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择要:经由过程无限元阐发和实验成果连系,阐发了 API 6A 高磅级暗杆平板闸阀完成阀前密封的手艺难点。

关头词高磅级暗杆闸阀阀前密封

一、媒介

API 6A 暗杆平板闸阀阀前密封道理:在不压力或高压的环境下,经由过程阀座后的波形弹簧供给预紧力,鞭策阀座压向闸板,并与之贴合完成密封,当有压力时,经由过程阀座前后构成的密封比压,产生推力,使阀座向闸板挪动并且贴合在进口端完成密封。

普通环境下,闸板的厚度大于设想计较得出的闸板最小厚度便可,可是因为暗杆平板闸阀闸板中心设想不通孔以拆卸阀杆,致使受压时闸板变形量过大。并且颠末密封实验,这一系列的阀门均在闸板上口呈现了差别水平的泄露。按照几台样机呈现的差别成果,连系其响应闸板的单边厚度,阐发得出,其呈现泄露及泄露的水平都与闸板单边厚度有关,故接纳 COSMOS 无限元阐发与实验相连系的体例来处理这个难点。

二、阐发闸板厚度对受压变形的影响

起首,对闸阀 2-1/16GBN Ⅰ 10MJ 的闸板停止阐发,经由过程无限元阐发得出统一种闸板差别厚度的变形环境:

l)改良前闸板厚度 42mm,闸板单边厚度 7mm,如图 1 所示,图 2 是在10000psi(1psi=6.895kPa)压力下闸板的位移量,密封面最外圈从闸板下口起头逆时针标的目的丈量一周的位移量如图 3。

图 1 革新前闸板
图 1 革新前闸板
图 2 革新前闸板位移量
图 2 革新前闸板位移量
图 3 密封圈一周位移量
图 3 密封圈一周位移量

阐发成果,得出:闸板受压时,闸板上口为变形登基移最大处,最大位移为 0.026mm,闸板摆布两侧为变形登基移最小处,最小位移为 0.011mm 摆布,绝对位移为 0.015mm。

2)改良后闸板厚度 48mm,闸板单边厚度 10mm,在 10000psi 压力下闸板的位移量如图 4,图 5 表现密封面最外圈从闸板下口起头逆时针标的目的丈量一周的位移量。

图 4 革新后闸板位移量
图 4 革新后闸板位移量
图 5 革新后密封面一周位移量
图 5 革新后密封面一周位移量

阐发成果,得出:闸板受压时,闸板上口为变形登基移最大处,最大位移为 0.0205mm,闸板摆布两侧为变形登基移最小处,最小位移为 0.014mm 摆布。绝对位移为 0.0065mm。

其次,对闸阀 3-1/16GBN Ⅰ10MJ 的闸板停止阐发,经由过程无限元阐发得出统一种闸板差别厚度的变形环境,丈量方式同前,从闸板密封面下口起头沿密封圈外圆逆时针标的目的丈量。

闸板厚度为 50mm,闸板单边厚度 7mm 时,在 10000psi 压力下密封面最外圈从闸板下口起头逆时针标的目的丈量一周的位移量如图 6,闸板厚度为 60mm,闸板单边厚度 12mm 时,密封面最外圈从闸板下口起头逆时针标的目的丈量一周的位移量如图 7。

图 6
图 6 闸板厚度为 50mm,闸板单边厚度 7mm 时密封面一周的位移量
图 7
图 7 闸板厚度为 60mm,闸板单边厚度 12mm 时密封面一周的位移量

同理,闸板厚度为 50mm 时,最大位移为 0.038mm 摆布,最小位移为 0.014mm 摆布。绝对位移为 0.024mm;厚度为 60mm 时,最人位移为 0.0301mm 摆布,最小位移为 0.017mm 摆布。绝对位移为 0.0131mm。

三、阐发阀座密封面宽度对受压变形的影响

对闸阀 3-1/16GBN Ⅰ 15MJ 的闸板停止阐发,实际阐发得悉,若是密封面宽度略微加大,能够增添受压时闸板的撑持面积,如图 8 所示,能够减小受压时的变形,经由过程无限元阐发,得出以下论断。

图 8 闸板撑持面积
图 8 闸板撑持面积

闸板厚度为 60mm,单边厚度为 13mm 时阐发得出的密封面变形位移如图 9,最大位移最为 0.047mm 摆布,最小位移为 0.026mm,绝对位移量为 0.021mm。

图 9
图 9 闸板厚度为 60mm,单边厚度为 13mm 时密封面变形位移

闸板厚度为 66mm,单边厚度为 16mm,密封面宽度稳定时,阐发得出的密封面变形位移如图 10,最大位移量为 0.0445mm 摆布,最小位移为 0.0275mm,绝对位移量为 0.017mm。

图 10
图 10 闸板厚度为 66mm,单边厚度为 16mm 时密封面变形位移

闸板厚度为 60mm,单边厚度为 13mm 密封面宽度增添 1.5mm 时阐发得出的密封面变形位移如图 11,最大位移量为 0.044mm 摆布,最小位移为 0.025mmm,绝对位移量为 0.019mm。

图 11
图 11 闸板厚度为 60mm,单边厚度为 13mm,密封面宽度增添 1.5mm 时阐发得出的密封面变形位移

闸板厚度为 66mm,单边厚度为 16mm,密封面宽度增添 1.5mm 时阐发得出的密封面变形位移如图 12,最大位移量为 0.043mm 摆布,最小位移为 0.027,绝对位移量为 0.016mm。

图 12
图 12 闸板厚度为 66mm,单边厚度为 16mm,密封面宽度增添 1.5mm 时阐发得出的密封面变形位移

四、论断

按照以上阐发成果,不丢脸出,影响密封的身分首要有两个:第一是闸板的厚度,第二是密封面宽度。特别是在更高磅级的环境下,密封面的宽度起着比拟大的感化。不只如斯,在转变闸板厚度等身分时,还应将与之相干联的尺寸也停止响应的转变,不要产生过大的厚度差。

按照实际阐发停止改良的 3 台样机已全数实验胜利。是以在设想计较时,闸板的厚度除要知足计较的成果以外,还要合适阐发成果;密封面的计较不只要知足密封比压的请求,还应特别斟酌阀前密封这一特色。二者连系斟酌,可大大改良阀门的密封机能,到达阐发成果知足闸板密封面最外侧的绝对变形位移量在 0.015mm 摆布。

API 6A 阀门磅级大于或即是 10000psi 的阀门属于高磅级阀门,固然比拟不轻易完成,可是在实际阐发与实验相连系的尽力下,API 6A 高磅级暗杆平板阀前密封种别的阀门设想实验初见效果,已有几台样机实验胜利。可是更多的能够影响暗杆闸阀阀前密封机能的身分还值得进一步去切磋和研讨。


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