鑄石耐磨耐腐蝕球閥的結構改進

2009-04-08 矯永臣蓬萊水城管道閥門廠

鑄石耐磨耐腐蝕球閥安裝在電站鍋爐水除灰管道系統上,作為啟閉裝置專用閥門。該產品在使用過程中還存在一些問題,如閥座密封與球芯接觸面積大,致使驅運力矩增大,閥門開關不夠靈活,上下閥桿設計過大,使用的原材料利用率過低,閥座結構不合理及上密封處有滲水和漏水現象發生。為了解決這些問題,改進了耐磨耐腐蝕球閥結構形式及材料。

1、閥體的結構改進

過去的閥體多為鑄造件(見圖1),鑄造過程中存在著不確定因素,如氣孔、砂眼、疏松、夾渣、縮孔、裂紋等,影響閥門整體機械性能。為了向高參數及高性能方向發展,充分發揮鉚焊加工能力特點,參照國內外同類產品,采用混合離散變量的最優化設計方法及韌性好的鋼板材料焊接而成,見圖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,質量比鑄造的閥體可減輕約1/6。

2、閥座的結構改進

閥座密封結構是球閥密封性能的關鍵,直接影響球閥的使用壽命。原閥座密封圈結構(見圖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,產生的力矩相對就大。以DN400的球芯閥座為例,質量為3 kg,結構改進后的閥座密封圈(見圖3(b))與球芯為線接觸,接觸面積小,使得閥門開啟靈活,且閥座密封圈質量降低了1/3左右。

(a)改進前(b)改進后

圖3　閥座密封圈

3、球芯的結構改進

原球芯直徑設計過大,使用的閥體中腔過大,造成材料浪費,利用率低。原球芯(見圖4(a))質量為380kg,改進后的球芯(見圖4(b))質量為285kg,且改進后的球芯強度、密封位置都能得到保證。改進后,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,不會發生耐磨材料的脫落現象的發生。

　( a)改進前( b)改進后

圖4　球芯

根據真空技術網前文的介紹,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 ） , 改進后的球芯完全滿足文獻的要求。D為球閥外徑。

4、上閥桿的結構改進

原DN400閥桿是由2Cr13 Φ150棒料車制而成,由于上閥桿的O型密封圈與DF復合軸承的尺寸一樣,而DF復合軸承是開口的,裝配起來很不方便,且維修起來也很麻煩。為此,對上閥桿做了改進,見圖5。改進后在閥桿與閥體密封處車一個臺階,與DF復合軸承尺寸不一致,各部臺階處有圓角,避免了啃O型密封圈現象的發生。經過重新對閥桿強度計算,閥桿直徑可以比原設計減少20%左右。