撑拢式双向金属密封球阀

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海凯工机械科技有限公司 作者:张雄飞

  介绍了撑拢式双向金属密封球阀的工作原理、结构特点以及主要技术数据的选取与计算。

1、概述

  撑拢式双向金属密封球阀综合了闸阀、截止阀、旋塞阀和球阀的优点,其流体阻力小,流向不受限制,启闭快速,结构高度不变,该产品已获得了国家发明专利( 专利号: 200910203542.8) 。

2、结构特点

  撑拢式双向金属密封球阀主要由阀体、阀盖、支架、球体、阀杆、支撑轴、销轴、导向滚轮、衬套、手轮、保护罩和指杆等零部件组成( 图1) 。

  逆时针转动手轮,带动阀杆螺母旋转,使阀杆上升。此时导向滚轮与支架上的螺旋槽直行程段限制阀杆只作上升运动。阀杆下部呈楔状锥体,与组合球体上端通过呈“井”字形结构的定位器相连,使球体先向中部偏移一角度β,密封副脱离。阀杆继续上升,导向滚轮与支架上的螺旋槽配合,使阀杆作90°转动。这时阀杆下部与销轴配合,带动球体作90°旋转后,阀门开启。反之,顺时针转动手轮,阀杆下降,此时导向滚轮与支架上的螺旋槽配合,使阀杆作90°转动,阀杆下部楔状锥体与销轴配合,带动球体作90°旋转后,球体密封面对正阀座密封面。阀杆继续下降,这时支架上的螺旋槽限制阀杆只作下降运动,阀杆的下部楔锥体与销轴配合,产生楔力,楔体将组合体撑开,夹合体中间的支撑轴同时发挥凸轮作用,同步将组合体的球体平行地向阀门的进、出口两端的密封座压紧形成密封,阀门关闭。阀杆可以继续下降,对密封面继续施加强制密封力。

撑拢式双向金属密封球阀

图1 撑拢式双向金属密封球阀

3、工作性能

  由于撑拢式双向金属密封球阀开启时先偏移一角度β,密封面脱离后才转动,启闭过程中密封副无摩擦,有效地解决了密封面磨损的问题,使用寿命长,启闭力矩小。阀座采用本体堆焊,实现金属密封,具有楔式闸阀的双向密封性能,不受介质流向限制,且可任意安装的优点。阀杆下端的楔状锥体提供了机械楔紧力,以保证持续可靠的密封,改变了不同球阀依靠介质力或弹簧预紧力实现密封的特点。支架上的螺旋槽与导向滚轮控制阀杆的升降与转动,进而控制球体的偏移与旋转,达到控制阀门开启与关闭的目的。球体表面根据需要堆焊硬质合金或碳化钨,满足苛刻工况下的阀门密封要求。阀门采用顶装式,在系统泄压后,可在线检查与维修,使维护简单化。减少装置停车,降低生产成本。

4、设计计算

  4.1、阀体壁厚与球体移角

  撑拢式双向金属密封球阀的阀体最小壁厚采用ASTM B16. 34 中壁厚公式计算,或按照BS 5351 规定的壳体壁厚数据选取。阀门开启时,球体先绕支撑轴偏移的角度一般取1° ~ 2°( 图2) 。

球体受力分析

图2 球体受力分析

5、结语

  撑拢式双向金属密封球阀是一种高参数高性能球阀,可替代传统闸阀、截止阀和球阀,是一种值得推广应用的更新换代产品。

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