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        設計高壓氣動球閥時需注意哪些事項?

        瀏覽次數:851發布日期:2022-11-23
          由于工業自動化領域里的重要性,使得高壓氣動球閥的設計及制造尤為重要,特別是某些嚴格苛刻的工況,如高溫、高壓差、高流速、氣蝕等,將從材料、結構、制造等方面加以論述。
          
          一、氣動球閥材料的選擇:
          
          在高溫狀況下,蠕變和斷裂是材料破壞的主要因素之一,特別是碳素鋼,當長期暴露在425°C以上時,鋼中的碳化相可能轉變為石墨,而對于奧氏體不銹鋼只有當含碳量超過0.4%時,才可以用于528°C以上。
          
          因此,在高溫下使用時,應分別計算閥體材料的抗拉強度、蠕變、高溫時效等參數。而對于閥內件的設計,還應該附加考慮材料在高溫的硬度、配合部件的熱膨脹系數、導向部件的熱硬度差、彈性變形、塑性變形等。
          
          在設計中,應給予相應的安全系數和可靠系數,以確保避免在多因素下所產生的破壞。并要熟悉高溫下材料的蠕變率,以選取合適的應力,使材料總的蠕變在正常使用壽命范圍內不擴展至斷裂或允許其產生微變形而不影響導向零件的正常使用。
          
          為避免高壓氣動球閥內件(閥芯、閥座)表面的磨損、沖蝕及氣蝕,高溫情況下要考慮材料的熱硬度,防止金屬硬度變化。在高壓差下,流體的大部分能量集中于閥內件進行釋放,對閥門內件有超負載的可能,而高溫下,大部分材料的機械性能變差,材料變軟,大大影響了閥內件的使用壽命。因此,應正確選擇合適的材料,延長閥門的使用壽命。
          

        高壓氣動球閥的設計

         

          二、氣動球閥零部件的結構和導熱系數的選擇:
          
          高壓氣動球閥設計中,必須仔細考慮不同零部件的熱膨脹對閥內件動作的影響。當高溫介質流過閥門時,由于閥體的線膨脹系數往往小于閥座的線膨脹系數,所以閥體限制了閥座的徑向膨脹,閥座只能向內徑膨脹,使得在高溫下,閥芯與閥座的工作間隙小于常溫下標準閥門設計的間隙,造成閥內件卡死。閥芯與導向套也會產生同樣的現象。
          
          因此,閥門在高溫下使用時,常溫下標準閥門的設計間隙(包括閥芯、閥座間;導向套、閥桿間)應當適當增加,這樣使其在高溫下工作也不會發生卡死現象。因此間隙的設計顯得非常重要,因材料,尺寸及溫度差等參數的確認對設計人員非常重要,目前,可從《ASME鍋爐及壓力容器規范Ⅱ材料D篇性能》中得到相應的數據。
          
          三、高壓氣動球閥高溫高壓差周期性變化工況下密封結構:
          
          用于高溫周期性變化的閥座密封面結構可采用自對中契狀結構。該結構用于零件膨脹造成密封線不圓及閥座的磨損,有自動對中和補償作用。在高溫高壓差且溫度循環變化的情況下可有良好的密封效果,其密封是依靠柔性閥座密封部位的彈性變形實現的。
          
          高溫情況下計算材料的密封比壓,應考慮到其密封材料的強度極限、屈服極限在高溫情況下都有所下降,來選用合理的數值。
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