胀缩式轻便闸阀的设计.pdf

-一 4- 一 阀 门 2 0 0 8 年第1 期 文章编号1 0 0 2 5 8 5 5 l 2 0 0 8 0 1 - 0 0 0 4 0 3 胀 缩 式 轻 便 闸 阀 的 设 计 邵伟光，刘进立，方保华，张宏旺 l 总后勤部 油料研究所 ，北京 1 0 2 3 0 0 摘要胀缩式轻便 闸阀是一种新颖的双闸板平板闸阀，该阀的阀体采用一种全新的对称式扁 平结构，密封采用钢珠顶置式机械胀缩密封机构，具有质量轻 、密封可靠、闸阀密封面磨损小、 使用寿命长和开闭阻力矩小等优点。 关键词闸 阀；平板闸阀 ；轻便闸阀 ；设 计 中图分类号 T H 1 3 4 文献标识码 A De s i g n o f e x p a ns i b l e - r e t r a c t i l e l i g h t g a t e v a l v e S HAO W e i g u a n g ， LI U J i n l i ， F ANG B a o h u a ， Z HANG Ho n g wa n g G e n e r a l L o g i s t i c s D e p a r t me n t P OL R e a s e a r c h I n s t i t u t e ，B e ij i n g 1 0 2 3 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Ex p a n s i b l e - r e t r a c ti b l e l i g h t g a t e v a l v e i s a n e w- s t y l e d o u b l e d i s c fl a t g a t e v a l v e 。Th e v a l v e b o d y u s e s fl no v e l s y mm e t r y c o mp r e s s e d s t r u c t ur e． Th e v a l v e s e a l u s e a me c h a n i c a l e x p a n s i b l e a n d r e t r a c t i b l e s e a l t h a t i s s up p o r t e d b y s t e e l b a l l 。 Th e v a l v e h a s v i r t ue s o f l i g ht ， s e a l r e l i a b l e ， l i t t l e a b r a s i o n， l o ng l i f e a n d l i t t l e r e s i s t a n c e mo me nt ． ． Ke y wo r ds g a t e v a l v e； d i s c f l a t g a t e v a l v e s ； l i g ht ga t e v a l v e ； de s i gn 1 概述 平板闸阀是一种单闸板或是其间带有撑开机构 的双 闸板阀门。平板闸阀在介质压力低时，容易出 现渗漏。为保证 阀门在全压程下的良好密封，须在 阀座上施加足够的预紧力。然而，较大的预紧力和 当介质压力高 时，经常启 闭可 能使密封面磨损过 快。影响阀门的使用寿命。同时，闸阀通常采用铸 铁或铸钢材料，非常笨重，不适合应用于一些机动 场合。因此设计 了胀缩式轻便 闸阀，减轻了平板 闸 阀的质量，提高了密封性能和使用寿命。 2 结构设计 2 ． 1 整体结构 阀门整体采用对称式的扁平 阀体结构，将普通 闸阀的阀体和阀盖合为一体，将阀体设计成扁方形 图 1 ，这种设计减小了阀体 的结构尺寸和体 积， 节省了阀体与阀盖之间的连接螺栓，有效地减轻了 阀门的质量。阀座采用独立式设计，将普通闸阀的 阀座与阀门接 口合二为一，同一个 阀体更换不同的 阀座便可变化 阀门的接 口形式 图 2 ，有效地提 作者简介邵伟光 1 9 7 4 一 ，男，浙江江山人。工程师，从事油料装备研究工作。 1 ． 手轮2 ． 阀杆3 ． 闸阀开关指示装置 4 ． 阀体5 ． 闸板总成6 ． 阀座 图 1 胀缩式轻便闸阀 l 2 3 4 维普资讯 2 0 0 8 年第 1 期 阀 门 高了阀体的通用性和维修性，同时也避免了在高压 情况下阀体变形导致的阀门密封效果变差的问题 。 a b a C R J 接头 b 插转接头 图 2 不同接头的胀缩式轻便闸阀 2 ． 2密 封结构 为了增加闸阀在低压力情况下的密封能力，解 决闸阀在低压时的泄漏问题，同时减少 闸板与阀座 密封 圈之间的摩擦，增加闸阀的使用寿命，将闸阀 密封 设计成 钢珠 顶置 式机 械胀 缩 密封 机构 图 3 。 当 闸阀关 闭时 ，钢珠顶 置机 构将 两 闸板 撑开 ，压 紧 密封 面 ，产 生 密 封 比压 ，达 到双 面 强 制 密 封效 果 。 当 闸阀开启 时 ，钢 珠顶置 机构 收缩 ， 闸板 向内收离 开密封面，从而在开启或关闭的过程中，减少了闸 板与阀座密封圈之间的摩擦。 1 ． 磁铁2 、阀芯3 ． 钢珠4． 导向销5 ．闸板 图 3 闸板 总成结构 2 ． 3 暗杆闸阀开度指示器 磁力式闸阀开度指示器利用闸板上的磁铁带动 闸阀外面安装的磁力感应表的指针显示闸阀的开度 图 4 。在阀门不同开度的情况下，闸板上安装 的 磁铁与指示仪表有不同的距离和方位，对指示仪表 上的磁力感应指针也 产生不 同强度和方位的感应， 指针据此指示阀门不同的开度。 图 4磁 力 式 开 厦 指 不 器 3 阀体强度分析 胀缩式轻便闸阀的阀体是空间壳体结构，形状 特殊，结构复杂，没有合适的理论上的解析公式进 行强度计算，只能采用数值法进行求解。利用有限 元法计算出阀体的应力与位移分布，进而验算阀体 的强度。 3 ． 1 阀体模型及 网格划分 阀体模型按照实际尺寸建立，同时为了简化模 型，提高计算速度 ，模型中略去小的倒角以及凹沟 图 5 。 。 一 。 ～～，⋯ 一～ 一 一～ 图 5阀体 网格划分 3 ． 2 边界条件 在进行 阀体强度验算时，取阀门强度试验压力 作为工况条件。位移边界尺寸是将阀体两侧的接口 外端面及 阀体上部 的阀颈外端面 固定，限制其运 动。力边界条件是 将阀体 内部施 加均 匀压力 P 2 ． 4 MP a 阀 门工作 压力 为 1 ． 6 MP a 。 维普资讯 6 阀 门 2 0 0 8 年第1 期 3 ． 3 有限元分析 有限元网格单元类型采用 8节点块单元，材料 的机械性能为 E 7 0 G P a ，￡ 0 ． 3 3 。变形计算结 果见图 6 ，应力计算结果见图 7 。 图 6 变形计算结果 图 7 应力分布结果 由变形计算结果图可知，阀体向两侧鼓 出变形， 最大变形发生在阀体的中心区域，中心最大变形为 0 ． 0 6 1 ra m,最大变形区域的应力为 1 2 ． 7 MP a 。由应力 分布图可知，阀体的最大应力发生在阀体两侧中部加 强筋外侧，最大应力为 5 4 ． 6 MP a 。阀体材料采用高强 度的铸铝材料 2 0 5 ， [ ％] 4 3 7 MP a ，阀体的强 度满足要求。通过阀体强度试验证明，该闸阀的阀体 强度和刚度都满足要求。 4 结语 胀缩式轻便闸阀将普通闸阀的阀体和阀盖合为 一 体，同时将普通闸阀的阀座与阀门接 口组合为一 体，结构设计独特，设计 的钢珠顶置式机械胀缩密 封机构，具有密封可靠、闸阀密封面磨损小、使用 寿命长和开闭阻力矩小等优点。该阀进行 了壳体强 度试验、双向液体密封试验、双 向气体密封试验、 6 0 0 0次静压寿命试验、高低温环境适应性试验等 多项试验，各项试验结果表明该阀性能优越。 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 ， 2 0 0 2． [ 2 】 陆培文，杨 晓霞 ，杨炯 良．阀 门选用 手册 [ M】 ．北 京机 械工业出版社，2 0 0 1 ． 收稿 日期 2 0 0 7． 1 1 ． 0 2 本书由中国电 力出版社2 0 0 0 年出版发行，中国电器工业协会电 站辅机分会编。本书既是 电站阀门设计选型的必备工具书，也是 电厂选购阀门的最新参考书。本书主要内 容包括闸阀、截止阀、节流阀、止 回阀、安全 阀、调节阀、给水分 配阀、球 阀、蝶 阀、疏水 阀、隔膜 阀、减压 阀、减温减压阀、特殊阀 真空阀、水封阀、水压试验用阀、限流阀、限流稳压保护阀、监流器 和压力表截止阀、超压保护阀等 、旁路装置、阀门电动装 置以及 电站阀门型号编制方 法和主要 阀门类型 简介等。书号 I S B N 7 5 0 8 3 0 2 9 7 4 ，定价 8 0 ．0 0元／ 册 。 每册加收书价 1 0 ％的邮寄包装费。需要者，请与沈阳经济技 术区开发大路 1 5号沈阳阀门研究所科技 开发信息中心的尹玉杰联系， 邮编1 1 0 1 4 2 ，电话0 2 4 --2 5 6 5 3 7 8 0 。 Ema i l s f s k k x z c h i n a v a l v e i n f o ． n e t h t t p ／ ／ www． c h i n a v a l v e i n f o． n e t 一 维普资讯