瓣閥主要部件的結構設計

2009-01-03 羅志遠中國核動力研究設計院

瓣閥的結構設計在三維CAD軟件UnigraphicsNX210環境下完成,阻尼臂和重錘等轉動部件的重心、重量及運動軌跡等參數可以由CAD軟件求解得到。借助于三維CAD軟件,針對瓣閥所處的幾個極限位置進行力矩平衡計算和分析。為了使閥瓣在規定的參數條件下開啟和關閉,必須通過反復試算,逐步確定出瓣閥轉動部件的位置和尺寸。設計計算中,針對承受壓力、強剪切力和應力比較集中的零件進行了強度計算和校核。

閥體部件

閥體部件由閥體、下法蘭、密封墊圈和閥座等組成。下法蘭焊接在閥體上,閥座與下法蘭之間采用螺栓連接,中間安裝石墨纏繞墊圈保持密封。

阻尼臂部件

阻尼臂部件由阻尼臂、阻尼軸、阻尼片、擋片和閥瓣等零件組成。

阻尼臂部件安裝在支座轉軸上。閥瓣通過阻尼軸與阻尼臂連接在一起,可隨阻尼臂繞支座轉軸轉動,從而達到開啟或關閉的目的。

阻尼片通過螺栓固定在阻尼臂的下端,其大小和數量可以調整,以此來調整阻尼臂部件的質量和重心位置,使得瓣閥關閉和開啟的壓差可以調節。另外,阻尼片在關閉運動過程中受到流體阻力作用, 在一定程度上可減輕瓣閥關閉時的水錘效應。擋片與阻尼臂通過銷軸連接在一起。當擋片與閥體上表面接觸時,通過擋片可阻止阻尼臂部件繼續朝開啟方向旋轉,確保瓣閥在最大開啟狀態時的角度為30°。

閥瓣與阻尼軸之間采用球鉸連接,這樣使得閥瓣與閥座接觸時,有一定的自由度,可以進行微小的調整,使閥瓣與閥座接觸良好,保持密封性能。

重錘部件

重錘部件主要由重錘、調整連桿、重錘支架及定位擋塊等零件組成。重錘部件的作用是當系統壓差達到一定值時,重錘與壓差對轉軸的力矩將會大于瓣閥自重對轉軸的力矩,達到在較小的壓差下關閉。當瓣閥旋轉到某一角度后,重錘與阻尼臂脫離,減小瓣閥重量,從而減小閥瓣與閥體的沖擊力,提高關閉的可靠性。重錘直徑的大小可調整阻尼臂自由行程。重錘支架對重錘起到支撐作用。重錘連桿可調整重錘在支架的相對位置,從而達到微調目的。為方便調整,將支架作成可拆卸結構。

防松和定位

由于瓣閥放置在堆內,必須考慮螺栓及調整機構的防松和定位問題。閥座與下法蘭之間的連接螺栓全部采用防松墊片,以防止螺栓的松弛脫落。起連接和固定作用的螺栓、螺柱、螺母以及轉軸,采用開口銷的方式固定。對于具有調整作用的螺栓和螺母,必須在瓣閥調整完畢后,再采用開口銷的方式固定。

位置指示器

由于瓣閥安裝在反應堆水池水面以下,在瓣閥上需要設置閥位指示器,以實時監測瓣閥的開啟或關閉狀態。瓣閥的位置指示器為干簧管式。永磁鐵安裝在阻尼臂部件的其中一塊阻尼片上,隨阻尼臂轉動,內裝干簧管的指示器傳感裝置固定在閥體上。當阻尼臂運動時,阻尼片中的永磁鐵隨之運動,經過相應的干簧管時電路接通,從而監測瓣閥所處的位置。