強(qiáng)制密封球閥閥桿導(dǎo)向構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)

強(qiáng)制密封球閥閥桿導(dǎo)向構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)1、概述

強(qiáng)制密封球閥廣泛應(yīng)用于天然氣和城市燃?xì)獾挠?jì)量裝置、泵或壓縮機(jī)入口和出口及旁通、分子篩干燥器系統(tǒng)、低溫甲醇洗裝置-80～280℃交變溫度頻繁切斷、乙二醇脫水裝置切斷和煤化工裝置液固兩相流介質(zhì)切斷等。2、構(gòu)造特性

強(qiáng)制密封球閥綜合了球閥、閘閥和旋塞閥的優(yōu)點(diǎn)，具有密封性好，開(kāi)關(guān)無(wú)磨損，耐沖蝕，可在線維護(hù)的特性。

(1)強(qiáng)制密封提升式閥桿下端的斜面提供了一個(gè)機(jī)械的楔緊力，以保證持續(xù)的嚴(yán)密密封。

(2)開(kāi)關(guān)無(wú)磨損閥門開(kāi)關(guān)過(guò)程中，球體偏離閥座后再轉(zhuǎn)動(dòng)，消除了閥座的摩擦，解決了普通球閥、閘閥和旋塞閥的閥座磨損問(wèn)題。

(3)抗沖刷提升式閥桿實(shí)現(xiàn)了球體脫離閥座后再轉(zhuǎn)動(dòng)，球體和閥座在沒(méi)有接觸的情況下完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作。閥門在微開(kāi)啟和即將關(guān)閉時(shí)，流體是沿密封面在360°范圍內(nèi)立即流動(dòng)的，流體開(kāi)始流動(dòng)時(shí)可以把閥座上存在的雜質(zhì)沖洗干凈。防止了普通球閥在微開(kāi)啟和即將關(guān)閉的瞬間產(chǎn)生的高速流體對(duì)閥座局部沖刷，即使是高壓差的苛刻工況，仍能確保長(zhǎng)期的零泄漏和嚴(yán)密密封，提高了強(qiáng)制密封球閥的使用壽命。

(4)無(wú)卡塞單閥座設(shè)計(jì)防止了閥門內(nèi)腔壓力升高和容易卡塞的問(wèn)題。

(5)密封性能好球體和閥座密封面經(jīng)特殊硬化處理，能夠在不損壞密封完整性的情況下滿足非?？量坦r的密封要求。

(6)易維護(hù)閥門采用上裝式構(gòu)造，在系統(tǒng)泄壓后，可在線檢查和維修，使維護(hù)簡(jiǎn)單化。3、閥桿導(dǎo)向構(gòu)造

強(qiáng)制密封球閥閥桿導(dǎo)向構(gòu)造主要有導(dǎo)向槽式和螺旋桿式2種。

(1)導(dǎo)向槽式

導(dǎo)向槽式閥桿導(dǎo)向構(gòu)造主要通過(guò)閥桿上部的導(dǎo)向槽與安裝在支架上的導(dǎo)向銷控制。開(kāi)啟閥門時(shí)，閥桿首先提升使球體與閥座脫離接觸，閥桿繼續(xù)上升，并與閥桿導(dǎo)向槽內(nèi)導(dǎo)向銷相互作用，驅(qū)動(dòng)球體無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)至開(kāi)啟位置。關(guān)閉閥門時(shí)，閥桿帶動(dòng)球體在不接觸閥座的情況下轉(zhuǎn)動(dòng)，然后閥桿繼續(xù)下降，閥桿下端的平行楔形面與滾柱配合，產(chǎn)生楔緊力，帶動(dòng)球體壓緊閥座，實(shí)現(xiàn)閥門密封。導(dǎo)向槽式閥桿導(dǎo)向構(gòu)造的閥桿有整體式(圖1)和分體式(圖2)2種。分體式閥桿采用銷釘連接。

圖1整體閥桿

圖2分體式閥桿

導(dǎo)向槽式閥桿導(dǎo)向構(gòu)造存在3個(gè)缺陷。①閥桿上部加工兩條對(duì)稱的螺旋槽，削弱了閥桿的強(qiáng)度和產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易造成閥桿彎曲。②導(dǎo)向銷與閥桿上部的螺旋槽直接配合，無(wú)減磨措施，容易磨損，摩擦力大，嚴(yán)重時(shí)無(wú)法開(kāi)關(guān)強(qiáng)制密封球閥。③分體式閥桿的連接銷釘，如設(shè)計(jì)或材料選擇不當(dāng)，容易造成銷釘斷裂。

(2)螺旋桿式

螺旋桿式閥桿導(dǎo)向構(gòu)造底部為螺旋型，閥桿上端的軌道槽為直線型(圖3)。螺旋桿式閥桿導(dǎo)向構(gòu)造存在2個(gè)缺陷。①閥桿底部螺旋面與球體為不連續(xù)的線接觸，驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度較低，且球體的導(dǎo)向銷容易磨損。②閥桿底部螺旋面加工困難，普通數(shù)控機(jī)床難以保證，需手工打磨修整。

圖3螺旋槽式閥桿導(dǎo)向構(gòu)造4、優(yōu)化設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)分析強(qiáng)制密封球閥閥桿導(dǎo)向構(gòu)造存在的缺陷，對(duì)其構(gòu)造開(kāi)展了優(yōu)化設(shè)計(jì)(圖4)。改良后，閥桿導(dǎo)向銷穿過(guò)閥桿后兩端外圓安裝黃銅套，兩端黃銅套用軸性擋圈固定，防止軸向竄動(dòng)。逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿上升，此時(shí)黃銅套與支架前后對(duì)稱的螺旋槽的直行程段配合，限制閥桿只作上升運(yùn)動(dòng)，閥桿下端的平行楔形面與滾柱配合，使球體先向左偏移一角度，球體與閥座脫離。閥桿繼續(xù)上升，黃銅套與支架前后對(duì)稱的螺旋槽旋轉(zhuǎn)段配合，限制閥桿作90°旋轉(zhuǎn)，閥桿下端的平行楔形面與滾柱配合，帶動(dòng)球體作90°無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)，閥門開(kāi)啟。相反，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿下降，此時(shí)黃銅套與支架前后對(duì)稱的螺旋槽旋轉(zhuǎn)段配合，限制閥桿作90°旋轉(zhuǎn)，閥桿下端平行的楔形面與滾柱配合，帶動(dòng)球體作90°無(wú)摩擦旋轉(zhuǎn)。此時(shí)球體密封面正對(duì)閥座密封面，閥桿繼續(xù)下降，黃銅套與支架前后對(duì)稱的螺旋槽直行程段限制閥桿只作下降運(yùn)動(dòng)，閥桿下端的平行楔形面與滾柱配合，產(chǎn)生楔緊力，帶動(dòng)球體壓緊閥座，閥門關(guān)閉。閥桿可繼續(xù)下降，能對(duì)球體和閥座密封面繼續(xù)施加強(qiáng)制密封力。

1.閥體2.球體3.閥座4.滾柱5.閥桿5A.閥桿平行的楔形面6.閥蓋7.支架7A.支架前后對(duì)稱的螺旋槽8.導(dǎo)向銷9.執(zhí)行機(jī)構(gòu)10.黃銅套11.軸性擋圈

圖4強(qiáng)制密封球閥閥桿導(dǎo)向構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計(jì)5、結(jié)語(yǔ)

改良后的強(qiáng)制密封球閥閥桿導(dǎo)向構(gòu)造由于不直接在閥桿上加工螺旋槽，使閥桿強(qiáng)度