管線球閥的發展與結構形式

   時間:2014-03-11 12:15:02
管線球閥的發展與結構形式簡介
    德國Borsig的閥門的發展中,除了一般的常規試驗之外,還進行了球體應力、應變測試,閥體彎曲試驗和應力分析,焊接殘餘應力測定,環境艙內低溫下壓力與功能試……
管線球閥的發展與結構形式正文
  

德國Borsig的閥門的發展中,除了一般的常規試驗之外,還進行了球體應力、應變測試,閥體彎曲試驗和應力分析,焊接殘餘應力測定,環境艙內低溫下壓力與功能試驗,扭矩測試等強度分析和附加形式試驗,產品的規格:通徑NPS2?60,壓力等級 Classl50 ?900。

(3)日本公司全焊接球狀管線球閥

日本KITZ公司、久保田鐵工(株)和TIX公司亦積極從事球狀閥體全焊接結構的研究和開發工作, 並且卓有成效和創新,可以以TIX公司產品作為代表來說明日本管線球閥的發展,其產品特徵如下:

①閥體由對稱的兩個左、右鍛造半球體組成,焊縫在中間,採用TIG焊,軸頸的填料箱體與閥體球殼焊接是一縱向焊縫,不同於德國的Borsig公司的橫向焊縫,焊縫處的應力狀態更為合理;

②上、下軸頸填料箱體與球體之間增加一道密封,旨在防止固體顆粒進入驅動軸系統;

③驅動軸與球體採用一個圓柱銷作為驅動軸的鍵,來傳遞轉矩;

④組合密封座的密封環採用PTFE或尼龍,並

用一個可動內環來固定(圖3-26)。

日本的產品(包括KITZ和Tubota)都經過嚴格的形式試驗,這些試驗除了耐壓強度、氣密性和動作試驗之外尚有砂粒磨損試驗,異物嵌入試驗,吹風試驗,外載荷彎曲,拉伸、壓縮試驗,密封脂緊急注射泄漏量測定試驗,長期介質浸漬試驗,配管焊接時溫度分佈的測定等。例如,久保田鐵工(株),Kubaba 公司對於一個ClaSS150, NPS8的閥門,提供彎曲試驗時,在不同內壓和不同外部彎曲載荷下的扭矩變化曲線(圖3-27)。產品在外載荷條件下,閥門的操作力矩沒有發生突變,開關是安全的。

(4)俄羅斯公司全焊接球狀管線球閥

俄羅斯Tyazhpromarmatuva公司亦是一家生產全焊接球形閥體管線球閥的工廠,其產品的外貌如圖3-28 所7K。

(5)義大利Grove公司筒狀閥體管線球閥

在石油、天然氣長輸管線的集輸與分輸站,以及 天然氣加工工業中需要分體式閥體的管線球閥。義大利Gmve公司最早發展了這一產品。按結構可以分為兩段式(two pieces)和三段式(three pieces)閥體結構,如圖3-29和圖3-30所示。

型兩段式閥體主要是用在NPS4以下,壓力等級Classl50?1500級。固定球結構,浮動閥座, 前級進口側密封,后級出口側閥腔壓力超壓泄放,球體表面鏡面拋光,驅動軸與閥體接觸處有一減摩的推力墊,以降低啟閉轉矩。軸頸處兩道?形橡膠密封, 有一個外部的限位機構來限定閥門的“開”和“關” 位置,有一個外部執行器的連接平台可供蝸輪箱或其他動力裝置的安裝。這種固定球的結構,在球體上有兩個軸孔,兩個固定軸精確地插進球孔中,有一對滑動軸承來支撐作用在球體上的介質力,保持球的迴轉中心。由於採用浮動閥座,減少並可控密封環的密封比壓,可以使產品服務於更高的壓力等級至 Classl500級。兩個獨立的對置的浮動閥座,背面各有一個碟形彈簧載入,提供密封必需的初始密封比壓,保證在低壓差條件下的密封性能。兩個閥座可以 沿著流道的軸線方向做微小移動。進口端介質壓力作用在閥座上,使用增強特氟龍材料製造的密封環緊貼球體表面,達到氣泡級無可見泄漏,並滿足DBB功能要求。

B-5型三段式閥體由主閥體和兩個副閥體組成, 用一組螺栓將其連接起來,在主閥體的上部有一個孔,插人填料箱體,並由螺栓連接在閥體上,一塊用以連接執行機構的支板,通過填料箱上預留的通孔, 也用螺栓連接在主閥體上。這種閥體的結構設計,很大程度上削弱了主閥體的強度,最新版本昀樣本,參照中國管線球閥的結構設計,採用焊接閥頸。球體上下有兩個支軸,並有兩塊帶有PTFE塑料軸承的支板支撐,使軸迴轉中心不變。兩塊支板則夾持在左右副閥體的中間,這樣主閥體、副閥體,支板形成一個封座設計的概念一樣。

另外,同樣由於採用彈性體橡膠密封的原因,背部載入的彈簧力,很容易使閥座在很低壓差條件下, 並可獲得可靠的密封。

由於球體上的軸頸被很好地固定在球體的迴轉中心,而且採用低摩擦因數的PTFE塑料軸承,從而獲得低的操作力矩。

主閥體與副閥體之間的防火結構,驅動軸處的防火結構如圖3-33所示,是一個石墨墊。防靜電結構和軸防吹出結構,如圖3-33所示。

為了與全焊接閥體球狀結構相競爭;在這一分體式筒狀閥體的基礎上,將閥體連接螺栓代之以環向焊縫,就變為一隻全焊接筒形閥體管線球閥,它的內部零件球體、閥座、軸都是和分體式筒狀閥體管線球閥通用的。這樣,在管線球閥的發展中形成兩大流派, 一派是球狀全焊接閥體管線球,如美國Cameron,德 國Bosig和Schuck,日本TIX和Tubota。另一派是筒狀閥體管線球閥,有全焊接閥體和分體式閥體兩種形式。除了義大利Grove公司之外,尚有Parer, Nuovo Pignone,美國Velan,捷克MSA等,結構幾乎類同,僅在驅動軸與球體相連接部分,有的採用扁身,有採用方身來傳遞轉矩,筒狀閥體管線球閥的通徑為NPS2?60,壓力等級為Classic?2500。

在管道工業中,某些場合需要可以在線維修的上 裝式管線球閥,它的結構如圖3-34所示。一個鑄造的整體閥體,中間一個帶有兩個軸頸的球體,下軸頸與閥體相配合,中間有一個塑料減摩滑動軸承支撐, 上軸頸與閥門頂部端蓋相配合,中間亦有一個塑料滑動軸承,這樣將球體固定在迴轉中心上,驅動軸與球體通過一個扁身來傳遞轉矩,閥座的結構類同於分體式管線球閥閥座,主要是需要考慮裝配時和在線維修 時能向水平方向兩側移動,以便球體在開啟位置時, 從閥座中取出或者裝入。上裝式管線球閥的通徑為 NPS2?40,壓力等級為Classl50?2500級。


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