瓣阀主要部件的结构设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国核动力研究设计院 作者:罗志远

      瓣阀的结构设计在三维CAD软件UnigraphicsNX210环境下完成,阻尼臂和重锤等转动部件的重心、重量及运动轨迹等参数可以由CAD软件求解得到。借助于三维CAD软件,针对瓣阀所处的几个极限位置进行力矩平衡计算和分析。为了使阀瓣在规定的参数条件下开启和关闭,必须通过反复试算,逐步确定出瓣阀转动部件的位置和尺寸。设计计算中,针对承受压力、强剪切力和应力比较集中的零件进行了强度计算和校核。

阀体部件

      阀体部件由阀体、下法兰密封垫圈和阀座等组成。下法兰焊接在阀体上,阀座与下法兰之间采用螺栓连接,中间安装石墨缠绕垫圈保持密封。

阻尼臂部件

       阻尼臂部件由阻尼臂、阻尼轴、阻尼片、挡片和阀瓣等零件组成。

      阻尼臂部件安装在支座转轴上。阀瓣通过阻尼轴与阻尼臂连接在一起,可随阻尼臂绕支座转轴转动,从而达到开启或关闭的目的。

      阻尼片通过螺栓固定在阻尼臂的下端,其大小和数量可以调整,以此来调整阻尼臂部件的质量和重心位置,使得瓣阀关闭和开启的压差可以调节。另外,阻尼片在关闭运动过程中受到流体阻力作用, 在一定程度上可减轻瓣阀关闭时的水锤效应。挡片与阻尼臂通过销轴连接在一起。当挡片与阀体上表面接触时,通过挡片可阻止阻尼臂部件继续朝开启方向旋转,确保瓣阀在最大开启状态时的角度为30°。

      阀瓣与阻尼轴之间采用球铰连接,这样使得阀瓣与阀座接触时,有一定的自由度,可以进行微小的调整,使阀瓣与阀座接触良好,保持密封性能

重锤部件

       重锤部件主要由重锤、调整连杆、重锤支架及定位挡块等零件组成。重锤部件的作用是当系统压差达到一定值时,重锤与压差对转轴的力矩将会大于瓣阀自重对转轴的力矩,达到在较小的压差下关闭。当瓣阀旋转到某一角度后,重锤与阻尼臂脱离,减小瓣阀重量,从而减小阀瓣与阀体的冲击力,提高关闭的可靠性。重锤直径的大小可调整阻尼臂自由行程。重锤支架对重锤起到支撑作用。重锤连杆可调整重锤在支架的相对位置,从而达到微调目的。为方便调整,将支架作成可拆卸结构。

防松和定位

       由于瓣阀放置在堆内,必须考虑螺栓及调整机构的防松和定位问题。阀座与下法兰之间的连接螺栓全部采用防松垫片,以防止螺栓的松弛脱落。起连接和固定作用的螺栓、螺柱、螺母以及转轴,采用开口销的方式固定。对于具有调整作用的螺栓和螺母,必须在瓣阀调整完毕后,再采用开口销的方式固定。

位置指示器

      由于瓣阀安装在反应堆水池水面以下,在瓣阀上需要设置阀位指示器,以实时监测瓣阀的开启或关闭状态。瓣阀的位置指示器为干簧管式。永磁铁安装在阻尼臂部件的其中一块阻尼片上,随阻尼臂转动,内装干簧管的指示器传感装置固定在阀体上。当阻尼臂运动时,阻尼片中的永磁铁随之运动,经过相应的干簧管时电路接通,从而监测瓣阀所处的位置。

接口设计

       瓣阀与导流箱之间的连接形式为焊接。接口下端面尺寸为Φ500mm,与导流箱焊接。上端面尺寸为Φ348mm,与下法兰焊接。同时为了降低整体制造难度,便于瓣阀安装,阀体为异形结构。要求下端面直径从Φ500mm 逐渐过渡到上端面直径Φ348mm,上、下两端面均为圆形,并且上、下两端面间的转角为30°。

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