單焊縫全焊接球閥的設計與應用
概述
球閥結(jié)構(gòu)簡單,流阻小,密封性能好,使用廣泛,是近年來發(fā)展較快的閥門品種之一。但球閥制造工藝復雜,質(zhì)量重,成本高,特別是大中口徑的球閥。本文介紹一種綜合性能較好的單焊縫全焊接式球閥。
結(jié)構(gòu)特點
目前大中口徑球閥的主要結(jié)構(gòu)有螺栓連接的三體式球閥和焊接連接的三體式球閥等。
螺栓連接
螺栓連接三體式球閥(圖1)在裝配過程中閥體可以多次拆卸,組裝方便,有利于閥座密封圈壓縮余量的調(diào)整,易損件可以更換,從而使閥門生產(chǎn)制造的成品率較高。
但是,螺栓連接三體式球閥的外泄漏點多,在設計時除考慮閥體壁厚必須滿足設計壓力下的強度要求外,還應考慮連接螺栓在設計(或操作)壓力和墊片密封比壓作用下的強度要求及閥體連接法蘭的剛度要求,從而使閥體閥蓋體積增大,造成閥門體積大、質(zhì)量重,原材料成本高發(fā)現(xiàn)閥門加工過程中,閥體的內(nèi)外表面及兩端都需要加工,加工工序繁雜,增加了加工成本。
螺栓連接的三體式球閥
1.球體 2.左閥體 3.主閥體 4.閥桿 5.上固定軸 6.右閥體 7.下轉(zhuǎn)軸
焊接連接
焊接連接三體式球閥(圖2)外泄漏點少,可用于直埋式。
由于焊接連接三體式球閥的圓筒形主閥體與左、右閥體連接法蘭無法減小,所以其體積、質(zhì)量和原材料成本與螺栓連接結(jié)構(gòu)球閥的體積相似。在閥門加工過程中,閥體的內(nèi)外表面及兩端均需要加工,尤其是球體上下固定板的加工精度要求很高,難度大,加工工序繁雜,使加工成本較高。
閥體焊接的兩條焊縫離閥座圈距離較近,焊接時產(chǎn)生的高溫容易傳導至閥座圈位置,使閥座密封圈和O形圈易燒損或變形,而導致閥門內(nèi)漏。另外,焊接使閥門產(chǎn)生的焊接應力,容易使閥體產(chǎn)生變形,當變形導致閥座圈卡塞時,則無法密封。因此三體焊接結(jié)構(gòu)的球閥制造難度大。裝配過程中閥體焊接后不能拆卸,使閥座密封圈壓縮余量無法調(diào)整,密封效果難以控制,使閥門生產(chǎn)制造精度要求高,成品率低。
焊接連接的三體式球閥
1.球體 2.左閥體 3.主閥體 4.閥桿 5.上固定板 6.右閥體 7.焊縫 8.下固定板
新結(jié)構(gòu)
新結(jié)構(gòu)球閥(圖3)閥體采用二半橢圓體焊接式,焊縫在閥體的中間,遠離密封元件。經(jīng)計算分析,新型單焊縫焊接式球閥閥體的壁厚減小13%~35%,整體質(zhì)量較三體式球閥減輕30%~40%。由于橢圓形閥體最大體腔壁厚與其進出口端流道部位的壁厚相近,再考慮流道部位需要機械加工的因素,在實際生產(chǎn)中橢圓形閥體可用同一壁厚進行毛坯的鑄造或鍛壓,不僅使模具簡單化,使毛坯鑄造或鍛壓過程中由于壁厚差引起的局部應力減小,還提高了毛坯鑄造或鍛壓的成品率。
兩個半橢圓形閥體對焊的焊接球閥焊縫距閥座圈較遠,焊接過程中可以控制高溫不能傳導至閥座位置,對O形圈和密封圈熱影響較小,不會使閥座密封圈和O形圈燒壞或變形而導致閥門內(nèi)漏。由于焊縫距離閥座圈較遠,焊接應力導致閥體閥座部位的變形有限,不會導致閥座圈卡塞而無法密封。
新型二體式焊接球閥的焊縫加工精度要求高,需達到一次焊成,避免出現(xiàn)報廢等現(xiàn)象。閥門裝配時,左右閥體焊接后不能拆卸,使閥座密封圈壓縮余量無法調(diào)整。為此對閥座密封圈結(jié)構(gòu)進行了改進(圖4),使閥門的密封效果好,使用壽命長。
新型結(jié)構(gòu)的球閥
1.球體 2.左閥體 3.閥桿 4.上固定軸 5.右閥體 6.焊縫 7.下轉(zhuǎn)軸
密封結(jié)構(gòu)
1.彈簧 2.閥座 3.O形圈 4.密封圈
新型單焊縫球閥體積小,質(zhì)量輕,外形美觀,泄漏點少,節(jié)約原材料,制造成本低,可廣泛應用于石油、天然氣長距離輸送管線,尤其是大中口徑埋地式的長輸管線。
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