套筒式高温高压电磁阀研制

2009-11-21 李杨海军驻沈阳地区舰船配套军事代表室

1、概述

　　目前国内高温高压电磁阀存在着维修不便,维修困难,维修时间长及可靠性有待提高等问题。随着我国科技的发展,对高温高压介质控制提出了更高的要求,因此联合真空技术网研制了套筒式高温高压电磁阀。

2、套筒式高温高压电磁阀的技术参数

　　公称通径　320mm
　　公称压力　20MPa
　　工作介质　饱和水、饱和蒸汽
　　工作温度　400℃
　　工作电压　DC220V
　　线圈功率　< 500W
　　绝缘耐热等级　H级
　　线圈工作制　短时
　　阀座泄漏量　< 0.1D ml/h
　　外泄漏量　无泄漏
　　绝缘电阻　> 50MΩ
　　绝缘强度　2 000V不击穿
　　无故障启闭次数　≮2 000次

3、套筒式高温高压电磁阀的工作原理

　　套筒式高温高压电磁阀由阀体、活塞组件、套筒、中法兰、导向体、阀套组件等零部件组成(图1)。当电磁阀线圈通电时,线圈产生电磁力,动铁心拉动阀杆带动阀头组件打开先导阀,活塞上腔的高压介质快速泄压,在压差的作用下,活塞迅速浮起。工作介质通过电磁阀,同时信号反馈电磁阀开阀。当电磁阀线圈断电时,电磁力消失,在弹簧作用下,先导阀关闭,在介质压差的作用下,活塞向下运动关闭阀门,阻断工作介质通过本电磁阀,同时信号反馈电磁阀关闭。

套筒式高温高压电磁阀

1. 电连接器　2. 电磁线圈　3. 动铁芯　4. 散热套　5. 阀杆　6. 导向体　7. 弹簧　8. 小阀　9. 活塞　10. 套筒　11. 阀体

图1　套筒式高温高压电磁阀

4、套筒式高温高压电磁阀的结构设计

4.1、套筒与阀体

　　套筒与阀体采用分离式,以实现电磁阀的阀体与阀座分离,旨在解决高温高压电磁阀在使用过程中因阀座损坏而无法更换等问题。该结构需要解决两个问题,一是套筒与阀体之间的密封(下密封)及电磁阀中法兰的密封(上密封)能在高低温交变过程中不泄漏的问题,二是确定套筒与阀体之间的间隙既保证套筒与阀体的对中定位,又保证套筒与阀体能在高低温交变过程中不粘死并可靠取出。通过各种验证性试验,上、下密封均采用柔性石墨垫,其效果好,经济适用。对于间隙问题,根据所选材料的膨胀系数,先经过设计计算,再通过试验确定最佳的间隙尺寸。

4.2、组合式阀瓣

　　组合式阀瓣主要包括套筒、活塞、阀头、活塞环及螺纹套等零件。各零件装配后成为一体,在电磁阀密封副到寿命期或故障损坏时,能够实现快速更换。各零件之间用螺纹、挂钩、撑胀等结构形式,确保装配后各零件成为一体。

4.3、密封副

　　套筒式高温高压电磁阀采用一种纯刚性带补偿性的密封副结构。这种密封副首先将阀座抬高,并加工成规则的几何外形,克服了由于阀体受热变形而引起阀座变形的缺点。其次是将活塞底部挖空,使之在刚性的基础上带有一定的补偿性,这样即使在阀座受热不均的情况下引起微量变形,与之配合的活塞密封面也会随之变形,从而保证密封。

4.4、阀位信号显示

　　套筒式电磁阀阀位信号采用“无源信号反馈技术”,通过干簧管吸收磁性而接通电路,实现信号反馈。这种技术具有体积小,反应准确,无需电源可提供信号,并且采购和安装容易,成本低廉,便于大批量生产。

4.5、电磁驱动机构

　　电磁线采用QY-2聚酰亚胺圆铜漆包线,引接线选用AFBG高温导线,其他绝缘材料的绝缘等级均为H级,电磁头部分各零件采用螺纹连接,各连接处均有高防护材料组成的密封结构。接线选用密封电连接器,外壳及导磁板选用软磁合金1JN,上盖选用2A12等。套筒式电磁阀零部件选材的正确保证了绝缘等级及防护性能。

5、性能特点

　　套筒式高温高压电磁阀在产品结构和使用性能等方面有许多特点。

①组合式阀瓣

　　将阀腔内7个零件以不同的方式连在一起,形成组合式阀瓣结构,使得在更换或维修时能快速拆装。

②套筒与阀体分离

　　由于套筒的加入,该电磁阀比普通电磁阀多了一道密封。这道密封既要保证在高温、高压及冷热交变条件下实现密封,又要保证在同一个压力源下实现中法兰及套筒与阀体之间两道密封,同时还要保证在压力源失去后的自然状态下,实现快拆快装。

③刚性带补偿密封副

　　套筒式电磁阀在高温饱合蒸汽工况下,在大压差和小压差情况下泄漏量均小于0.1D/h。