球阀的设计与计算.docx

球阀的设计与计1 一、球阀的设计 1.1设计输入 即设计任务书。应明确阀门的具体参数（公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等,）使 用的条件和要求（如室内或室外安装、启闭频率等）及相关执行的标准（产品的设计与制造、结构 长度、连接型式、产品的检验与试验等） 1.2确定阀门的主体材料和密封圈材料 1.3确定阀门承压件的制造工艺方法 1.4确定阀门的总体结构型式 对阀门结构的确定： 一般如果压力不高,DNW150时，可优先采用浮动式结构,其优点是:结构简单 如果浮动球式结构满足不了需要时，应采用固定式结构或其它结构型式（如半球、撑开式…） 对密封的材料的确定 由于球阀的使用受温度的影响很大，因此，密封的材料的选定很关键： 对使用温度W300°C时，密封面材料可选择塑料类材料（如聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯、尼 龙、对位聚苯） 当使用温度超过300C.或者介质代颗粒状时，密封面材料应选金属密封。 对球阀使用要求的确定 主要确定，球阀是否具有防火.防静电要求 对阀体型式确定 由于球阀公称通径适用的范围很广，其阀体型式也较为多样,一般分为以下三种： 整体式阀体 一般用于DNW50的小通径阀门，此时，其材料多用棒材或厚壁管材直接加工击来，而对 口径较大时,多采用二体式、三体式或全焊接结构 二体式结构由左右不对称的二个阀体组成，多采用铸造工艺方法 三体式结构由主阀体和左右对称的二个阀体组成可采用铸造或锻造工艺方法 阀门通道数量（直通、三通、四通…） 选择弹性元件的形式 1.5确定阀门的结构长度和连接尺寸 1.6确定球体通道直径d 球体通道直径应根据阀门在管道系统中的用途和性质决定，并要符合相关的设计标准或用户要 求。 球体通道直径分为不缩径和缩径二种： 不缩径：d等于相关标准规定的阀体通道直径 缩径：一般d=0.78相关标准规定的阀体通道直径，此时，其过渡段最好设计为锥角过渡，以确 保流阻不会增大。 1.7确定球体直径 球体半径一般按R= （0.75?0.95）d计算 对小口径R取相对大值，反之取较小值 为了保证球体表面能完全覆盖阀座密封面，选定球径后，须按下式校核 D . = JD； + d2 （mm），应满足D D^.^ 式中：D .：球体最小计算直径（mm）, D2 :阀座接触面外径（mm）, d：球径通道孔直径（mm） D：球体实际直径（mm） 二、球阀的计算 2.1壁厚的确定 见闸阀相应的计算 2.2球体与阀座之间比压的计算 应满足q q [q] MF 式中：qMF：密封面上的必须比压（MPa） 可根据工作压力来计算，qMF =1.2尸（适用于中低压通径不大场合） 由试验得出的经验公式计算： q = m（空） qMF 邮 3 式中：m:与流体性质有关的系数 对常温液体：m=1 对常温油品和空气、蒸汽以及高于100°C的液体：m=1.4 对氢、氮及密封要求高的介质：m=1.8 a, c：与密封面材料有关的系数，见表所示 密封面材料 a c 钢、硬质合金 3.5 1 聚四氟乙烯、尼龙 1.8 0.9 铜、铸铁 3.0 1 中硬橡胶 0.4 0.6 软橡胶 0.3 0.4 P :流体的工作压力（MPa），设计给定 b :密封面在垂直于流体流动方向上的投影宽度 b=t?COS中 （mm） t :密封面宽度（mm）,设计给定 9 :密封面法向与流道中心线的夹角 q :球阀密封比压（MPa） 对浮动球阀：（见图示） __ I A q =（ DM Dmn）P 4（DMW - DMN） 式中：Dmw :阀座密封面外径（mm）设计给定 Dmn :阀座密封面内径（mm）设计给定 P :介质工作压力（MPa） 对进口密封的固定球阀（见图示） 进口密封固定球球阀结构 _ P(DJh 0.6D： - 0.4D;) 8Rh cos 中 式中：Djh：进口密封座导向外径（mm）设计给定 R： 球体半径（mm） 设计给定 h： 密封面接触的宽度在水平方向的投影（mm） h = l -l2 1 式中12，l：:球体中心至密封面的距离（mm）见图示 其它密封球阀，略 [q]：密封面材料的许用比压[MPa] 查下表 密封面材料的许用比压[q] 密封面材料 材料硬度 [q] [MPa] 密封面 间无 滑动 密封面 间有 滑动 黄铜 CuZn40Pb2, CuZn38Mn2Pb2, CuZn38 HB 80?95 80 20 CuZn16Si4 HB 95?110 100 25 青铜 CuAL10Fe3 HBN110 80 25 CuAL10Fe3Mn2, CuAL9Fe4Ni4Mn2 HB 120?170 100 35 奥氏体 不绣钢 1Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni12Mo2Ti HB 140?170 150 40 马氏体 不绣钢 2Cr13、 3