機械球閥的設(shè)計管理知識

1、球閥的設(shè)計摘要：常常用球閥來作為開斷液體的裝置，它可以迅速而輕松的操作，而且在開通時只有很小的液體阻力。本球閥的設(shè)計在操作球閥時，向軸頭施加轉(zhuǎn)矩，由一個扁方頭插入球上的長槽內(nèi)轉(zhuǎn)到。扁方頭和槽之間縫隙很小，而長度方向的縫隙很大。這樣，可以使球閥在關(guān)斷時不發(fā)生向下的滑動，流體壓力將均勻地形成密封；定位銷和限位盤在開和關(guān)的位置形成操作定位；本球閥將傳統(tǒng)的密封閥座改為彈性密封閥座，彈性密封閥座球閥的啟閉力矩很小, 只有相同通徑傳統(tǒng)球閥啟閉力矩的1/51/ 4 , 操作輕便, 省力省時，確保密封。采用扁頭閥桿，與手柄的連接不會錯位，從而保證手柄指示的開關(guān)狀態(tài)與閥一致辭。閥桿為下裝式，防止受壓飛出，同時可

2、在火災(zāi)后，與閥體形成金屬接觸，確保閥桿密封。 前言：球閥問世于20世紀50年代，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷改進，在短短的40年時間里，已迅速發(fā)展成為一種主要的閥類。在西方工業(yè)發(fā)達的國家，球閥的使用正在逐年不斷的上升，在我國，球閥被廣泛的應(yīng)用在石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥、水利、電力、市政、鋼鐵等行業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位。球閥以其眾所周知的特點，廣泛應(yīng)用于各種管路.系統(tǒng)的快速切斷、改變介質(zhì)流向和自動控制，可采用手動、電動或氣動等驅(qū)動方式.國產(chǎn)球閥不僅結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，而且在一定的公稱通徑范圍內(nèi)體積小、重量輕、材料耗用少、安裝尺寸小，驅(qū)動力矩也小，操作

3、簡便，易于實現(xiàn)快速啟閉，已經(jīng)成近十幾年來發(fā)展最快的閥門品種之一。工作原理及特點：球閥它具有旋轉(zhuǎn)90度的動作，旋塞體為球體，有圓形通孔或通道通過其軸線。球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質(zhì)的流動方向，它只需要用旋轉(zhuǎn)90度的操作和很小的轉(zhuǎn)動力矩就能關(guān)閉嚴密。球閥最適宜做開關(guān)、切斷閥使用，但近來的發(fā)展已將球閥設(shè)計成使它具有節(jié)流和控制流量之用，如V型球閥。本球閥將傳統(tǒng)的密封閥座改為彈性密封閥座，彈性密封閥座球閥的啟閉力矩很小, 只有相同通徑傳統(tǒng)球閥啟閉力矩的1/51/ 4 , 操作輕便, 省力省時，確保密封。球閥的主要特點是流體阻力小，其阻力系數(shù)于同長度管段相等。機構(gòu)簡單、體積小、重量輕。緊密可

4、靠，密封材料廣泛使用塑料材料，密封性好，在真空中也廣泛使用。操作方便，關(guān)閉迅速，從全開到全關(guān)只需旋轉(zhuǎn)900 ，便于遠程控制。維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便在全開或全閉時，球體和閥座的密封面于介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。由于球閥在啟閉過程中有擦拭性，所以可用于帶懸浮固體顆粒的介質(zhì)中。溶劑、酸和天然氣等一般工作介質(zhì)，而且還適用于工作條件惡劣的介質(zhì)，如氧氣、過氧化氫、甲烷和乙烯等，在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。設(shè)計簡述：1. 對閥門結(jié)構(gòu)的確定:一般如果壓力不高,DN150時,可優(yōu)先采用浮

5、動式結(jié)構(gòu),其優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單如果浮動球式結(jié)構(gòu)滿足不了需要時,應(yīng)采用固定式結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)型式(如半球、撐開式)2. 對密封的材料的確定為了獲得密封，在球閥和閥座的接觸表面上，應(yīng)有足夠高的密封比壓，但不得超過閥座材料的許用比壓。球體通常應(yīng)有正確的幾何形狀和低的表面粗糙度值。按h6和h7精度制造球體，其表面粗糙度值不大于Ra0.4,為了提高球體表面硬度和 耐磨性，對球體表面應(yīng)進行硬化處理。密封閥座可用塑料制，并應(yīng)保證緊密貼合，不得損壞球體的密封面。同時，材料應(yīng)有足夠的強度，以便能承受高的密封比壓。由于球閥的使用受溫度的影響很大,因此,密封的材料的選定很關(guān)鍵： 對使用溫度300時,密封面材料可選擇塑料

6、類材料(如聚四氟乙烯、增強聚四氟乙烯、尼龍、對位聚苯) 當使用溫度超過300.或者介質(zhì)代顆粒狀時,密封面材料應(yīng)選金屬密封。3對球閥使用要求的確定 球體的通道應(yīng)是圓形的，球閥全開時應(yīng)保證球體通道與閥體通道在同一軸線上。球體材料的抗腐蝕性應(yīng)不低于閥體材料。主要確定,球閥是否具有防火.防靜電要求4對閥體型式確定由于球閥公稱通徑適用的范圍很廣,其閥體型式也較為多樣,一般分為以下三種： 整體式閥體一般用于DN50的小通徑閥門,此時,其材料多用棒材或厚壁管材直接加工擊來,而對口徑較大時,多采用二體式、三體式或全焊接結(jié)構(gòu) 二體式結(jié)構(gòu)由左右不對稱的二個閥體組成，多采用鑄造工藝方法 三體式結(jié)構(gòu)由主閥體和左右對稱

7、的二個閥體組成,可采用鑄造或鍛造工藝方法5閥門通道數(shù)量(直通、三通、四通)6、開關(guān)無誤的手柄：采用扁頭閥桿，與手柄的連接不會錯位，從而保證手柄指示的開關(guān)狀態(tài)與閥一致辭。 7、鎖緊裝置：為防止閥門開關(guān)誤操作，在閥門全開、全關(guān)位置有鎖定孔，確保閥門處于正確的位置。 8、閥桿防飛結(jié)構(gòu)：閥桿為下裝式，防止受壓飛出，同時可在火災(zāi)后，與閥體形成金屬接觸，確保閥桿密封。9選擇彈性元件的形式 普通球閥啟閉力矩大, 密封面容易劃傷,因此將傳統(tǒng)的密封閥座改為彈性密封閥座。圖1適用于DN650mm 球閥, 圖2 適用于DN 65mm球閥。彈性密封閥座球閥的啟閉力矩很小, 只有相同通徑傳統(tǒng)球閥啟閉力矩的1/51/ 4

8、 , 操作輕便, 省力省時。當介質(zhì)壓力比較高時, 球體在介質(zhì)壓力的作用下, 獲得了所需要的密封比壓。當介質(zhì)壓力比較低時,則球體在介質(zhì)壓力和彈簧預(yù)壓縮所產(chǎn)生的彈力的雙重作用下, 同樣獲得了密封所需要的密封比壓, 因此不管介質(zhì)壓力是高或低,還是大幅度波動,都能確保密封。而普通浮動球閥, 當介質(zhì)壓力比較低時, 往往無法實現(xiàn)密封, 產(chǎn)生滲漏。安裝：1）取掉法蘭端兩邊的保護蓋，在閥完全打開的狀態(tài)下進行沖洗清潔。 2）安裝前應(yīng)按規(guī)定的信號（電或氣）進行整機測試（防止因運輸產(chǎn)生振動影響使用性能），合格后方可上線安裝（接線按電動執(zhí)行機構(gòu)線路圖）。 3）準備與管道連接前，須沖洗和清除干凈管道中殘存的雜質(zhì)（這些物

9、質(zhì)可能會損壞閥座和球）。 4）在安裝期間，請不要用閥的執(zhí)行機構(gòu)部分作為起重的吊裝點，以避免損壞執(zhí)行機構(gòu)及附件。 5）本類閥應(yīng)安裝在管道的水平方向或垂直方向。 6）安裝點附近的管道不可有低垂或者承受外力的現(xiàn)象，可以用管道支架或者支撐物來消除管線的偏離。 7）與管道連接后，請用規(guī)定的扭矩交叉鎖緊法蘭連接螺栓。使用操作和維修：1）操作前須確認管路和閥已被沖洗過。 2）閥的操作按執(zhí)行機構(gòu)輸入信號大小帶動閥桿旋轉(zhuǎn)完成：正向旋轉(zhuǎn)1/4圈（90°）時，閥關(guān)斷。反向旋轉(zhuǎn)1/4圈（90°）時，閥開啟。 3）當執(zhí)行機構(gòu)方向指示箭頭與管線平行時，閥門為開啟狀態(tài)；指示箭頭與管線垂直時，閥門為關(guān)閉狀

10、態(tài)。小結(jié)：本裝置整體結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，本球閥的設(shè)計在操作球閥時，向軸頭施加轉(zhuǎn)矩，由一個扁方頭插入球上的長槽內(nèi)轉(zhuǎn)到。扁方頭和槽之間縫隙很小，而長度方向的縫隙很大。這樣，可以使球閥在關(guān)斷時不發(fā)生向下的滑動，流體壓力將均勻地形成密封；定位銷和限位盤在開和關(guān)的位置形成操作定位；本球閥將傳統(tǒng)的密封閥座改為彈性密封閥座，彈性密封閥座球閥的啟閉力矩很小, 只有相同通徑傳統(tǒng)球閥啟閉力矩的1/51/ 4 , 操作輕便, 省力省時，確保密封。采用扁頭閥桿，與手柄的連接不會錯位，從而保證手柄指示的開關(guān)狀態(tài)與閥一致辭。閥桿為下裝式，防止受壓飛出，同時可在火災(zāi)后，與閥體形成金屬接觸，確保閥桿密封。球體與閥座是硬密封所以密封

11、圈不會因高溫而融化，可以在高溫的工作條件下適用。閥桿設(shè)計成在工作環(huán)境中拆去填料壓蓋閥桿不會飛出的結(jié)構(gòu)，消除了填料壓蓋松開而飛出的事故隱患；采用防靜電裝置，適用于輸送石油、天然氣、煤氣的管線?？偨Y(jié)：閥門是石油、化工、電站、長輸管線、宇航以及海洋采油等國民經(jīng)濟各部門不可缺少的流體控制設(shè)備。上述的發(fā)展和需要，推動了閥門工業(yè)的發(fā)展。近年來，在滿足各方面高參數(shù)新要求的同時，對閥門的結(jié)構(gòu)、材料和生產(chǎn)工藝等方面，對如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以密切關(guān)注。在各種閥門中，球閥的流動阻力最小，全徑球閥打開時，球體通道、閥體通道和連接管徑相等并成一直徑，介質(zhì)幾乎可以毫無損失的流過。球閥是用帶有圓形

12、通孔的球體作為啟閉件，在閥桿驅(qū)動下球體圍繞閥桿中心作090度旋轉(zhuǎn)，完成啟閉功能；具有結(jié)構(gòu)緊湊開關(guān)迅速的特點，轉(zhuǎn)動90度，即可關(guān)閉閥門，切斷管路介質(zhì)；球體通道直徑與管路直徑相同，流阻小，流通能力大；閥桿為下裝式，杜絕了閥桿穿出的事故發(fā)生，保證了使用安全。體會 通過這次球閥的設(shè)計，很好的與課本上的知識結(jié)合起來，對課本上的內(nèi)容又鞏固了一遍，也搞懂了好多以前不懂的知識，并且通過查閱資料，鍛煉了自己的動手的能力，不僅是學到了一件產(chǎn)品的設(shè)計的步驟，注意事項等，最重要的是了解到了閥門在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用，特別是球閥的發(fā)展，應(yīng)用以及深遠的意義。參考文獻機械原理第七版 高等教育出版社 主編 孫恒 陳作模 機械設(shè)計第八版 高等教育出版社 主編 濮良貴 紀名剛機械設(shè)計學第三版 機械工業(yè)出版社 主編 高志 陳祝林 材料力學第四版 高等教育出版社 主編 劉宏文精品資料網(wǎng)（http:/）成立于2004年，專注于企業(yè)管