進(jìn)口二片式內(nèi)螺紋球閥

簡(jiǎn)介

由閥體與閥蓋組成，稱為二片式，一片式是一體構(gòu)成，二片式內(nèi)螺紋球閥在改進(jìn)了一片式閥門流量少，容易漏，增加了壓蓋，防止漏。

二片內(nèi)螺紋式球閥產(chǎn)品介紹
內(nèi)螺紋二片式球閥及對(duì)焊連接球閥分為整體式(一片式)、兩段式及三段式。閥體鑄造采用中國(guó)臺(tái)灣引進(jìn)的*工藝，二片式內(nèi)螺紋球閥結(jié)構(gòu)合理、造型美觀。閥座采用彈性密封結(jié)構(gòu)，密封可靠，啟閉輕松。 閥桿采用有倒密封的下裝式結(jié)構(gòu)，閥腔異常升壓時(shí)，閥桿不會(huì)被沖出。二片式、三片式球閥連接形式另有對(duì)焊(BW)承插焊(SW),并均可帶標(biāo)準(zhǔn)ISO支架平臺(tái)和鎖定裝置?？稍O(shè)置90°開關(guān)定位機(jī)構(gòu)，二片式內(nèi)螺紋球閥根據(jù)需要加鎖以防止誤操作，驅(qū)動(dòng)方式:手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng).

二片內(nèi)螺紋式球閥應(yīng)用范圍
二片式內(nèi)螺紋球閥及對(duì)焊球閥適用于PN1.0～4.0MPa，工作溫度-29～180℃(密封圈為增強(qiáng)聚四氟乙烯)或-29～300℃(密封圈為對(duì)位聚苯)的各種管路上，用于截?cái)嗷蚪油ü苈分械慕橘|(zhì)。選用不同的材質(zhì),二片式內(nèi)螺紋球閥可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸等多種介質(zhì)。

二片內(nèi)螺紋式球閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1．二片內(nèi)螺紋式球閥流體阻力小，其阻力系數(shù)與同長(zhǎng)度的管段相等。
2．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。
3．緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統(tǒng)中也已廣泛使用。
4．操作方便，開閉迅速，從全開到全關(guān)只要旋轉(zhuǎn)90°，便于遠(yuǎn)距離的控制。
5．維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封圈一般都是活動(dòng)的，拆卸更換都比較方便。
6．在全開或全閉時(shí)，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時(shí)，不會(huì)引起閥門密封面的侵蝕。
7．二片內(nèi)螺紋式球閥適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。二片內(nèi)螺紋式球閥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：

二片內(nèi)螺紋式球閥主要零件材料

進(jìn)水球閥密封效果的有限元方法分析

1 模型描述

根據(jù)常用的高水頭球閥的結(jié)構(gòu)形式，建立其三維實(shí)體模型，模型包括球閥閥體、活門、上下連接管及其連接螺栓、檢修密封環(huán)和工作密封環(huán)。在有限元前處理軟件hypermesh中進(jìn)行有限元網(wǎng)格的劃分，在該有限元模型中共包括節(jié)點(diǎn)723055個(gè)，單元911557個(gè)，有限元模型的各個(gè)部件均采用六面體單元進(jìn)行劃分，只有球閥活門遠(yuǎn)離樞軸位置采用四面體單元。各部件之間按照工作關(guān)系建立接觸行為。密封環(huán)周圍由于有密封，密封環(huán)和連接環(huán)及閥體之間采用無(wú)摩擦接觸進(jìn)行仿真。按照不同工況施加載荷和約束，模型中考慮到連接螺栓的預(yù)緊力，計(jì)算時(shí)考慮到球閥zui大水壓和升壓水頭工況下密封環(huán)正常投入、活門全開時(shí)的zui大水頭升壓水頭、檢修密封投入時(shí)球閥受到zui大水壓。

球閥整體分析計(jì)算屬于大型裝配結(jié)構(gòu)的有限元仿真，存在以下幾個(gè)問題：（1）由于部件尺度差別大，有限元仿真模型的網(wǎng)格質(zhì)量要求比較高，同時(shí)，網(wǎng)格和節(jié)點(diǎn)的數(shù)量多，計(jì)算時(shí)將耗費(fèi)時(shí)間，計(jì)算成本較高；（2）模型中接觸行為較多，而且，有幾個(gè)單獨(dú)部件屬于懸空狀態(tài)，因此，模型的收斂性很差，需要多次進(jìn)行模型調(diào)整才可以保證計(jì)算順利；（3）對(duì)于計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，必須進(jìn)行準(zhǔn)確性的判斷，同時(shí)，也要調(diào)整模型，使得網(wǎng)格和有限元模型的差別引起計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生偏差的量zui小。（4）計(jì)算結(jié)果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的判別。

2 有限元計(jì)算結(jié)果

在正常的工作密封投入，機(jī)組受到zui大水頭工況作用時(shí)，球閥的內(nèi)部相對(duì)應(yīng)位置將受到水壓力作用；密封環(huán)受到密封壓力的作用，激活密封環(huán)與密封座之間的接觸行為。在下連接管位置施加軸向約束，球閥閥體地腳位置施加數(shù)值方向的約束，機(jī)組的截面施加對(duì)稱約束，進(jìn)行有限元計(jì)算。

2.1 球閥計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過計(jì)算，球閥zui大變形是活門由于水壓造成的，zui大的軸向變形量為1.86mm。

圖1 有限元模型

圖2 球閥的整體變形

2.2 密封環(huán)計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過計(jì)算，在正常的工作密封投入，機(jī)組受到zui大水頭工況作用時(shí)，密封環(huán)的zui大綜合應(yīng)力為139MPa。主要是由于密封座與密封環(huán)接觸產(chǎn)生的接觸擠壓應(yīng)力。

圖3 密封環(huán)綜合應(yīng)力分布

圖4 密封環(huán)的接觸壓力分布

經(jīng)過計(jì)算，密封環(huán)受到的密封接觸壓力為176.8MPa，也就是說(shuō)明，在密封環(huán)與密封座相接觸的位置，存在一個(gè)接觸區(qū)域，該區(qū)域的zui大接觸壓力為176.8MPa，密封環(huán)的剛度設(shè)計(jì)可以滿足球閥在關(guān)閉時(shí)，能夠具有良好的封水性能。

沿著路徑，考察密封環(huán)的接觸狀態(tài)。密封面接觸壓力為106MPa到172MPa之間；在水壓力的作用下，密封環(huán)的密封面的軸向相對(duì)變形在1.08mm到0.65mm之間。如果密封座的變形超過這些值，那么說(shuō)明密封效果會(huì)產(chǎn)生失效的可能。

圖5 密封環(huán)的路徑選擇

圖6 密封環(huán)半圈的接觸壓力分布

圖7 接觸面截面路徑選擇

圖8 沿著截面路徑的解除壓力分布

經(jīng)過計(jì)算，取出密封環(huán)的密封面橫截面，考察接觸壓力沿著密封面法向的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)有接觸壓力的范圍為35mm~57mm，也就是接觸面的寬度有22mm以上。

2.3 活門計(jì)算結(jié)果

經(jīng)過計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示，在封水工況時(shí)，球閥活門的zui大軸向變形為1.86mm。

圖9 活門變形顯示

圖10 活門樞軸綜合應(yīng)力分布

經(jīng)過計(jì)算，樞軸根部的zui大綜合應(yīng)力為272.0MPa。應(yīng)力水平很高，在球閥的設(shè)計(jì)時(shí)，還要進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，來(lái)降低其關(guān)鍵部位的強(qiáng)度水平。

去除掉樞軸，活門本體的zui大綜合應(yīng)力為91.0MPa。相對(duì)材料來(lái)說(shuō)，應(yīng)力水平較低，活門本身滿足強(qiáng)度要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)實(shí)例球閥的計(jì)算研究，找到了一個(gè)新的球閥計(jì)算方法，該方法基于大型非線性有限元軟件的仿真計(jì)算，利用豐富的接觸選項(xiàng)和圖11去掉樞軸位置的活門綜合應(yīng)力分布非線性計(jì)算特點(diǎn)，成功的一次性進(jìn)行球閥整體模型的求解。成功的得到了常規(guī)關(guān)心的閥體、活門及樞軸、連接管、連接螺栓等部件的強(qiáng)度和變形分析結(jié)果，而且得到了球閥密封效果的決定性因素：密封環(huán)和密封座的變形以及相互之間的接觸應(yīng)力分布情況、有效的接觸面積，為以后的高水頭球閥設(shè)計(jì)和優(yōu)化打下很好的研究基礎(chǔ)。