鑄石耐磨耐腐蝕球閥的結構改進(jìn)

        鑄石耐磨耐腐蝕球閥安裝在電站鍋爐水除灰管道系統上,作為啟閉裝置專(zhuān)用閥門(mén)。該產(chǎn)品在使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題,如閥座密封與球芯接觸面積大,致使驅運力矩增大,閥門(mén)開(kāi)關(guān)不夠靈活,上下閥桿設計過(guò)大,使用的原材料利用率過(guò)低,閥座結構不合理及上密封處有滲水和漏水現象發(fā)生。為了解決這些問(wèn)題,改進(jìn)了耐磨耐腐蝕球閥結構形式及材料。

1、閥體的結構改進(jìn)

       過(guò)去的閥體多為鑄造件(見(jiàn)圖1),鑄造過(guò)程中存在著(zhù)不確定因素,如氣孔、砂眼、疏松、夾渣、縮孔、裂紋等,影響閥門(mén)整體機械性能。為了向高參數及高性能方向發(fā)展,充分發(fā)揮鉚焊加工能力特點(diǎn),參照國內外同類(lèi)產(chǎn)品,采用混合離散變量的最優(yōu)化設計方法及韌性好的鋼板材料焊接而成,見(jiàn)圖2。與鑄造件比較,鋼板焊接的閥體壁厚可以減薄,且強度高、韌性好,質(zhì)量比鑄造的閥體可減輕約1/6。

2、閥座的結構改進(jìn)

         閥座密封結構是球閥密封性能的關(guān)鍵,直接影響球閥的使用壽命。原閥座密封圈結構(見(jiàn)圖3 (a))由于閥座密封圈角度太大,與球芯接觸面積大,抱球芯抱的緊,產(chǎn)生的力矩相對就大。以DN400的球芯閥座為例,質(zhì)量為3 kg,結構改進(jìn)后的閥座密封圈(見(jiàn)圖3(b))與球芯為線(xiàn)接觸,接觸面積小,使得閥門(mén)開(kāi)啟靈活,且閥座密封圈質(zhì)量降低了1/3左右。

(a)改進(jìn)前(b)改進(jìn)后

圖3　閥座密封圈

3、球芯的結構改進(jìn)

         原球芯直徑設計過(guò)大,使用的閥體中腔過(guò)大,造成材料浪費,利用率低。原球芯(見(jiàn)圖4(a))質(zhì)量為380kg,改進(jìn)后的球芯(見(jiàn)圖4(b))質(zhì)量為285kg,且改進(jìn)后的球芯強度、密封位置都能得到保證。改進(jìn)后,球芯充填層加大,使用得耐磨層材料玄武巖鑄石粘貼更加牢固,不會(huì )發(fā)生耐磨材料的脫落現象的發(fā)生。

　( a)改進(jìn)前( b)改進(jìn)后

圖4　球芯

         根據真空技術(shù)網(wǎng)前文的介紹,通孔球閥內徑d =DN,球體徑為R= 018DN,球體面距L < 根號下（D ²-d ² ） , 改進(jìn)后的球芯完全滿(mǎn)足文獻的要求。D為球閥外徑。

4、上閥桿的結構改進(jìn)

          原DN400閥桿是由2Cr13 Φ150棒料車(chē)制而成,由于上閥桿的O型密封圈與DF復合軸承的尺寸一樣,而DF復合軸承是開(kāi)口的,裝配起來(lái)很不方便,且維修起來(lái)也很麻煩。為此,對上閥桿做了改進(jìn),見(jiàn)圖5。改進(jìn)后在閥桿與閥體密封處車(chē)一個(gè)臺階,與DF復合軸承尺寸不一致,各部臺階處有圓角,避免了啃O型密封圈現象的發(fā)生。經(jīng)過(guò)重新對閥桿強度計算,閥桿直徑可以比原設計減少20%左右。

(a)改進(jìn)前 (b)改進(jìn)后

圖5　上閥桿

5、下閥桿的結構改進(jìn)

         原下閥桿由下軸和法蘭組成,首先車(chē)好下軸和法蘭止口,后進(jìn)行焊接,再退火處理。按圖車(chē)好各部位,裝配時(shí)調整很不方便,為此對下閥桿進(jìn)行如下改進(jìn),見(jiàn)圖6。把下閥桿由部件改為兩個(gè)單獨的零件,這樣可以省去退火處理工序,而且加工起來(lái)也很方便,且成本降低不少。

　(a)改進(jìn)前 (b)改進(jìn)后

圖6　下閥桿

6、球閥閥座的結構改進(jìn)

          原閥座與球芯是固定不變的,現改為閥座是可調試結構(見(jiàn)圖7),其O型密封圈壓縮量可按如下計算:固定密封時(shí),預壓縮量為0125 d;滑動(dòng)密封時(shí),預壓縮量為0115 d; 固定球閥密封時(shí), 預壓縮量為0115 d.

圖7　閥蓋與閥體間密封