瓣阀的工作原理和材料的选择

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国原子能科学研究院 作者:刘燕

瓣阀的工作原理

      瓣阀由阀体部件、阻尼臂部件、重锤部件和支座4部分组成(图1),另外还设置了阀位指示器。

      阀体部件和支座为瓣阀的固定部分,阻尼臂部件和重锤部件为瓣阀的转动部分。瓣阀的阀座类似于一个法兰盘固定在阀体上。阀瓣安装于阻尼臂上,随阻尼臂部件转动。

瓣阀

11 阀体部件 21 阀瓣 31 阀座 41 阻尼臂部件 51 支座 61 重锤部件

(a) 开启状态 (b) 关闭状态

图1  瓣阀

       阻尼臂部件的重力对支座转轴中心线的力矩为逆时针方向,促使瓣阀开启。重锤部件的重力对支座转轴中心线的力矩为顺时针方向,促使瓣阀关闭。按照瓣阀的功能和技术要求,需经过一系列的设计计算工作, 逐步调整阻尼臂和重锤的结构和几何位置,改变瓣阀两大转动部件的力矩平衡关系,使得瓣阀在非能动条件下的启闭动作正确可靠。为了在安装调试时使瓣阀具有一定的调节能力,将阻尼臂部件与重锤部件的结构设计为可调形式,这样就可以在一定范围内调整瓣阀关闭和开启时的所需压差值。

瓣阀的材料选择

       瓣阀的关闭件采用金属硬密封结构。金属硬密封一般是通过在阀瓣和阀座的基体材料上堆焊硬质合金材料(如CoCrW合金)实现。由于瓣阀在关闭时,密封面容易受到大的冲击,所以,高硬度的脆性堆焊材料可能会因为受到冲击而与基体材料之间产生裂纹甚至剥离而使密封失效。为保证密封可靠,阀座和阀瓣材料都选用0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)整体锻件材料制造,而不需要堆焊硬质合金。0Cr17Ni4Cu4Nb材料是一种沉淀硬化不锈钢,可方便地通过不同的热处理工艺,分别使阀瓣和阀座达到不同的硬度值。该材料的耐腐蚀性能与18-8奥氏体不锈钢接近, 而常温和高温力学性能均高于18-8奥氏体不锈钢,在核级阀门中得到了广泛的应用。

       重锤连杆和支座转轴是支撑重锤部件与阻尼臂部件的主要零件,同时,还要求其转动灵活,要求此材料具有较高硬度和良好的耐磨性能,因此也选用0Cr17Ni4Cu4Nb制造。其余零、部件一般都选用0Cr18Ni10Ti材料制造。

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