超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

從實(shí)際分析，超低溫球閥展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，具有應(yīng)用前景。本文深入工作實(shí)踐，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了相關(guān)設(shè)計(jì)思路與對(duì)策。希望有效的設(shè)計(jì)分析能夠優(yōu)化超低溫球閥的性能，從而促使其提高應(yīng)用質(zhì)量。本實(shí)用新型公開(kāi)了一種超低溫球閥,包括閥體,球體,中間閥體,閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu).所述閥體具有進(jìn)口和出口,所述中間閥體內(nèi)部設(shè)有空腔,所述球體設(shè)置于中間閥體的空腔內(nèi),所述球體與球體固定座相互接觸.所述閥桿的一端與球體連接,閥桿的另一端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接,所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)閥桿帶動(dòng)球體旋轉(zhuǎn).所述閥體的進(jìn)口與球體之間設(shè)有進(jìn)口閥座,在進(jìn)口閥座的左側(cè)設(shè)置有閥座密封圈;所述閥體的出口與球體之間設(shè)有出口閥座,在出口閥座的右側(cè)設(shè)置有第二閥座密封圈.本實(shí)用新型公開(kāi)的超低溫球閥,具有強(qiáng)度高,閥桿密封可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,使用壽命長(zhǎng)并且具有防火功能等特點(diǎn).

關(guān)鍵詞：超低溫球閥；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；球桿一體化

1超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案引言
新時(shí)期，隨著技術(shù)發(fā)展，為了有效的研究超低溫球閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要結(jié)合工作實(shí)際，有效的總結(jié)其設(shè)計(jì)方案，從而才能提高設(shè)計(jì)水平，進(jìn)一步保證超低溫球閥的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)本文的進(jìn)一步分析，旨在提高認(rèn)識(shí)，從而為相關(guān)工作人員提供有效技術(shù)參考。
2超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案超低溫球閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的
對(duì)于球閥的開(kāi)關(guān)閥門來(lái)說(shuō)，是一個(gè)帶有圓形通道的球體，該球體與通道中軸線環(huán)繞垂直，對(duì)通道的開(kāi)關(guān)和介質(zhì)的流量進(jìn)行控制。球閥的開(kāi)關(guān)閥門屬于固定的狀態(tài)，即使產(chǎn)生外界壓力，也不會(huì)發(fā)生位移的移動(dòng)。球閥整體是由閥體、閥蓋、滴水板、支架、閥桿以及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。對(duì)超低溫球閥進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)中，主要是將一體式結(jié)構(gòu)與二片式和三片式結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，達(dá)到降低球閥泄漏點(diǎn)的目的。

低溫閥門
ASME/ANSI B16.34法蘭,螺紋和焊接端連接的閥門
ASME/ANSI B16.10閥門的面至面和端至端尺寸
ASME/ANSI B16.5管法蘭和法蘭管件
API 600石油天然氣用螺栓連接閥蓋楔式閘閥
API 598閥門的檢查我和試驗(yàn)
ASTM A182高溫設(shè)備用鍛制或軋制的合金鋼管法蘭、鍛制管件、閥門及零件
ASTM A351容壓零件用奧氏體及奧氏體鐵素體鑄鐵的技術(shù)規(guī)范
3超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案閥蓋設(shè)計(jì)
在對(duì)閥蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)閥腔內(nèi)流體的溫度進(jìn)行重視，所以可以選擇加長(zhǎng)的閥蓋結(jié)構(gòu)，這樣可以使閥門控制裝置和填料安裝的位置與低溫區(qū)之間的距離拉開(kāi)，不但可以保證閥門填料工作在適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，降低低溫霜凍對(duì)填料的影響，保證閥桿以及其他部件的正常運(yùn)行外，還有效避免了低溫介質(zhì)對(duì)操作球閥的工作人員造成冷灼傷。
在加長(zhǎng)閥蓋結(jié)構(gòu)中，為了有效節(jié)約成本的支出，在緊固螺栓時(shí)可以不對(duì)保護(hù)層進(jìn)行破壞。在確定加長(zhǎng)閥長(zhǎng)度時(shí)，要根據(jù)材料的導(dǎo)熱、散熱面積等因素的影響進(jìn)行確定，一般來(lái)說(shuō)，加長(zhǎng)閥長(zhǎng)度設(shè)計(jì)會(huì)按照美國(guó)MSSSP-134的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。在加長(zhǎng)閥蓋上都會(huì)設(shè)置滴水板，其作用是避免冷凝水滴入保溫層中，保證螺栓等配件的質(zhì)量，滴水板設(shè)置在加長(zhǎng)閥蓋之上，由此可以看出保溫介質(zhì)在球閥保溫中占據(jù)著重要的位置。

4超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案泄壓部件及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一些介質(zhì)在高溫汽化后，體積會(huì)膨脹，若此時(shí)閥門關(guān)閉，則腔體內(nèi)壓力會(huì)急劇升高，不僅會(huì)破壞球閥各個(gè)部件的功能，還會(huì)造成閥門失效，影響整個(gè)輸送線的正常運(yùn)行。因此，一定要在閥門端口處安裝泄壓部件。通常泄壓部件的設(shè)計(jì)采用泄壓孔形式，確保腔體和管道端口的正常連通。密封結(jié)構(gòu)決定了整個(gè)閥門的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，是整個(gè)球閥的核心部分，一般包含閥桿密封和閥座密封兩個(gè)部件

5超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案防火及防靜電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如果溫度或者壓力等因素發(fā)生急劇變化后，會(huì)使介質(zhì)發(fā)生滲漏的情況，導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，因此在對(duì)球閥進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要重視防火和防靜電結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，在球閥中進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，都是在閥蓋和閥體鏈接的位置設(shè)計(jì)一個(gè)密封的結(jié)構(gòu)，可以選擇柔性介質(zhì)的纏繞墊片和唇式密封圈的雙通道設(shè)計(jì)，同樣，閥桿位置的密封也要選擇這樣的介質(zhì)進(jìn)行多結(jié)構(gòu)的組合，從而發(fā)揮出防火的作用。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，可以有效防止密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)融化失效的情況。還可以選擇非金屬密封墊和金屬閥座結(jié)合的方式，進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法可以對(duì)傳輸介質(zhì)內(nèi)漏情況進(jìn)行防止，保證閥門不被破壞，但是這種設(shè)計(jì)方法也存在一定的弊端，就是使用成本較高。超低溫球閥具有一定的特殊性，所以在進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照API6FA或者API607防火安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行執(zhí)行。在對(duì)超低溫球閥的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，因?yàn)槌蜏厍蜷y的PCTFE材料具有靜電聚集的作用，很容易出現(xiàn)靜電火花，加上超低溫所運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)大多屬于易燃易爆品，因此要對(duì)球閥進(jìn)行防靜電結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，會(huì)在閥桿接觸的位置上設(shè)置一個(gè)彈簧和鋼球，這樣可以使球體不產(chǎn)生靜電，在12V直流電壓下，閥蓋與閥桿以及閥蓋與球體之間的電阻要小于10Ω。

6超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)閥桿和垂線成30o角時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)閥門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了在全開(kāi)以及全畢狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)超低溫球閥的自由鎖定，齒輪驅(qū)動(dòng)以及執(zhí)行器等手動(dòng)球閥裝置都應(yīng)該設(shè)置鎖定器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅可以在惡劣條件下維持操作，還可以實(shí)現(xiàn)在線維修、更換等操作，為超低溫球閥的可持續(xù)利用提供了便捷。閥桿與閥體一體化設(shè)計(jì)對(duì)于傳統(tǒng)球閥來(lái)說(shuō)，閥桿和球體是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部件，通過(guò)多種密封技術(shù)以及對(duì)其的優(yōu)化措施，往往由于應(yīng)力分布不均，導(dǎo)致接口不能完美銜接在一起，還會(huì)出現(xiàn)硬化層脫落的情況。因此，對(duì)球閥的閥桿和閥體進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)通過(guò)焊接等工藝將閥桿和球體銜接在一起，選擇焊Ni60噴在銜接處，從而避免表面發(fā)生脫落的情況。在閥桿和閥體一體化設(shè)計(jì)中，要加強(qiáng)對(duì)材料的重視，閥桿的材料可以選擇17-4PH不銹鋼，這種材質(zhì)具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，在熱處理后具有較高硬度的優(yōu)勢(shì)，而球體的材料可以選擇F304不銹鋼，這種材料有較好的防銹性，并且比較耐高溫，同樣具有較強(qiáng)的抗腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)閥桿和閥體一體化的設(shè)計(jì)，可以有效提高閥門的安全性。

7超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案金屬密封面材料在低溫下冷縮變形的控制
對(duì)于金屬材料(閥體、閥蓋、球體、閥座、閥桿)，零件在粗加工之后精加工之前，采用“深冷處理”的方法，可以消除低溫閥門材料的馬氏體組織相變和材料的收縮變形。通過(guò)實(shí)踐，確定了低溫處理的溫度為－196℃，深冷處理時(shí)間由2h延長(zhǎng)到3h，保證深冷處理充分、均衡。但對(duì)于精密度要求高的密封件，經(jīng)一次深冷處理恢復(fù)到常溫后，再次進(jìn)行深冷處理，消除低溫變形對(duì)閥門密封副尺寸精密度的影響，提高了閥門在低溫工況密封的可靠性。

具體設(shè)計(jì)說(shuō)明:
（1）、加長(zhǎng)閥桿設(shè)計(jì)，超低溫閥門少加長(zhǎng)250mm，以保證填料密封性能。
（2）、閥門材料采用奧氏體不銹鋼，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格熱處理。
（3）、所有零部件在裝配前少進(jìn)行2次深冷處理。
（4）、所有閘門閥桿采用整體鍛造，后熱處理，再加工方式，以確保其力學(xué)性能。閥桿與填料接觸部位進(jìn)行滲氮處理，提高閥桿硬度，然后精磨，表面粗超度達(dá)Ra 0.8微米以上，以保證填料處密封可靠。
（5）、采用明桿、支架設(shè)計(jì)，能在不用拆卸驅(qū)動(dòng)裝置的情況跟換、增加填料。
（6）、所有超低溫閥門（閘、截、止）密封面均采用堆焊STL6#硬質(zhì)合金材料。密封面研磨處理，使其表面粗超度達(dá)到Ra 0.4微米以上,并保證其硬度符合標(biāo)準(zhǔn)。以確保其密封性能。
（7）、所有PI600的要求留有磨損余量，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，其閘板中心應(yīng)比閥座中心高，其值為閥座密封面的2/3。
（8）、所有超低溫截止閥密封面采用錐面密封，以確保其密封性能。
（10）、所有填料采用美國(guó)VOC新型密封技術(shù)，材料選用柔性石墨，保證其密封性能、自潤(rùn)滑性。以達(dá)到密封可靠，開(kāi)啟輕便的效果。 
（11）、閥門的制造采用數(shù)控化加工，保證所有關(guān)鍵零件的統(tǒng)配互換性。閥門出廠前的測(cè)試也都是嚴(yán)格按照BS6364標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，每臺(tái)閥門都有*的出廠序列號(hào)，保證閥門的可追溯性。
（12）、閥門材料嚴(yán)格按照使用要求及參數(shù)表選用，所有零部件材料嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，并提供相應(yīng)材料證書(shū)。

超低溫深冷球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案結(jié)束語(yǔ)：
總之，為了滿足工作需要，超低溫球閥的性能結(jié)構(gòu)也在不斷的優(yōu)化。本文分析了超低溫球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)策，希望能夠不斷優(yōu)化球閥的性能，從而確保超低溫球閥能夠更好地應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，以提高其應(yīng)用價(jià)值。