球阀 球阀通道截面直径选择和球体外圆半径的确定设计

第一节阀门通道截面半径选择和立方体外圆直径的确定一、通道截面半径的选择设计估算阀门时，首先要合理选择通道截面宽度，从而作为其他部份估算的基础。选择阀门通道截面半径应依据它在管路系统中的用途和管路的性质进行。在缩小通道截面，流体阻力略有提高而对管路系统不会造成不良影响时，通道截面可以缩小些。一般，球孔截面积不大于管线额定面积的60%时，有时为了降低管件的结构，减少净重，提高汽缸密封面上的荷载和操作力矩，球阀导致缩口的方式，通常选用管线公称通经Dg与立方体通经d之比等于0.78，或缩口锥角β=20此刻，球阀的阻力不会过大。如图12-1所示。二、球体外圆直径的确定设计阀门首先应按照球孔半径d和介质工作压力P来立方体外圆直径R。它按阀的结构还要和工作压力的大小来选取。通常取R=（0.8-0.95）d，或按经验曲线选用（见图12-2）。dMM12-1通道截面增大的阀门12-2确定R的经验曲线第二节浮动球止回阀的设计与估算浮动球止回阀基本结构如图12-3所示。它由壳体1，汽缸2，立方体3，轮缘4，调节螺母及夹紧法兰6组成。当轮缘加装1/4周时，球孔平行与管件通道，靠介质压力将立方体紧压-在汽缸上达到管件完全密封。

此种阀门结构简略，操作牢靠。介质压力由立方体传给喷嘴，因此喷嘴材料能够承受得图12-3浮动球止回阀工作介质全部荷载是设计时主要考虑诱因之一。大口径的浮动球止回阀操作时还要巨大的扭力。一、阀座介质斥力的估算在估算时，密封面的有效面积按平均半径确定，如图12-4所示。-4立方体估算图MP—阀座密封面平均半径（cm）P—介质工作压力；取P=Pg(kgf/cmMw—阀座密封面直径（cm）；MN—阀座密封面直径（cm）；（kg）12—2式中：R——球体直径（cm）(12—5)当选用聚四氟烯烃塑胶阀芯密封圈时，许用比压〔q〕=/cm为方便在通常状况下使用，可制成浮动球止回阀DMWMN、P)关系曲线。将公式12—5改写成如下方式：(cm)(12—6)将各类DMW值代入上式，可得曲线，运用这种曲线对已知的Dg(这儿DMN=Dg)和就可以确定直径DMW对用聚四氟烯烃塑胶和卡普隆制垫圈密封圈的DMW的关系曲线如图12—5和图12图12-5聚四氟烯烃塑胶壳体的D=f(Dg,p)曲线图12-6卡普隆汽缸的D=f(Dg,p)曲线为了保证低压时的密封性，立方体和喷嘴所应当的预紧比压不应大于/cm。

预密切封主要靠叶轮原本的弹性，因此密封面的长度是受一定限制的。这个限制如上两图线所示，这是由结构上的成因确定的。从上两图可以看出，聚四氟烯烃塑胶制密封圈Dg=20毫米时最大介质压力P=/cm，所以卡普隆喷嘴阀门的压力应用范围而可扩大两倍。但卡普隆的使用气温为—50至+50，而聚四氟烯烃塑胶的使用气温范围则为—150至+170。之外，卡普隆物理稳定性大大高于聚四氟烯烃塑胶球阀，因此，卡普隆仅使用于非磨蚀性介质，比如：空气、水、碳酰基合物等。浮动球止回阀通常是靠后壳体，也就是沿介质流动方向的第二个汽缸来保证密封。靠前喷嘴来保证浮动球密封通常是不容许的。即便用其他方式的壳体。这是因为介质工作压力不是顺着喷嘴平均半径DMP,而实际上是顺着直径D作用的，故使后壳体压力减小。在开启时，圆球通道处于垫圈密封面下方，使喷嘴的一部份丧失支撑，然后在介质压力作用下形成弯曲变型。当继续摇动立方体时，它将被立方体通道边沿所压坏而失去其密封功耗（见图12—7）。12-7在压差作用下喷嘴的弯曲避免前缸盖被压坏，可以借提高A腔和B腔之间的压力ΔP，或则用靠谱的固定销钉的腔。为使介质从A腔流入B腔，前缸盖能被挤开间隙C。

用聚四氟烯烃塑胶或卡普隆做的那种喷嘴可参考图12—8图12-8阀门喷嘴的参考图形这些开有卸压槽的喷嘴适用于Dg＜65mm。当Dg＞65mm时，可选择图12—9的方式固定销钉。图12—9a中所示，喷嘴1利用于嵌入沟槽中的弹簧圈2支承在凹槽中。由于弹簧圈，并不是完全靠谱的受力器件。这些步骤建议适于Dg50—100mm、公称压力不小于25Kg的球阀。对高压大口径的球阀，宜选用图12—9b的结构。喷嘴靠两个半圆环2支撑在槽中，半圆环用小台肩支撑在活套3上，而用较大的台肩支撑缸体，使之不受弯曲。这些步骤容易装图12—9c，喷嘴依靠于套在立方体上3上的浮动青铜环支撑。适用于一下的球阀。环应选用转软的材质制造。否则，环或许受损立方体表面。按照喷嘴磨蚀程度，为保证压紧所应当的间隙为C=0.3—0.5mm。12—9d用带螺纹的活套固定销钉，它适用于不能用对开环的场合。12-9避免喷嘴弯曲的方式二.喷嘴预紧力的确定1、不带弹性器件时，喷嘴预紧力的确定在不带弹性器件的阀门中，关掉件工作的靠谱性和使用寿命在巨大程度上取决于正确选择密封喷嘴的预压缩。低压时，在预压缩不足的状况下球阀，将不能保证球阀的密封性。

过于压缩会导致立方体与喷嘴间的磨擦质心降低，并或许导致汽缸密封的材料塑性变型。密封圈应按安装间隙δ放入阀门凹槽中（如图12—10所示）。这是保证它正常工作的基本条件。（1）喷嘴察封安装间隙δ的确定在确定间隙δ时（如图12—10）要考虑预压缩汽缸密封圈的均匀伸长应在总的弹性变型范围内。-10预紧时作用在壳体上的力安装间隙以下式估算：〕—在弹性变型范围内的密封圈横截面的许用蠕变，（kgf/cm此处，对聚四氟烯烃塑胶制密封圈，〔σMJ〕=82kgf/cm对用卡普隆制密封圈，〔σMJ〕=/cmtg。实际结构中=45，因此可取δ（如图12—10）（2）喷嘴预紧里的估算当叶轮密封圈被拉伸时，预压缩所应当的斥力QMY及密封圈截面上的斥力如图12—10所示。密封圈在法向压力的分力N作用下将发生变型。斥力在X轴上投影的总和为：MT——阀座密封圈的弹性力；——阀座横截面积，（cm1x=Nfcosφ=QMY2——阀座与阀门间的磨擦系数。Nx——阀座法向压力tg（kg）为简化估算，取f值代入公式（12—8）得：MPMJ+（kg）不管介质工作压力怎样，对用聚四氟烯烃塑胶或卡普隆制造的密封圈其预紧采MY=0.1P，但不大于10.2kgf/cm2、常有弹性器件时，喷嘴预紧力的确定带有弹性器件的喷嘴预紧力由弹性器件形成。弹性器件所应当的斥力，由下式确定：MH（kg）弹性联轴器的各式结构方式如图12-11所示。

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