第三章 阀门的设计与计算

3.1 阀体的设计与计算

阀体是阀门的重要结构要素，是连接管道的重要部件。阀体的设计时比较重要的一个部分，主要计算部分包括：阀体的壁厚，阀座密封面等。详细计算见下文。 

3.1.1 阀体的功能

阀体是阀门的重要部件之一，阀体的重量是整个阀门重量的 70%左右，对于双气缸 气动楔式闸阀中阀体的重量会比通常小些。 

阀体的主要功能：

作为工作介质的流体通道；

承受工作介质的压力、温度、冲蚀和腐蚀；

在阀体内部构成一个空间，设置阀座以及容纳启闭件，阀杆等零件；

在阀体端部设置法兰连接结构，满足阀门与管道系统的安装要求；

承受阀门启闭载荷和在安装使用过程中，因温度变化、震动、流体冲击等影响产生的附加载荷；

安装过程中作为阀门总装配的基础。 

3.1.2 阀体的选材

制造阀门的材料必须根据下列因素来选择：

（1）工作介质的压力、温度和特性；

（2）该零件的手里情况和在结构中应起的作用；

（3）有较好的工艺性（包括铸造、加工、热处理、焊接工艺性）；

（4）成本和国家资源情况。

可供制造阀门零件用的材料牌号很多，包括各种不同的钢材、有色金属及其合金，各种非金属材料等。但是为了减少供应储备上的困难，我们已经进行了材料选用方面的标准化工作，便于既满足与设计要求，又方便生产。目前，我国有关部门正在对新材料进行大量的实验研究工作，如新的钢种、工程塑料和新的密封面堆焊材料等，这些材料的出现无疑亦给阀门制造业创新提供了条件。 

本次设计中适用于压力 P≥2.5MPa，介质温度 T≤200℃的低压阀门，常用牌号有HT20-40、HT25-47、HT30-54 等，其机械性能按照 GB/T 12226-2005《通用阀门  灰铸铁件技术条件》的规定。但是由于经济发展，使用铸铁的成本和使用铸钢的成本不相上下了，使用 IG-25 的钢材能够获得更好的机械性能。本设计中决定使用 IG25，其机械性能等查《阀门设计》P321页，GB979-67。 

3.1.3 阀体的结构形式和制造方法

由闸阀的公称压力 PN=25MPa，公称通径 DN=500mm，通常情况阀体在结构允许的条件下使用圆形中腔，圆形中腔较之其他形状的中腔受力较好。阀体与阀盖按要求选择法兰连接，阀体采用整体铸造的制造形式，流道采用全通形式。 

3.1.4 确定阀体的结构长度和连接尺寸

GB/T 12221-2005《金属阀门结构长度》表 7  法兰连接闸阀结构长度，参考公称设计参数确定公称压力PN=25MPa，公称通径DN=500mm的楔式闸阀结构长度为1321mm。

阀体与管道采用法兰连接，根据阀门的公称压力与公称通径查 GB 9113.4-88，选取凸面整体钢制法兰。材料为Q345R标准号GB713，其结构及尺寸查P36~37图8.2.1、表8.2.1-1得：

3.1.5 结构设计与计算

1 阀座密封面的设计与计算

1）阀座密封面内径和宽度的选取

阀座密封面内径，对于堆焊的密封面，由于堆焊工艺的要求，一般取比内径大4~5mm；对于非堆焊的密封面，去与阀座内径相等。本设计属于堆焊，故取阀座密封面内径D=300+5=305mm。

阀座密封面的宽度一般取公称通经的~，并且随着公称通经的增大，密封面宽度与工程通径之比逐渐减小。除了采用如钴铬钨硬质合金等较好的材料密封面宽度取较小之外，一般阀座密封面宽度最好不小于5mm。故取阀座密封面宽度=10mm。

由JB 5211-2008-T《阀门零部件 闸阀阀座》确定的阀座结构如下：

图3-1-2 阀座