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關鍵詞金屬硬密封蝶閥移動密封硬密封設計計算

蝶閥以其結構簡單、整體產品質量輕、占地面積小、操作簡單和啟閉迅速被廣泛應用于中、低壓管路中。隨著國民經濟的發展,以及工業技術革命的進步,對蝶閥的要求越來越高。適用于高壓、高溫、磨損及腐蝕工況下的金屬硬密封蝶閥的發展迅速,市場需求逐年增大。文中介紹了為某城市管網供水所設計的一種新型的金屬硬密封蝶閥

1 密封副的設計

金屬硬密封蝶閥的密封副結構是產品設計的關鍵。閥門關閉時,閥板密封面與彈性閥座相吻合,密封副在介質壓力作用下產生微小的彈性變形,從而實現密封。所以對密封副的基本要求是:密封性能好、操作靈活和轉矩小。

為滿足對密封副的基本要求,所設計的蝶閥采用雙偏心結構,如圖 1 所示。結構特征為閥桿軸心既偏離蝶板中心、也偏離本體中心。雙偏心的效果使閥門被開啟后蝶板能迅速脫離閥座,大幅度消除蝶板與閥座的不必要的過度擠壓、刮擦現象,減輕了開啟阻矩,降低了磨損,提高了閥座壽命。刮擦的大幅度降低,使得雙偏心蝶閥也可以采用金屬閥座,擴大了蝶閥在高磨損介質領域的應用。但以往的金屬硬密封蝶閥其密封原理屬位置密封構造,即蝶板與閥座的密封面為線接觸,通過蝶板擠壓閥座所造成的彈性變形產生密封效果,故對關閉位置要求很高(特別是金屬閥座),承壓能力低,特別是閥門需雙向承壓時反向承壓很難達到正向的承壓要求。

雙偏心結構(圖 1)
圖 1 雙偏心結構(1 閥板;2 閥桿;3 彈性閥座;4 壓蓋;5 閥體;M 閥座密封中心線;N 閥體通道中心線;P 閥軸中心線;Q 蝶板密封面運行軌跡;e 徑向偏心;L 軸向偏心;)

zaishejizhongyinruleyeyashejidejibensixiang,jiangmifengfazuoshejichengkezaiyidingfanweineizaidongshuizuoyongxiayidongdehuosaishi。zhengxiangshikaofabanyufazuodeweizhilaibaozhengmifeng;fanxiangshi,dongshuiyaliyuedazuoyongyumifengfazuodeliyueda,fazuoyufabandeyajinlijiuyueda,mifengxingnengjiuyuehao。qijiegouxingshirutu 2 suoshi。

密封結構形式(圖 2)
圖 2 密封結構形式(1 蝶板;2 閥體金屬密封圈;3 高強度耐磨橡膠圈;4 壓蓋;5 閥體;6 不銹鋼堆焊層;)

congtu 2 zhongkekanchufatishangdemifengquanshiyigeyixingdebuxiugangcaizhidehuosaihuan,weiyufatidehuadongcaonei。dangzhengxiangguanbishi,buxiugangquanmifenghuanyoushejiweizhiquedingweiyuzhongwei,fabanjiyabuxiugangjinshumifengquan。tongshibuxiugangmifengquanyufatizhijiandegaoqiangdunaimoxiangjiaomifengquanbeijiya,zaiqidanxingbianxingneijijuyoumifengjiezhidezuoyong,youyouzhichengbuxiugangquandezuoyong。shidebuxiugangquanjiyoujinshudeyingduhegangdu,youyouxiangjiaodedanxing。fabandemifengmiancaiyongzaiqiumozhutiehuotangangjitishangduihanbuxiugang。cishifabanmifengmianyuhuadongmifengquanzuchengdemifengfushangxingchengmifengbiya,dadaomifengdexiaoguoyuyaoqiu。dangfanxiangguanbishi,jiezhiyalijiangdaozhifabanyufazhoudepeihejianxi、fazhouyufatizhouchengdepeihejianxi、zhouchengyufatizhoukongdepeihejianxiyijijiagongchicunwuchadequanbuleijichuyuyice,jipianlijinshumifengquandeyice,shidefabanmifengmianyuhuadongmifengquanzuchengdemifengfuxingchengdemifengbiyajianxiao。ercishibuxiugangjinshumifengquanzaijiezhiyalizuoyongxiayanfatitongjingzhouxianfangxiangyufabantongxiangyidongbingjintiefaban,congerdadaomifengyaoqiudemifengbiya,manzulefanxiangmifengdeyaoqiu。

2 密封副的設計計算

2.1 正向密封時的密封比壓計算

正向密封比壓計算圖(圖 3)
圖 3 正向密封比壓計算圖

fabanguanbichengshouzhengxiangmifengyalishi,jisuanmifengbiyarutu 3 suoshi。

正向密封時的密封比壓計算公式

式中:qz:——驗算實際正向密封比壓,MPa;P1——正向密封狀態時介質壓力,MPa。;Dmn——閥座密封圈內徑,mm;bm——密封面接觸寬度,mm;β——密封偏心角度。

2.2 反向密封時的密封比壓計算

反向密封比壓計算圖(圖 4)
圖 4 反向密封比壓計算圖

fabanguanbichengshoufanxiangmifengyalishi,jisuanmifengbiyarutu 4 suoshi。

反向密封時的密封比壓計算公式

式中:qf——驗算實際反向密封比壓,MPa;P2——反向密封狀態時介質壓力,MPa;Dmw——閥體密封座容腔,mm。

ruofamennenggoudadaomifengyaoqiu,zexumanzuruxia:

qmf<q<[q]

式中:qmf——密封面比壓,MPa;q——驗算實際密封比壓,MPa;[q]——密封面許用比壓,MPa。

密封面比壓公式

式中:Pn——密封狀態介質壓力,MPa。

2.3 不銹鋼金屬密封圈移動距離的計算

weibaozhengfamenzaizhengfanliangfangxiangjunnengdadaoyouxiaomifeng,fatimifengfazuozaifatidefazuorongqiangneixunengzaitongjingfangxiangyouyidingdeyidongliang,yonglaixiuzhengfamenshouzhengfanyalishimifengweizhidebianhua,rutu 5 suoshi。

密封位置變化圖(圖 5)
圖 5 密封位置變化圖

對于正向密封時:h1tzbzyz

式中:h1——壓蓋側預留間隙,mm;δt——軸套與閥體軸孔配合間隙,mm;δz——閥軸潤滑軸承配合間隙,mm;δbz——閥板承受正向壓力時的變形值,mm;δyz——加工裝配的經驗裕量,mm。

對于反向密封時:h2tzbfyf

式中:δbf——閥板承受反向壓力時的變形值,mm;δyf——加工裝配的經驗裕量,mm。

yishangjisuanquedingleyixingbuxiugangjinshumifengquandexibuchicun,gaishejijisuankezhidaoshijidetuzhisheji。

3 結語

(1)keyidonghuosaishijinshuyingmifengdiefajiyoushuangpianxindiefaqibilinghuo、caozuolijuxiaodeyoudian,youyouxiaodijiejueleshuangpianxindiefadefanxiangchengyawenti。

(2)gaibiankeyidongbuxiugangjinshumifengquandechicun,keshejichushuangxiangchengyade 10、16、20、25mpa sigexiliedechanpin。

(3)gaibianmifengquandecailiaokeshejichuyingyonggaowen、gaoya、naifushigongkuangdexiliejinshuyingmifengdiefa。

(4)jiagonggongyijiandan、jishuyibaozheng,yuchuantongdediefajiagonggongyixiangbiyoujiaoqiangdejichengxing。

(5)zhuangpeiyuweixiufangbian,keshixianzaixiangenghuanmifengquan。

(6)yicishejifangfazhizaodechanpinzaishijishiyongzhongxiaoguohenhao,wanquandadaoshejiyaoqiu。


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