准 中均未 有规 定 ， 因 此需要用 户和 阀门制造 厂协商 ， 确定许用基准 。 7 ． 进 行连 接检 查 ， 保证使 用安全 美 国的艾克逊公 司和其他公司要求工厂作 闸板对 阀杆 的连接检 查 ， 以确认 断裂 发生在 外 部易 见的阀杆螺纹 等处 ， 并将此作 为合 同的条 件 图 1 2 图 1 2 下转 页 毋 令 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 阀 门 1 9 9 2 拒 F 一F ， 额 定流量系数从 c uc ， 锁 紧调节 螺母 。流 量特性 的调节 ，通过联在 阀杆 上的 电 动执行器 带动 阀杆作 回转 运动 ， 从而带动 阀瓣 相对 阀座作 回转 运动 图 2 ， 从 L z ， 此时 阀瓣 不会 轴向移动 。图 3为 F 1 9 4 5 A流通特性 。 图 1 C v n 调节 1 阀体2 ． 阀座3 ． 闷套4 阀杆 图 2 c 调定下 C v 调节 图 3 改 型后流量特 性 改 型后的 调节 阀使 用、 选 用方 便 ，具有 更 广泛的适用性 和 良好 的调节特性 。 庆祝 阀门创刊 二十周年 安秀扬 上接 d 1页 笔者 曾按 艾克逊公 司的要求 ， 用 同一 口径 后者 阀杆螺 纹发 生典型 的拉 伸 、 缩 颈现 象后断 阀 门， 一块 闸板 的 T形槽 角做 成锐 角 ， 另 一块 裂 。 闸板 的槽角加工成半 圆形角 ， 做 了对 比试验 。 结 苏州高中压 阀门厂 徐 乃明 果是前 者 T形槽内角应力集中， 呈图 1 断裂状 ， 节译 自日本 配 管技 术 1 9 9 1 ． 3 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载