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双闸板耐磨气锁出料阀的设计

来源: 上海阀门 时间: 2012-05-04 点击: 4,110

1.概述

目前广泛用于火电厂除灰系统中的排渣阀磨损破坏现象频频发生,磨损破坏最严重的部位是阀体槽及密封面。为了改善其耐磨性能,延长其使用寿命,现设计开发出一种新型的双闸板耐磨气锁出料阀。其阀体由主、副阀体组成,闸板采用双闸板对称结构,密封面采用热喷涂工艺,喷涂硬质镍基合金。该产品采用新技术、新工艺、新材料后,已试制成功并大量投入使用。新型的出料阀闸板表面硬度和耐磨性增强,克服了传统排渣闸阀、浆渣刀闸阀密封面易冲蚀、使用寿命短的致命缺陷,较传统排渣闸阀、浆渣刀闸阀使用寿命提高2~3倍,是一种具有较高的社会价值、经济耐用的新产品。

2.用途

双闸板耐磨气锁出料阀用于火力发电厂、水力除灰系统、煤矿水力采煤、煤浆提升系统、选煤厂的尾矿输送系统以及水利排淤工程等方面,也可用于相同工况有磨损的水汽、粉尘等介质的管路上作带压启闭装置。本产品主要针对上述使用特性颗粒浆体输送需要而设计的,结构新颖、设计合理,具有启闭灵活、耐磨、使用寿命长的特点。

3.结构及工作原理

双闸板耐磨气锁出料阀由主阀体、副阀体、闸板、阀板支承、活塞杆、蝶簧、阀杆螺母、气缸等零件组成,内部闸板的设计采用独特的对称布置方式(见图1),工作面与密封面相对独立。阀板与密封座贴合紧密,密封面不卡灰,密封性好。阀门密封面采用喷涂耐磨硬质镍基合金。双闸板用一组碟簧组合在一起,在弹簧力的作用下闸板和阀体密封面紧密接触,而又不会造成卡死现象,闸板具有擦拭作用可以清除阀体上的脏物。同时又可以清除管道内的脏物。阀盖采用特殊的凹槽加堆焊处理工艺,耐磨性好,使用寿命更长。采用气动驱动方式,启闭灵活。

在气动装置的驱动下闸板可自行开启和关闭阀门,丁字型闸板座采用特殊结构,闸板上下动作时可使闸板产生偏心力矩,使闸板上下运动的同时沿中心转动,使闸板圆周均承受物料的冲击和磨损,避免了闸板在长期运行过程中产生局部磨损,使其寿命大大延长。双闸板在碟簧静压下能保证两面密封不渗漏,当闸板的一面有压力时,另一面通过弹簧的作用能和密封座更紧密的接触,以达到彻底密封的效果。

4.性能

双闸板耐磨气锁出料阀的密封面为一个园板(见图2),而且当闸板与阀体密封面接触时,双闸板内的一组碟簧向外张开,使阀体与闸板的密封面充分的接触,有效地解决了阀门在启闭过程中介质对阀体的冲刷和局部的磨损问题,延长了阀门的使用寿命。

该阀门采用美国阿姆斯琼技术,可双向密封、闸板阀体密封采用热喷涂耐磨硬质镍基合金并研磨。

该阀门密封性能优良,正确安装无卡灰结灰现象,工作稳定,启闭受力小。

5.装配要求

双闸板耐磨气锁出料阀装配时,所有部件应用煤油清洗,先将主、副阀体装配好,再将双闸板和阀杆装入阀体内,然后装上阀盖以及填料压盖,最后装上气动驱动装置。

6.设计计算(以DNl00 PNl0为例)

6.1 碟簧的计算

碟簧的设计计算(参考《机械设计手册》第四卷弹簧)

根据要求设计一对合弹簧组:静载荷作用,弹簧力为7854N,碟簧的总变形量为∑f=2mm,导杆直径不得超过22mm。

计算数据:(蝶簧参数)

D(mm) d(mm) δ(mm) h0(mm) H(mm) Ff=0.75h0
F(N) σⅡ σⅢ
45 22.4 2.5 1 3.5 7737 1294  

D——蝶簧外径;d——蝶簧内径;δ——蝶簧厚度;h0——极限行程; H——自由高度;

计算如下:

采用对合碟簧组

根据《机械设计手册》中表30.5—3,用插入法查得

由式(30.5—2b)计算得(单片碟簧的载荷计算公式)

由《机械设计手册》第5卷图30.5—4查得f/h0=0.75于是

根据总变形量∑f=2mm求对合片数

对合弹簧的总自由高度

碟簧的外张力足以应大于介质的压力

介质的压力计算如下

式中:D——碟形弹簧外径(mm);

d——碟形弹簧内径(mm);

δ——碟形弹簧厚度(mm);

h0——碟形弹簧的极限行程(mm)。

6.2 气缸直径的确定

气缸的作用力必须克服碟簧施与两密封面的摩擦力和密封面的密封力。

碟簧施与两密封面的摩擦力Ff

式中:FN——碟簧的工作载荷;

μ——密封面的摩擦系数;

n——碟簧片数。

密封面的密封力QMJ

式中:DMN——密封面直径(mm);

bMN——密封面宽度(mm);

P——公称压力(MPa)。

气缸推力F推力

式中:P——气源压力(MPa);

R——气缸半径(mm);

r——活塞杆半径(mm)。

F推力>Ff+QM

按上公式计算如下:

(1)碟簧施与两密封面的摩擦力

按碟簧工作载荷FN计算,取密封面μ=0.3

(2)密封面的密封力MMJ

(3)气缸的推力F推力(取活塞杆直径为Φ28mm)气源压力为0.6MPa)

将此数据代人公式F推力>Ff+QM)

气缸直径圆整Φ=220mm。

7.结语

双闸板耐磨气锁出料阀设计的关键在碟簧和气缸的设计,计算确定合理的技术参数,此阀门由于密封面采用了先进的等离子喷焊新技术和新工艺,阀门性能优良,无卡灰结灰现象,耐磨损、耐腐蚀,使用寿命长,工作稳定,广泛应用于火电厂除灰系统中的排渣工况。在其他行业如:水力除灰系统、煤矿水力采煤、煤浆提升系统中具有广泛适用性。

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