耐磨渣漿閥的設計

1、概述

　　在礦山的磁選、微選、尾礦等液固、氣固兩相介質(zhì)輸送系統及鋼廠(chǎng)、電廠(chǎng)的除灰系統中，介質(zhì)一般為渣漿或灰粉，不僅其形狀為多棱形，而且還具有一定的粘性，有的甚至還有一定的腐蝕性。由于介質(zhì)中的渣漿或灰粉顆粒，對所用閥門(mén)的閥座和閘板密封面有較大的磨損與擦傷。因此要求該系統中閥門(mén)的閘板、閥座密封面和主要零件必須具有較高的耐磨、耐擦傷性。針對特殊工況，開(kāi)發(fā)了一種新型耐磨渣漿閥。該系列閥門(mén)主要適用介質(zhì)為礦漿、干灰、料水混合物、泥漿和水泥混合物等，公稱(chēng)壓力≤6.4MPa，使用溫度≤300℃。

1.填料 2.壓圈 3.閥座 4.閘板 5.副閥體 6.碟簧 7.墊片 8.O形圈 9.主閥體 10.閥蓋 11.閥桿 12.支架 13.傳動(dòng)裝置

圖1 耐磨渣漿閥

2、結構特點(diǎn)

　　耐磨渣漿閥采用敞開(kāi)式插板結構，全通徑設計，閥門(mén)開(kāi)啟后與管道形成一完整的直線(xiàn)通道，灰渣無(wú)殘留、附著(zhù)或堆積。閥門(mén)啟閉靈活，不堵塞，不積渣，流程暢通。

　　閘板帶導流孔，無(wú)論是全開(kāi)或是全關(guān)始終與密封面吻合，避免了介質(zhì)對密封面的沖蝕、磨損和擦傷，保護了閥門(mén)密封面，提高了閥門(mén)的使用壽命。閘板基材表面噴焊鈷基硬質(zhì)合金，硬度>55HRC，耐腐蝕，耐沖刷，耐磨損，耐擦傷。閥座基體上包覆特種耐磨類(lèi)高分子材料，只需較小的密封比壓即可實(shí)現完全密封。超寬密封面(常規閥門(mén)密封面寬度的3~5倍)與軟/硬密封面材料的有機結合(圖2)，保證了閥門(mén)密封的可靠性及超長(cháng)的使用壽命。

圖2 閥座及閥門(mén)密封結構

　　閥門(mén)關(guān)閉后，介質(zhì)不會(huì )進(jìn)入中腔(雙截斷)。閥門(mén)在全開(kāi)或全關(guān)時(shí)，均可對中腔進(jìn)行排放(雙排放)。碟簧預壓及自動(dòng)補償，形成雙面強制密封，不會(huì )造成閥門(mén)中腔積灰和堵塞，使閥門(mén)啟閉不發(fā)生卡阻。同時(shí)，由于密封面的緊密貼合，閥門(mén)具有自清潔功能，即閥座圈能刮擦閘板兩側，阻止閘板結垢。

　　由于熱膨脹或其他原因，導致閥體中腔異常升壓(壓力大于管道壓力)時(shí)，在中腔壓力作用下，進(jìn)口閥座推向凹槽，閥體中腔壓力將由閥座與閘板之間泄放到管道中(圖3)。

圖3 閥門(mén)中腔泄壓結構

　　閥體為三段式結構，安裝和維護方便，能快捷地更換易損件，從而延長(cháng)閥門(mén)的使用周期。

3、主要零件材料

　　耐磨渣漿閥主要零件材料見(jiàn)表1。

4、計算和驗算

　　殼體壁厚與閥桿直徑按GB/T12234或API600選取。

4.1、閘板

　　閘板采用帶導流孔式(圖4)。閘板A-A截面拉應力σL、截面壓應力σY、截面彎曲壓應力σW為

表1 主要零件材料

圖4 閘板

　　式中

　　σL--閘板A-A截面拉應力，MPa

　　σY--閘板A-A截面壓應力，MPa

　　σW--閘板A-A截面彎曲應力，MPa

　　QFZ'--關(guān)閉時(shí)閥桿軸向總力，N

　　QFZ'--開(kāi)啟時(shí)閥桿軸向總力，N

　　Sb--閘板厚度，mm

　　L1--閘板寬度，mm

　　DN--公稱(chēng)通徑，mm

　　QMJ--密封面處介質(zhì)作用力，N

　　QMT--彈簧預緊力，N

　　當σL≤[σL]，σY≤[σY]，σW≤[σW]時(shí)，閘板強度合格。

4.2、閥座密封面寬度

　　閥座密封面包覆特種耐磨類(lèi)高分子材料，其硬度約為95A。設計時(shí)視同中等硬度橡膠。閥座密封面許用比壓[q]=5.0MPa。閥座密封面必須比壓qMF和計算比壓q為

　　在實(shí)際計算中，閥座密封面寬度bM的確定要通過(guò)多次設定計算才能得到一個(gè)較為合理的數據。新型耐磨渣漿閥為軟硬組合實(shí)現密封，由于特種耐磨類(lèi)高分子材料為軟性材料，只需很小的密封比壓即能實(shí)現密封。此類(lèi)閥座密封面計算比壓q值確定為1～1.5MPa較為合適。

　　密封面比壓滿(mǎn)足條件為

　　將確定的q值和查得的[q]值代入式(4)，即得到閥座密封面寬度bM。

　　式中

　　bM--閥座密封面寬度，mm

　　P--設計壓力，MPa

5、結語(yǔ)

　　新型耐磨渣漿閥采用特種耐磨類(lèi)高分子材料，以軟硬密封材料搭配，輔以超寬密封面設計，較好的滿(mǎn)足了礦漿、干灰和料水混合物工況條件對閥門(mén)的苛刻要求。閥門(mén)密封性能可靠，耐磨、耐擦傷性能好，使用壽命長(cháng)。較傳統排渣閥、刀閘閥使用壽命提高5～10倍。