撐攏式雙向金屬密封球閥

2014-03-24 張雄飛上海凱工機(jī)械科技有限公司

　　介紹了撐攏式雙向金屬密封球閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及主要技術(shù)數(shù)據(jù)的選取與計(jì)算。

1、概述

　　撐攏式雙向金屬密封球閥綜合了閘閥、截止閥、旋塞閥和球閥的優(yōu)點(diǎn)，其流體阻力小，流向不受限制，啟閉快速，結(jié)構(gòu)高度不變，該產(chǎn)品已獲得了國(guó)家發(fā)明專利( 專利號(hào): 200910203542.8) 。

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　撐攏式雙向金屬密封球閥主要由閥體、閥蓋、支架、球體、閥桿、支撐軸、銷軸、導(dǎo)向滾輪、襯套、手輪、保護(hù)罩和指桿等零部件組成( 圖1) 。

　　逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)閥桿螺母旋轉(zhuǎn)，使閥桿上升。此時(shí)導(dǎo)向滾輪與支架上的螺旋槽直行程段限制閥桿只作上升運(yùn)動(dòng)。閥桿下部呈楔狀錐體，與組合球體上端通過(guò)呈“井”字形結(jié)構(gòu)的定位器相連，使球體先向中部偏移一角度β，密封副脫離。閥桿繼續(xù)上升，導(dǎo)向滾輪與支架上的螺旋槽配合，使閥桿作90°轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)閥桿下部與銷軸配合，帶動(dòng)球體作90°旋轉(zhuǎn)后，閥門開(kāi)啟。反之，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，閥桿下降，此時(shí)導(dǎo)向滾輪與支架上的螺旋槽配合，使閥桿作90°轉(zhuǎn)動(dòng)，閥桿下部楔狀錐體與銷軸配合，帶動(dòng)球體作90°旋轉(zhuǎn)后，球體密封面對(duì)正閥座密封面。閥桿繼續(xù)下降，這時(shí)支架上的螺旋槽限制閥桿只作下降運(yùn)動(dòng)，閥桿的下部楔錐體與銷軸配合，產(chǎn)生楔力，楔體將組合體撐開(kāi)，夾合體中間的支撐軸同時(shí)發(fā)揮凸輪作用，同步將組合體的球體平行地向閥門的進(jìn)、出口兩端的密封座壓緊形成密封，閥門關(guān)閉。閥桿可以繼續(xù)下降，對(duì)密封面繼續(xù)施加強(qiáng)制密封力。

撐攏式雙向金屬密封球閥

圖1 撐攏式雙向金屬密封球閥

3、工作性能

　　由于撐攏式雙向金屬密封球閥開(kāi)啟時(shí)先偏移一角度β，密封面脫離后才轉(zhuǎn)動(dòng)，啟閉過(guò)程中密封副無(wú)摩擦，有效地解決了密封面磨損的問(wèn)題，使用壽命長(zhǎng)，啟閉力矩小。閥座采用本體堆焊，實(shí)現(xiàn)金屬密封，具有楔式閘閥的雙向密封性能，不受介質(zhì)流向限制，且可任意安裝的優(yōu)點(diǎn)。閥桿下端的楔狀錐體提供了機(jī)械楔緊力，以保證持續(xù)可靠的密封，改變了不同球閥依靠介質(zhì)力或彈簧預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)密封的特點(diǎn)。支架上的螺旋槽與導(dǎo)向滾輪控制閥桿的升降與轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而控制球體的偏移與旋轉(zhuǎn)，達(dá)到控制閥門開(kāi)啟與關(guān)閉的目的。球體表面根據(jù)需要堆焊硬質(zhì)合金或碳化鎢，滿足苛刻工況下的閥門密封要求。閥門采用頂裝式，在系統(tǒng)泄壓后，可在線檢查與維修，使維護(hù)簡(jiǎn)單化。減少裝置停車，降低生產(chǎn)成本。

4、設(shè)計(jì)計(jì)算

　　4.1、閥體壁厚與球體移角

　　撐攏式雙向金屬密封球閥的閥體最小壁厚采用ASTM B16. 34 中壁厚公式計(jì)算，或按照BS 5351 規(guī)定的殼體壁厚數(shù)據(jù)選取。閥門開(kāi)啟時(shí)，球體先繞支撐軸偏移的角度一般取1° ～ 2°( 圖2) 。

球體受力分析