三偏心金属硬密封蝶阀设计.ppt

Page ? * 三偏心金属硬密封蝶阀设计 环球阀门集团有限公司 研发部 谷成明 2012/10/08 蝶阀先后经历了从中线型向单偏心、双偏心和三偏心的演变。三偏心蝶阀结构简单、体积小、质量轻，仅由少数几个部件组成，操作简单，其结构原理适合制作大口径阀门，同时具有良好的流量控制特性，因此在石油化工、冶金炼钢、水处理、电力等行业中的得到了广泛的应用。 虽然三偏心蝶阀结构简单、部件也不多、也有很多可供参考的设计资料。但设计过程并不简单，其三个偏心及阀杆直径的设计就足以将设计过程变的非常复杂。且相关参考书籍和资料显示，关于蝶阀设计验证的理论大都还只是停留在1976年的沈阳阀门研究所出版的《阀门设计手册》水平上而已。这对于产品的设计校核是远远不够的。尤其是随着工艺设备的发展和自动化水平的提高，对蝶阀的使用寿命、零件材质、产品的密封可靠性和产品的安全性等指标都有了更高的要求。 因此三偏心金属硬密封蝶阀的设计优化就显得极为重要了。 一.引言 二.产品图纸设计流程 三.设计工具 3.1 二维制图软件：CAXA 2007用于方案设计， SolidWorks 2010用于三维模型以及工程图绘制，随着三维模型参数的修改SolidWorks 2010能够自动变更工程图中的图形和尺寸； 3.2 辅助设计工具：exl版设计计算书。在陆培文主编的《阀门设计计算手册》蝶阀典型计算项目的基础上，修改并添加一些必要的校核内容，通过exl的函数功能编写自动计算的校核公式，并设置合格条件，使得并大大节约了原来的手工计算时间。为零部件的各个参数给出理论依据。经验数据库是将已开发阀门部件的关键参数按型号分别列出，可直接对比和查询不同型号间的参数差异。为系列化开发以及新产品设计提供直观、便捷的查询通道。 3.3 三维造型软件： SolidWorks 2010应用最为广泛的高效、强大的三维CAD解决方案之一。 3.4 有限元分析软件： Simulation /Flow Simulation。即著名的FEA软件COSMOSWorks，以插件形式集成在SolidWorks 2010。易学易用、简洁直观，普通PC即可运行，无需专业的有限元经验。普通工程师即可进行工程分析，迅速得到分析结果，从而最大限度地缩短设计周期，降低测试成本。 四.设计输入（部分举例） 产品设计与制造标准：API 609-2009、JB/T 8527-1997、EN 593-2004； 产品压力温度等级标准：ASTM B16.34-2009、GBT 9124-2000、EN 12516-2005； 法兰尺寸标准：ASME B16.5-2009、ASME B16.47-2006、GB/T 9113-2000、SANS 1123 -2007、EN 1092 1-2005； 结构长度标准： API 609-2009 、GB/T 12221-2005、EN 558 1-1996； 检验与试验标准：API 598-2009、GB/T 13927-2008、ISO 5208-1993、EN 12226 1-2003； 其他相关标准：原材料及检验标准、涂装及包装标准、国家安全法律法规、设计参考资料等； 客户要求：产品数据表、产品样图（设计方案）、蜗轮方向示意图、QCP质量计划相关要求。 五.设计过程及设计要点（编制文件） 5.1 三偏心金属硬密封蝶阀定义 ① 蝶板围绕阀杆旋转90°达到启闭和调节的效果，在管道上起切断和节流作用； ②阀门密封副为金属或金属层叠材料； ③ 密封副结构为三偏心金属硬密封。 密封面中心和阀瓣回转中心偏移形成第1个偏心(轴向偏心)；阀门流道中心和阀瓣回转中心偏移形成第2个偏心(径向偏心)；第3个偏心是密封面角度偏心（斜置圆锥）。 见图A 图A 1.壁厚 2.密封比压 3.阀杆扭矩 5.填料密封比压 6.阀杆销孔截面抗扭 7.轴承承载压力 8.蝶板强度 Simulation 9.密封圈强度挠度 10.键的挤压和剪切 11.阀杆键 槽截面抗扭 12.防转销剪切 14.防转销剪切 13.螺栓强度 15.中法兰强度 16.螺钉强度 17.密封圈压板强度 18.螺钉强度 19.下端盖强度 20.支架强度 21.填料压盖强度 22.驱动装 置扭矩校核 23.地脚强度 Simulation 5.2 三偏心蝶阀设计控制点 24. 阀瓣流阻模拟 Flow Simulation Simulation 4.密封副动作干涉模拟 Simulation 图B 5.3 设计过程 5.3.1 按照执行标准和产品使用工况确定产品材料配置。其中密封副和阀杆材质对产品各个方面都有着极大的影响。以下简要说明其互相作用关系。 密封副材质的许用比压跟阀门扭矩有极大的反比关系： ①材质的许用比压越小(强度较小)，设计的密封