电动阀门缓冲装置设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中核苏阀科技实业股份有限公司 作者:高志岗

  介绍了扭矩型电动阀门缓冲装置的结构特点和工作原理,论述了主要零件的设计选型及提高装置稳定性的方法。

1、概述

  电动阀门缓冲装置主要用于吸收阀门快速启闭时的惯性冲击载荷,也可在介质温度变化较大时对阀杆热胀冷缩进行位移补偿。电动阀门缓冲装置通常设置于推力型电动执行机构的阀杆螺母所在位置。但很多用户基于阀门在线安装和维修方便,要求采用扭矩型电动执行机构,阀杆螺母必须在阀门的支架上。这种情况下电动阀门的缓冲装置就必须设置于阀门支架上。本文介绍一种阀门支架处缓冲装置(以下简称缓冲装置) 的设计。

2、结构

  缓冲装置由碟形弹簧、衬套、轴承箱、过渡法兰和轴承等组成(图1) 。阀门快速启闭时,电动执行机构通过传动轴带动阀杆螺母旋转。传动轴通过压盖螺母、推力球轴承限位及支撑。阀杆螺母通过碟形弹簧、衬套、推力球轴承、止推垫组合结构轴向限位,以及深沟球轴承径向支撑。阀杆螺母旋转带动阀杆上下运动。

  碟形弹簧起到吸收惯性冲击载荷及位移补偿的作用。上下两组相同的碟形弹簧组合具备双向缓冲、补偿的功能,缓冲装置具有更广的适用性。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为与传统阀门轴承箱内仅设置推力球轴承不同,在阀杆螺母两端增设了深沟球轴承,以保证阀杆螺母相对高速旋转时的运动稳定性。

电动阀门缓冲装置设计

图1 缓冲装置

3、设计

  目前,电动阀门在何种条件下需要缓冲装置并无统一的规定,通常由用户或采购方规定要求。如CAP1400 核电站PV01 标段规范书SNG-PV01-Z0-001 要求,闸阀阀杆动作速度大于61cm /min,截止阀阀杆动作速度大于20cm/min,阀门工作温度变化大于111℃ 时,必须使用缓冲装置。缓冲装置中各零件的轴向间隙应充分考虑碟形弹簧组的工作行程,以防阀门启闭过程中卡塞。相对运动表面应采用异种材料或存在明显的硬度差,提高抗擦伤性能及使用稳定性,防止咬合情况的出现。

  3.1、碟形弹簧选型

  碟形弹簧是缓冲装置中重要的零件,碟形弹簧的计算及选取至关重要。当电动执行机构开关位置由行程开关控制时,碟形弹簧组的负载等于阀门的最大轴向力。当电动执行机构开关位置由扭矩开关控制时,碟形弹簧组的负载等于电动执行机构设定扭矩下的轴向力。通常碟形弹簧组的负载不应大于其许用载荷的70%。如果阀门工作温度变化范围较大时,应考虑阀杆位移补偿,也可根据经验放大碟形弹簧组载荷余量解决位移补偿的问题。为避免阀杆螺母在轴承箱内上下窜动过大,从而划伤相对运动表面,碟形弹簧组在阀门空载时应处于预压缩状态,预压缩量应考虑装配的便捷性,不应过大。

  3.2、轴承选型

  传动轴处的推力球轴承主要承受传动轴自重以及传动轴与阀杆螺母间的摩擦力,在满足可装配的前提下,可尽量选择小的轴承型号。阀杆螺母处的推力球轴承最大负载等于碟形弹簧组的负载。阀杆螺母处的推力球轴承可根据计算选型。

电动阀门缓冲装置设计

  阀杆螺母处的深沟球轴承仅承受阀门各零件装配和加工误差引起的径向载荷,在满足可装配的前提下,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为应尽量选择小的轴承型号。

4、结语

  目前,化工装置、核电站等对管路系统的可靠性要求越来越高,阀门是管路系统中的关键设备,因此相应的提高了阀门的可靠性要求。在一些特定工况下,缓冲装置可有效的提高阀门运行可靠性和稳定性,其应用前景广泛。

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