大直径整体锻造楔形闸阀的设计

李晓星 吕忠武 吕炎垚

(1浙江工贸职业技术学院、浙江温州 325003;2四平热力有限公司、吉林四平 136002)

摘要: 常用的铸造和分体锻造焊接式阀体无法满足高温、高压工况要求，且能耗大，本文设计了一种高温高压大直径整体锻造楔形闸阀，其阀体通过整体锻造制成，采用自密封结构密封，可适用于高温高压工况。

关键词: 高温高压;整体锻造;阀体;设计

在各行业管路系统中、阀门有“咽喉”之称、是不可缺少的流体控制设备、使用面广、需求量大、目前广泛应用于冶金、电力、石油、化工、纺织、机械制造、轻工、建筑和国防军工等国民经济各个领域大口径楔形闸阀是大型火力发电机组热力系统中必不可少的常见辅助设备之一其通常使用的是采用铸造阀体、阀体与阀盖螺栓连接、不锈钢夹柔性石墨垫片或八角垫环密封、此类阀门不能承受高压工况;高温高压工况下使用的大直径闸阀一般采用分体锻造经机加工后焊接起来的阀体、阀门中腔采用密封环材料为不锈钢丝加柔性石墨的自密封结构、由于柔性石墨为非金属材料、当介质压力超过Class2000磅级时、大直径阀门中腔密封环所承受的力较大、密封环的压缩变形量非常大、这样中腔就很容易泄漏;分体焊接式阀体在焊接过程中由于焊缝长、焊接面积大、故焊接难度较大、焊缝质量不够理想、特别是合金钢材料的阀体焊缝部位常存在气孔和微小裂纹等缺陷;阀体焊接后还必须进行回火处理、以消除焊接应力采用分体锻焊结构的阀门既增加了生产成本、加长了生产周期、同时阀门质量也得不到保证;随着科技的迅猛发展、工业生产中高压、深冷、高真空、高温、易燃易爆、多相流等高参数复杂工况日益增多、常用的铸造和分体锻造焊接式阀体的阀门已无法满足工况要求、能耗大、易造成的泄露、停产、重大事故给工业生产的正常运行、人身财产安全等带来了不可估量的损失。

我们设计了一套一种耐高温、耐高压、密封险可靠、加工容易、制造成本低、适用于大口径管道工况的高温高压大直径整体锻造楔形闸阀、可以广泛应用于石化、电力、矛台全、城建、化工等行业。

1 整体锻造楔形闸阀的设计

1.1 结构原理

阀座、闸板设置在阀体内、阀杆连接于闸板上、通过密封装置穿过阀盖与传动机构相连接、阀盖的下端连有密封面、阀盖的外壁与阀体的内壁之间连有密封环;阀体包括前端圆柱、后端圆柱、凸形圆台和若干个加强筋、加强筋使得本高温高压整体锻造楔形闸阀具有高强度和良好的刚性前端圆柱、后端圆柱和凸形圆台分别位于阀体的左侧、右侧和上侧、加强筋分别连接在前端圆柱、后端圆柱和凸形圆台之间;加强筋依次位于阀体四角、共有四组。加强筋左下内壁和右下内壁以及左上内壁和右上内壁两部分带有微小角度的设计让本高温高压整体锻造楔形闸阀容易更好的分解受力、也更加的稳固与牢靠。

1为阀体 2为阀座3为闸板 4为阀杆 5为密封环 6为密封面 7为阀盖 8为密封装置

 9为传动机构 10为前端圆柱 11为后端圆柱 12为凸形圆台 13为加强筋

图1 大直径高温高压整体锻造楔形闸阀结构示意图

1.2 阀体设计

阀体是大口径闸阀的最主要部件之一、根据压力等级有不同的机械制造方法中低压规格的阀体通常采用铸造工艺生产阀体中高压规格的阀体采用锻造工艺生产、在设计阶段就能比较准确的对阀体的应力分布有比较清楚的了解、无疑会缩短开发设计过程、为企业产生巨大的经济效益该阀体根据其工况、采用整体锻造加工、锻造时将阀体毛坯锻打成接近“T"型形状、通过机械加工的方法而达到图1所要求的形状阀体内腔加工时采用排孔法将中部材料切除、这样既节省了加工时间、同时又节约了材料(切除下来的材料可加工配件)

1.3 主要技术参数

① 公称通径:法兰式DN50-DN300。

② 公称压力:2.5MPa;

③ 强度试验压力:3.75MPa;

④ 密封试验压力:2.75 MPa;

⑤ 适用介质:水、油品等介质。

2 小结

高温高压大直径整体锻造楔形闸阀高温高压大直径整体锻造楔形闸阀、包括阀体、阀座、闸板、阀杆、阀盖、支架、传动机构、密封件和安装件、闸板为楔形结构;主要是阀体为锻件、阀体进口通道、出口通道和中道为整体结构;中道采用压力自密封结构、该压力自密封结构由阀盖、密封环、卡环组成、阀盖下端面压装在阀体中道的台阶上、阀盖制有外圆锥面、密封环制有与阀盖外圆锥面相互配合的内圆锥面、密封环上端面由卡环压装在阀体与阀盖之间、具有耐高温、耐高压、密封性能可靠、加工容易、制造成本低等优点、适用于大口径介质管道上使用。