铸石耐磨耐腐蚀球阀的结构改进

2009-04-08 矫永臣蓬莱水城管道阀门厂

铸石耐磨耐腐蚀球阀安装在电站锅炉水除灰管道系统上,作为启闭装置专用阀门。该产品在使用过程中还存在一些问题,如阀座密封与球芯接触面积大,致使驱运力矩增大,阀门开关不够灵活,上下阀杆设计过大,使用的原材料利用率过低,阀座结构不合理及上密封处有渗水和漏水现象发生。为了解决这些问题,改进了耐磨耐腐蚀球阀结构形式及材料。

1、阀体的结构改进

过去的阀体多为铸造件(见图1),铸造过程中存在着不确定因素,如气孔、砂眼、疏松、夹渣、缩孔、裂纹等,影响阀门整体机械性能。为了向高参数及高性能方向发展,充分发挥铆焊加工能力特点,参照国内外同类产品,采用混合离散变量的最优化设计方法及韧性好的钢板材料焊接而成,见图2。与铸造件比较,钢板焊接的阀体壁厚可以减薄,且强度高、韧性好,质量比铸造的阀体可减轻约1/6。

2、阀座的结构改进

阀座密封结构是球阀密封性能的关键,直接影响球阀的使用寿命。原阀座密封圈结构(见图3 (a))由于阀座密封圈角度太大,与球芯接触面积大,抱球芯抱的紧,产生的力矩相对就大。以DN400的球芯阀座为例,质量为3 kg,结构改进后的阀座密封圈(见图3(b))与球芯为线接触,接触面积小,使得阀门开启灵活,且阀座密封圈质量降低了1/3左右。

(a)改进前(b)改进后

图3　阀座密封圈

3、球芯的结构改进

原球芯直径设计过大,使用的阀体中腔过大,造成材料浪费,利用率低。原球芯(见图4(a))质量为380kg,改进后的球芯(见图4(b))质量为285kg,且改进后的球芯强度、密封位置都能得到保证。改进后,球芯充填层加大,使用得耐磨层材料玄武岩铸石粘贴更加牢固,不会发生耐磨材料的脱落现象的发生。

　( a)改进前( b)改进后

图4　球芯

根据真空技术网前文的介绍,通孔球阀内径d =DN,球体径为R= 018DN,球体面距L < 根号下（D ²-d ² ） , 改进后的球芯完全满足文献的要求。D为球阀外径。

4、上阀杆的结构改进

原DN400阀杆是由2Cr13 Φ150棒料车制而成,由于上阀杆的O型密封圈与DF复合轴承的尺寸一样,而DF复合轴承是开口的,装配起来很不方便,且维修起来也很麻烦。为此,对上阀杆做了改进,见图5。改进后在阀杆与阀体密封处车一个台阶,与DF复合轴承尺寸不一致,各部台阶处有圆角,避免了啃O型密封圈现象的发生。经过重新对阀杆强度计算,阀杆直径可以比原设计减少20%左右。