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气动快速切断蝶阀结构设计

作者:浙江展旭德自控阀门有限公司  来源:http://www.zxd666.cn/  更新时间:2016-1-6 18:02:34  点击次数:

气动快速切断蝶阀结构设计

  气动快速切断蝶阀阀杆轴心同时偏离蝶片中心及本体中心,且密封副为斜椎的蝶阀称为三偏心蝶阀。三偏心蝶阀因具有无死区设计、双重安全构造、本体阀座构造等特点,广泛应用于介质温度小于425℃的治金、电力、石油化工以及给排水和市政建设等工业管道上,作调节流量和载断流体使用。
  气动快速切断蝶阀自问世以来,为满足日益严酷的工况要求,其本身也在经历着自我完善和不断发展的过程。即使最基本的零泄漏,理论上三偏心蝶阀都可以做到,但实际上还是有赖于周密的设计和精密的制造。此次设计的蝶阀即为三偏心蝶阀,采用双作用气缸驱动,主要用于钢铁厂转炉炉气的回收,也可用于化工、电站、石油等行业。
  1、气动快速切断蝶阀主要零件设计
 该阀主要由阀体、阀杆、蝶板、蝶柱、支架、支座等零件组成。此阀的工作原理是:气缸通过阀杆带动蝶板转动,蝶板与阀体密封面吻合,将通道切断,即为关闭;真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为反之,则为开启。
 气动快速切断蝶阀阀体结构设计
 阀体是蝶阀中重要零件之一,其质量通常占整个阀体总质量的70%左右。根据转炉炼钢产生一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、水蒸气、少量的氧气及微量的甲烷等废气这一特点,阀体选用球墨铸铁QT400,它有足够的强度、刚度和耐腐蚀性,可以满足设计要求。
 气动快速切断蝶阀根据参考资料,查得相应的公称压力pg=2.5×105Pa,由公称通径DN=100mm和公称压力即可确定蝶阀的法兰类型为铸铁双法兰连接,查相关文献可得阀体的结构总长为L=150mm,宽度为K=160mm。根据阀门的流通能力和流体的阻力系数要求,确定阀体的流动通道为100mm。
 阀体最小壁厚可根据以下公式计算:
 式中:p'为关闭瞬间前后的压力差,p'=317.52Pa。将相关数据代入以上公式,可得T≥12.37mm,圆整后取T=15mm。
 1.2、蝶板的设计计算
 (1)蝶板大端直径D的确定
 根据GB/T12238-2008,由公称通径可得出蝶板大端的直径即蝶阀阀座的最小通径D=94mm。
 (2)蝶板中性面长短半径的确定
 蝶板中性面的长半径
 式中:A0为蝶阀阀座最小通径的一半;α为偏心角,根据密封副材料,偏心角取目前阀门制造商广为采用的参数,选α=15°;E为蝶板中性面,取值10mm。将相关数据代入以上公式中,得RA=45.56mm,RB=43.89mm。
 1.3、蝶阀密封比的确定
 由参考文献可得蝶阀密封比的公式为:
 式中:pj为计算压力,pj=pg+p';m为比例系数,取值为1;α为外圆半径,取值35mm;c为内圆半径,取1mm;b为密封副接触宽度,取值27.2mm。将以上数据代入公式,得:qh=22.74×105Pa,对于刚性密封面,qh按公式计算出来的值降低25%,即qh=17.05×105Pa。
 1.4、蝶阀的轴向和径向偏心距设计计算
 将相关数据代入上式中,得e<11.16mm,根据实际要求,可取e=8mm。设阀杆直径为d,为了保证蝶阀具有完整、连续的密封表面,则轴向偏心距c还应满足下面公式:。为了增加阀杆的刚度,阀杆的直径值应取大些,经综合考虑,取c=20mm,代入上式,计算得阀杆直径d=24mm。
  2、传动方案的设计及分析
 由于该蝶阀主要用于钢铁转炉,对精度和声音的要求不高,故采用气动驱动方式,气缸采用双作用式普通单气缸。三偏心蝶阀通过阀杆带动蝶板转动,如果蝶板与阀体密封面吻合,将通道切断,即为关闭;反之,则为开启。气动系统
 气动快速切断蝶阀主要是由气动执行器和蝶阀组成,气动快速切断蝶阀是用随阀杆转动的圆形蝶板做启闭件,以实现启用动作的气动阀门,主要用作截断阀使用。而三偏心蝶阀作为比较高级的一种蝶阀,因其独特的性能在国民生产和生活中得到比较广泛的应用。作者针对钢铁转炉系统设计了一种三偏心蝶阀,并对其主要零件进行了设计计算。
气动快速切断蝶阀结构设计
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