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摘要:
经常用球阀来作为开断液体的装置,它可以快速而轻松的操作,而且在开通时只有很小的液体阻力。本球阀的设计在操作球阀时,向轴头施加转矩,由一个扁方头插入球上的长槽内转到。扁方头和槽之间缝隙很小,而长度方向的缝隙很大。这样,可以使球阀在关断时不发生向下的滑动,流体压力将均匀地形成密封;定位销和限位盘在‘开’和‘关’的位置形成操作定位;本球阀将传统的密封阀座改为弹性密封阀座,弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小,只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/5~1/4,操作轻松,省力省时,确保密封。接受扁头阀杆,与手柄的连接不会错位,从而保证手柄指示的开关状态与阀全都辞。阀杆为下装式,防止受压飞出,同时可在火灾后,与阀体形成金属接触,确保阀杆密封。
前言:
球阀问世于20世纪50年月,随着科学技术的飞速进展,生产工艺及产品结构的不断改进,在短短的40年时间里,已快速进展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家,球阀的使用正在逐年不断的上升,在我国,球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业,在国民经济中占有举足轻重的地位。球阀以其众所周知的特点,、转变介质流向和自动把握,可接受手动、、密封性能好,而且在肯定的公称通径范围内体积小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小,驱动力矩也小,操作简便,易于实现快速启闭,已经成近十几年来进展最快的阀门品种之一。
工作原理及特点:
球阀它具有旋转90度的动作,旋塞体为球体,有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、安排和转变介质的流淌方向,它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用,但近来的进展已将球阀设计成使它具有节流和把握流量之用,如V型球阀。本球阀将传统的密封阀座改为弹性密封阀座,弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小,只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/5~1/4,操作轻松,省力省时,确保密封。
球阀的主要特点是流体阻力小,其阻力系数于同长度管段相等。机构简洁、体积小、重量轻。紧密牢靠,密封材料广泛使用塑料材料,密封性好,在真空中也广泛使用。操作便利,关闭快速,从全开到全关只需旋转900,便于远程把握。修理便利,球阀结构简洁,密封圈一般都是活动的,拆卸更换都比较便利在全开或全闭时,球体和阀座的密封面于介质隔离,介质通过时,不会引起阀门密封面的侵蚀。适用范围广,通径从小到几毫米,大到几米,从高真空至高压力都可应用。由于球阀在启闭过程中有擦拭性,所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。溶剂、酸和自然 气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等,在各行业得到广泛的应用。
设计简述:
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一般假如压力不高,DN≤150时,可优先接受浮动式结构,其优点是:结构简洁
假如浮动球式结构满足不了需要时,应接受固定式结构或其它结构型式(如半球、撑开式…)
为了获得密封,在球阀和阀座的接触表面上,应有足够高的密封比压,但不得超过阀座材料的许用比压。
球体通常应有正确的几何外形和低的表面粗糙度值。按h6和h7精度制造球体,,为了提高球体表面硬度和耐磨性,对球体表面应进行硬化处理。
密封阀座可用塑料制,并应保证紧密贴合,不得损坏球体的密封面。同时,材料应有足够的强度,以便能承受高的密封比压。
由于球阀的使用受温度的影响很大,因此,密封的材料的选定很关键:
①对使用温度≤300℃时,密封面材料可选择塑料类材料(如聚四***乙烯、增加聚四***乙烯、尼龙、对位聚苯)
②当使用温度超过300℃.或者介质代颗粒状时,密封面材料应选金属密封。
球体的通道应是圆形的,球阀全开时应保证球体通道与阀体通道在同一轴线上。球体材料的抗腐蚀性应不低于阀体材料。
主要确定,
由于球阀公称通径适用的范围很广,其阀体型式也较为多样,一般分为以下三种:
①整体式阀体
一般用于DN≤50的小通径阀门,此时,其材料多用棒材或厚壁管材直接加工击来,而对口径较大时,多接受二体式、三体式或全焊接结构
②二体式结构由左右不对称的二个阀体组成,多接受铸造工艺方法
③三体式结构由主阀体和左右对称的二个阀体组成,可接受铸造或锻造工艺方法
(直通、三通、四通…)
6、开关无误的手柄:接受扁头阀杆,与手柄的连接不会错位,从而保证手柄指示的开关状态与阀全都辞。
7、锁紧装置:为防止阀门开关误操作,在阀门全开、全关位置有锁定孔,确保阀门处于正确的位置。
8、阀杆防飞结构:阀杆为下装式,防止受压飞出,同时可在火灾后,与阀体形成金属接触,确保阀杆密封。
一般球阀启闭力矩大,密封面简洁划伤,因此将传统的密封阀座改为弹性密封阀座。图1适用于DN6~50mm球阀,图2适用于DN≥65mm球阀。弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小,只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/5~1/4,操作轻松,省力省时。当介质压力比较高时,球体在介质压力的作用下,获得了所需要的密封比压。当介质压力比较低时,则球体在介质压力和弹簧预压缩所产生的弹力的双重作用下,同样获得了密封所需要的密封比压,因此不管介质压力是高或低,还是大幅度波动,都能确保密封。而一般浮动球阀,当介质压力比较低时,往往无法实现密封,产生渗漏。
安装:
1)取掉法兰端两边的爱护盖,在阀完全打开的状态下进行冲洗清洁。
2)安装前应按规定的信号(电或气)进行整机测试(防止因运输产生振动影响使用性能),合格后方可上线安装(接线按电动执行机构线路图)。
3)预备与管道连接前,须冲洗和清除洁净管道中残存的杂质(这些物质可能会损坏阀座和球)。
4)在安装期间,请不要用阀的执行机构部分作为起重的吊装饰,以避开损坏执行机构及附件。
5)本类阀应安装在管道的水平方向或垂直方向。
6)安装饰四周的管道不行有低垂或者承受外力的现象,可以用管道支架或者支撑物来消退管线的偏离。
7)与管道连接后,请用规定的扭矩交叉锁紧法兰连接螺栓。
使用操作和修理:
1)操作前须确认管路和阀已被冲洗过。
2)阀的操作按执行机构输入信号大小带动阀杆旋转完成:正向旋转1/4圈(90°)时,阀关断。反向旋转1/4圈(90°)时,阀开启。
3)当执行机构方向指示箭头与管线平行时,阀门为开启状态;指示箭头与管线垂直时,阀门为关闭状态。
小结:
本装置整体结构不算简单,本球阀的设计在操作球阀时,向轴头施加转矩,由一个扁方头插入球上的长槽内转到。扁方头和槽之间缝隙很小,而长度方向的缝隙很大。这样,可以使球阀在关断时不发生向下的滑动,流体压力将均匀地形成密封;定位销和限位盘在‘开’和‘关’的位置形成操作定位;本球阀将传统的密封阀座改为弹性密封阀座,弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小,只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/5~1/4,操作轻松,省力省时,确保密封。接受扁头阀杆,与手柄的连接不会错位,从而保证手柄指示的开关状态与阀全都辞。阀杆为下装式,防止受压飞出,同时可在火灾后,与阀体形成金属接触,确保阀杆密封。球体与阀座是硬密封所以密封圈不会因高温而溶化,可以在高温的工作条件下适用。阀杆设计成在工作环境中拆去填料压盖阀杆不会飞出的结构,消退了填料压盖松开而飞出的事故隐患;接受防静电装置,适用于输送石油、自然 气、煤气的管线。
总结:
阀门是石油、化工、电站、长输管线、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不行缺少的流体把握设备。上述的进展和需要,推动了阀门工业的进展。近年来,在满足各方面高参数新要求的同时,对阀门的结构、材料和生产工艺等方面,对如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以亲密关注。在各种阀门中,球阀的流淌阻力最小,全径球阀打开时,球体通道、阀体通道和连接管径相等并成始终径,介质几乎可以毫无损失的流过。球阀是用带有圆形通孔的球体作为启闭件,在阀杆驱动下球体围绕阀杆中心作0~90度旋转,完成启闭功能;具有结构紧凑开关快速的特点,转动90度,即可关闭阀门,切断管路介质;球体通道直径与管路直径相同,流阻小,流通力量大;阀杆为下装式,杜绝了阀杆穿出的事故发生,保证了使用平安。
体会
通过这次球阀的设计,很好的与课本上的学问结合起来,对课本上的内容又巩固了一遍,也搞懂了好多以前不懂的学问,并且通过查阅资料,熬炼了自己的动手的力量,不仅是学到了一件产品的设计的步骤,留意事项等,最重要的是了解到了阀门在现实生活中的广泛应用,特殊是球阀的进展,应用以及深远的意义。
参考文献
机械原理第七版高等教育出版社主编孙恒陈作模
机械设计第八版高等教育出版社主编濮良贵纪名刚
机械设计学第三版***出版社主编高志陈祝林
材料力学第四版高等教育出版社主编刘宏文