針對普通浮動閥門凸緣跟立方體連結處因間隙配合造成撓度分布不均勻，且容易造成硬化層脫落等劣勢，設計了球桿一體化固定式聯(lián)軸器。主要在球桿跟立方體的連結工藝上作了詳盡剖析和改進，使襯套與立方體鉚接在一起，于是在輪緣和立方體連結件上噴焊Ni60。在蠕變、安全功耗和適應環(huán)境方面也進行了相應的剖析，發(fā)覺球桿一體化閥門比普通浮動閥門繼電器時所用的轉速小;并且襯套跟立方體沖壓成一個整體，避免了凸緣沖破體外的或許;另外，此種設計開啟精度高、壽命長。這種優(yōu)越性優(yōu)化了管件的控制和安全功耗，解決了蝶閥容易密封失效瓶頸，因而帶動了蝶閥行業(yè)的逐步的發(fā)展，為管件行業(yè)提供了一個挺好的研制方向。

球閥是流體管道的控制裝置，其基本功能是撥通或截斷管道介質的流通，改變介質的流動方向，調節(jié)介質的壓力和流量，保護管道設備的正常運行。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，球閥需求量不斷下降。一幢現(xiàn)代高樓還要大量的球閥，一個現(xiàn)代化的石油焦化裝置就須要上萬只各種各樣的球閥。閥門是20世紀50年代問世的一種新型球閥，具備外觀規(guī)格小、質量較輕、密封性好、流體阻力小、開關快速便捷、便于氣控和電控、使用壽命長、安全靠譜性高、維修便于等特點而遭到廣泛的歡迎，真空技術網()覺得因而在各行各業(yè)的管線上被廣泛輔以。這些單位和機構開始研究高品質的閥門，無論從閥門、球體、閥桿、球座、密封器件、驅動裝置等，都得到了巨大程度的發(fā)展。隨著閥門的廣泛使用，對其設計提出了更高的要求，本文就立方體與導輪一體化方面進行合理的設計與剖析，使閥門的部分功耗得到了優(yōu)化，使之能愈發(fā)安全，穩(wěn)定的工作。

1、存在問題

目前普遍使用的閥門大都是立方體與導輪是兩個獨立的零件，如圖1所示。通過連結處的間隙配合，使之達到開啟閉合的療效，那樣的連結方式，使用時間久了都會搖動不精確，帶給巨大的害處。諸如在煤制油、油改煤以及煤汽化等煤焦化系統(tǒng)處于介質(沙土)高強度、高壓力及高鹽度的載荷下，球閥應具備耐熱、耐磨蝕及迅速截斷等功能。管件啟閉經常且速率快(30min動作一次，5～10s/次)，在這些狀況下球閥的晃動應當精確，否則會對密封性、使用壽命、流量和流速有嚴重的影響。對圖1所示的閥門來說，輪緣與立方體接觸部位撓度過大，很容易造成硬化層的脫落，因而使搖動精度減少。諸如，原本是軸套旋轉90°而中止，因為硬化層的斷裂，結果立方體有或許旋轉了88°，那樣會帶給一定的阻力，會使管件的壽命大大降低，但是硬化層的斷裂會造成密封失效。

圖1一種常用閥門結構示意圖

當啟閉球閥時，輪緣與立方體的作用部位都會產生比壓，因為襯套與立方體之間的連結是間隙配合，致使在接觸面上的比壓分布只是不均勻的(圖2)，越緊靠襯套的邊沿部份擠壓撓度δzy越大，那樣引起邊沿部份因蠕變過大而提早使表面層斷裂。相比之下，后邊部份所遭到的撓度會相應提高。

圖2襯套胸部比壓分布

因為存在撓度分布不均勻現(xiàn)象，會對球閥的使用壽命引起一定的影響。

在特定的環(huán)境中，輪緣有沖破體外的或許。襯套沖破體外，致使襯套的搖動不能帶動立方體的晃動，那樣就不能使閥門進行正常的工作，嚴重時會導致重大車禍。對于上述這種狀況，把圓球與導輪弄成一個整體，使襯套立方體一體化，都會避開這些因間隙配合造成的種種失效，同時也不會使閥桿沖破體外。

2、優(yōu)化設計

凸緣立方體一體化，弄成固定式硬密封閥門，那樣可以優(yōu)化普通球閥的一些功耗，使之才能愈發(fā)高效、安全地進行工作。下邊以4"-600Lb對分硬密封閥門為例(圖3)，進行剖析。

圖34"-600Lb對分硬密封閥門

2.1、球桿一體的詳細加工方式

對于螺孔，材料應符合GB/T1220的規(guī)定，采用17-4PH鑄鐵，它是馬氏體沉淀硬化型鋁制，其功耗特性是便于通過變動熱處理工藝調整硬度級別，使得該材料衰減功耗好，抗磨蝕疲勞及抗水滴功耗強，適于制做像襯套那樣的軸類零件。殼體要進行退火處理，使合金中各類相充分溶化，加強退火體，并增加硬度及抗蝕功耗球閥，去除撓度與軟化，從而繼續(xù)加工或成形，經熱處理后強度要達到40~42HRC。

對于立方體，材料應符合的規(guī)定，采用F304鑄鐵，它是一種通用性的碳鋼材料，防銹功耗比200系列的鋁制材料要強。耐低溫方面也比較好，304鑄鐵具備優(yōu)良的不銹耐磨蝕功耗和較差的抗晶間磨蝕功耗。對氧化性酸，在試驗中得出：含量≤65%的沸騰氣溫以下的硫酸中，304鑄鐵具備很強的抗磨蝕性，對堿堿液及大部份有機酸和無機酸亦具備良好的耐磨蝕能力。立方體與導輪一樣，也要進行殼體的退火處理，緩解鋼和合金的塑性和硬度，為沉淀硬化處理作好打算。

圓球與導輪連結部位的規(guī)格Φ48與導輪凸緣配合0.15~0.20mm，詳細加工方式為：將立方體加熱到400℃，保溫20min，于是將軸套準確地插入立方體，使之冷卻后進行弧焊，立方體與導輪的沖壓部位如圖4所示，并及時淬火清除蠕變。那樣，輪緣與立方體就被鉚接成了一個整體，于是噴焊Ni60，Ni60的物理成份和主要功耗見表1。

表1Ni60自刻蝕金的物理成份和主要功耗

圖4立方體與軸套沖壓部位示意圖

Ni60粉噴焊層強度在60HRC左右，與退火、滲氮、滲硼、鍍鉻和那些點焊合金等表面硬化處理后的強度相當，并具備優(yōu)良的耐熱性、耐蝕性和抗低溫氧化的綜合功耗，已被廣泛適于冶金、機械、礦山、石油、化工、輕工、汽車等領域易損部件的修補和保護，能幾倍甚至幾十倍地增加使用壽命，取得了明顯的經濟效益和社會效益。同樣，在立方體與軸套上噴焊Ni60是對其表面進行加強，使之具備較高的熔點和優(yōu)良的耐熱性等綜合功耗。

Ni60噴焊工藝步驟如圖5所示，其中表面處理與預熱尤為重要。噴焊層與晶粒的結合硬度，除取決于自刻蝕金粉末功耗和噴焊工藝操作外，還與被噴坯料表面處理是否符合要求有直接關系。對于預修補坯料的表面疲勞層、滲碳層、氧化層、鍍鉻層、銹斑、油污等需先去除。處理方式(手工)：用角向砂輪或電動磨頭清除至顯出晶粒金屬本來光澤為宜。對噴焊坯料進行預熱，是為了蒸發(fā)坯料表面的水分，并使鍍層有一定的預膨脹，減少粉末噴敷沉積率，同時有助于焊層重熔時與晶粒的結合。預熱氣溫取決于坯料大小及碳化物的抗氧化功耗，通常較小或碳化物易氧化的坯料選用150~200℃預熱。

圖5Ni60噴焊工藝步驟

2.2、重要參數(shù)的估算

球桿一體化固定式硬密封閥門的一些重要參數(shù)的估算方式如下。

2.2.1、閥體壁厚S'B

(1)

式中：S'B為估算長度，mm;p為估算壓力，MPa;Dn為估算直徑，mm;[σL]為許用拉蠕變，MPa;C為磨蝕余量球閥，mm。

當鑄件實際長度SB≥S'B時，硬度合格。

2.2.2、密封比壓q

q=DMJ(PS-PN)/(4bM)(2)

式中：DMJ為密封面平均半徑，mm;PS為整定壓力(設計選取約1.1PN)，MPa;PN為公稱壓力，MPa;bM為密封面間距，mm;qMF為密封面上應當?shù)谋葔?，MPa;[q]為密封面許用比壓，MPa。

密封比壓必須滿足qMF

2.2.3、閥桿的總扭力MF

MF=MQC+MFT+MZC(3)

MQC=MQC1+MQC2(4)

MFT=0.5QTΦ桿(5)

MZC=0.(6)

式中：MQC1為噴嘴對球預緊力形成的磨擦扭矩，N·mm;MQC2為介質工作壓力形成的磨擦轉矩，N·mm;QT為濾料與導輪的磨擦力，N;Φ桿為軸套半徑，mm;DJH為噴嘴套筒直徑，mm;fz為磨擦質數(shù);DQJ為軸頸半徑，mm。

2.2.4、斷面扭撓度

Ⅰ斷面扭蠕變(方頭)：

因為襯套頸部與閥門接觸，承受巨大的扭蠕變，為滿足功耗的要求，必須估算斷面扭蠕變，使之大于許用扭蠕變。斷面位置如圖6所示。

τN1=MF/W1(7)

Ⅱ斷面扭蠕變(襯套)：

襯套與導輪背部的部位半徑忽然變小，最容易發(fā)生扭曲、變形，因而形成扭轉切蠕變。因此要估算襯套與腦部的扭蠕變，同樣使之要大于許用扭蠕變。斷面位置如圖6所示。

圖6襯套背部斷面位置

τN2=MF/W2(8)

式中：W1、W2為抗折斷面系數(shù)。

3、優(yōu)化剖析

3.1、連接處撓度剖析

圖1所示浮動閥門，由于是間隙配合，因此在接觸面上的比壓分布是不均勻的。擠壓撓度δzy應大于材料的許用擠壓撓度值[δzy]，為滿足要求，只好加強襯套與立方體接觸部位的規(guī)格。但加強襯套與立方體接觸部位的規(guī)格將減小立方體的硬度，并且會使襯套與立方體接觸部位撓度過大，很容易造成硬化層的局部脫落，并逐漸擴充到了整個球的表面，造成密封失效。

對于球桿一體化固定閥門來說就防止了很多問題，它與普通的閥門相比較有以下特點。

(1)閥前流體壓力在立方體上形成的斥力全部傳遞給聯(lián)軸器，清除了因為進口壓力促使圓球與密封座產生的很大密封負荷而導致過大的扭力，不會使圓球向汽缸聯(lián)通旨在使汽缸不會承受過大的壓力，因此固定閥門的扭矩小，汽缸變型小，密封功耗穩(wěn)定，使用壽命長，適用于高壓、大口徑場合。

(2)又由于立方體與導輪弧焊為一個整體，立方體與驅動裝置開啟的視角大小完全一致，使開啟、閉合愈發(fā)精確無誤，防止了像普通浮動閥門這樣，立方體跟襯套隨著使用時間的延長，其間隙配合帶給的搖動不精確，并且出現(xiàn)“假轉”現(xiàn)象的好處。

3.2、安全功耗

對普通的閥門，非常對于舊式上裝式凸緣的閥門，用它來輸送液化氣時，當閥門處于關掉狀態(tài)時，積存在噴嘴之間的閥門胰臟內的液化氣會因吸收外界糖分而大量汽化，導致胰臟內壓力異常下降。這些異常降壓現(xiàn)象或許會使襯套沖破體外，如圖7所示。導致嚴重的車禍，造成人員死傷。而立方體一體化球閥，由于立方體跟襯套沖壓成一個整體，就從根本上防止了這些襯套沖破體外的或許性，那樣就保證了工作環(huán)境的安全性和管件的靠譜性。

圖7異常降壓使上裝式導輪沖破胰臟外的情形

3.3、適應環(huán)境

煤制油(用煤液化法治油)是重點發(fā)展的一項新技術，國家已批準在內蒙建設一套年產500萬噸煤直接液化項目。煤直接液化裝置工藝條件非常嚴苛，對球閥提出的要求十分高。此種球桿一體化硬密封閥門耐熱，且抗沖擊能力強，使得才能在介質氣溫420~500℃、工作壓力17~30MPa的載荷下工作。滿足了這些煤焦化項目的要求，因而促使了煤制油工藝發(fā)展。

球桿一體化固定式聯(lián)軸器的某些優(yōu)越性優(yōu)化了蝶閥的控制和安全功耗，解決了蝶閥容易密封失效的瓶頸。因而帶動了蝶閥行業(yè)的逐步的發(fā)展，為球閥行業(yè)提供了一個挺好的研制方向。

4、結束語

為適應我國國民經濟的迅速發(fā)展，適應各行各業(yè)不同介質和管道提出的新要求，在閥體行業(yè)廣大科技人員的努力下，聯(lián)軸器結構不斷地被改進，并且此種設計還有一定的不足之處。諸如，加工工藝復雜、成本高、對加工設備的功耗要求相對較高等，因此其設計有待逐步研究及優(yōu)化。我們應努力開發(fā)科技濃度高、滿足安裝工程參數(shù)還要、安全性好、可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強、易于管線清掃、啟閉快速的閥門。只有這些高功耗的產品才具備寬廣的市場和重要的經濟價值。

閥門廠家專業(yè)針對各類減壓閥、球閥、防腐閥門

當前文章標簽：進口電動球閥,閥門電動裝置,高溫球閥