三偏心蝶式核級閥閥瓣密封結構的設計

三偏心蝶式核級閥閥瓣密封結構的設計

1斷壓閥系統(tǒng)這種終止廣泛應用于石油、化工、能源、船舶和船舶的控制裝置中，以保護動力設備和管道設備的安全。止回閥屬于一種自動閥門,其主要作用是防止介質倒流、防止泵及驅動電動機反轉,以及容器內介質的泄放。蝶式止回閥是較常用的結構形式之一。22.1偏心蝶式斷裂閥瓣典型的三偏心蝶式止回閥(圖1)閥瓣旋轉軸的位置既不在蝶式閥瓣的中心,也不在閥門流道的中心線上,構成了軸向偏心和徑向偏心。密封面與閥門的流道中心線具有一定角度,構成了閥瓣密封面的角偏心。蝶式閥瓣的重心偏置在旋轉軸的一側(圖2),蝶式閥瓣在重力的作用下,相對于旋轉軸產(chǎn)生了力矩。當閥門中有介質流過時,介質需克服蝶式閥瓣自身重力,推開閥瓣,使閥門呈開啟狀態(tài)。當閥門中無介質流入時,蝶式閥瓣依靠自身的重力作用關閉閥門。三偏心蝶式止回閥通常采用錐形密封面密封結構(圖3)。閥門開啟瞬間,閥瓣密封面可迅速脫離與閥座密封面的接觸。閥門關閉時,閥瓣錐形密封面與閥座密封面吻合,閥瓣不能過擺,并且形成了可靠的線密封。若對蝶式止回閥有強制開啟或關閉要求時,用聯(lián)軸器將蝶式止回閥的旋轉軸與外接的驅動設備連接,以滿足使用的要求。外接的驅動設備可以是氣動執(zhí)行器及液動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器等(圖4)。2.2旋轉軸的支撐自平衡閥瓣蝶式止回閥在蝶式閥瓣上設有平衡塊(圖5),平衡塊通過2個支撐與蝶式閥瓣連接。旋轉軸穿過用于連接平衡塊和閥瓣的支撐,使旋轉軸的中心點位于平衡塊和閥瓣的中間,形成一個支撐點。自平衡閥瓣與普通的蝶式閥瓣相比,改變了閥瓣重心相對于旋轉軸的位置(圖6)。3旋轉中心的力臂以蝶式閥瓣旋轉軸中心為旋轉中心,蝶式閥瓣重心受重力作用,對旋轉中心產(chǎn)生力矩,隨著閥瓣的開啟,閥瓣重力相對于旋轉中心的力臂隨之增大,力矩也增大。閥門全開時,力矩達到最大(圖2b)根據(jù)三維立體數(shù)模顯示,閥瓣重心相對于旋轉中心的力矩式中——閥瓣質量(——單位換算系數(shù)(——閥瓣重心相對于閥瓣旋轉中心的力臂(經(jīng)計算,介質流經(jīng)閥門時,對旋轉軸產(chǎn)生的力矩大于35.2N·m時,才可將三偏心蝶式閥瓣止回閥最大程度開啟。以自平衡閥瓣旋轉軸中心為旋轉中心,閥瓣在平衡塊的作用下,其重心與旋轉中心直線距離縮短,即使在全開的狀態(tài),力臂也不會增大很多(圖6b)。由于平衡塊和閥瓣的支撐可以采用多種形狀和不同的結構,所以閥瓣重心相對于旋轉中心的位置可以根據(jù)需要調整,如將自平衡閥瓣的重心與旋轉中心調整至豎直方向共線,或將自平衡閥瓣重心調整在旋轉中心左側(閥瓣重心在閥門開啟方向,即閥瓣常開)等。當自平衡閥瓣重心在旋轉中心左側時,閥門即為常開閥門。當自平衡閥瓣重心在旋轉中心的右側且與旋轉中心的直線距離較短,有助于閥門的低流量開啟。自平衡閥瓣重心相對于旋轉重心的位置,可根據(jù)需要進行設計。根據(jù)三維立體數(shù)模顯示,閥瓣重心相對于旋轉中心的力矩式中——自平衡閥瓣的質量(——自平衡閥瓣重心相對于旋轉中心的力臂(經(jīng)計算,介質流經(jīng)閥門時,對旋轉軸產(chǎn)生的力矩大于6.8N·m時,便可將閥瓣完全開啟。4維立體模型的建立和完善,根據(jù)不同自平衡閥瓣主要由蝶式閥瓣、支撐和平衡塊等組成。蝶式閥瓣遵循閥瓣三偏心結構原理設計,閥瓣旋轉軸位置的選取需考慮閥座密封面與閥瓣密封面的吻合度,否則會影響加工和密封效果。旋轉軸要通過支撐件,使旋轉中心在平衡塊和蝶式閥瓣的中間,以便平衡塊更好的發(fā)揮作用。平衡塊在閥瓣的擺角范圍內,不能與閥體和其他閥門部件發(fā)生干涉。最后,確定自平衡閥瓣的重心相對于閥瓣旋轉軸的位置。由于自平衡閥瓣組合后重心計算較麻煩。采用了Solidworks、SolidworksMotionWorks和CosmosFlowworks等計算機用設計軟件進行三維立體數(shù)模建立、運動仿真、重心和質量計算。首先根據(jù)實際工況對自平衡閥瓣進行結構設計并建立三維立體數(shù)模。然后將自平衡閥瓣的三維立體模型固定到需要的位置,如閥瓣關閉位置、中間位置或全開位置,并分別對每個固定的位置以旋轉軸中心為原點,流道中心線方向為水平方向建立坐標系。最后對每個需要計算自平衡閥瓣重心的位置進行重心和質量的計算(圖7和圖8)。5自平衡閥瓣在沒有外接驅動裝置的情況下,自平衡閥瓣可以與旋轉軸采用滑動軸承連接,形成旋轉鉸鏈,依靠介質流經(jīng)流道時產(chǎn)生的力開啟和關閉閥門,并在自身重力的作用下,能夠完成常開或低流量開啟的動作。自平衡閥瓣可以用銷釘與旋轉軸固定,通過聯(lián)軸器與驅動裝置連接,執(zhí)行外置驅動裝置的動作,實現(xiàn)更多的功能,發(fā)揮更大的作用。蝶式止