進口二片式內螺紋球閥

簡介

由閥體與閥蓋組成，稱為二片式，一片式是一體構成，二片式內螺紋球閥在改進了一片式閥門流量少，容易漏，增加了壓蓋，防止漏。

二片內螺紋式球閥產品介紹
內螺紋二片式球閥及對焊連接球閥分為整體式(一片式)、兩段式及三段式。閥體鑄造采用中國臺灣引進的*工藝，二片式內螺紋球閥結構合理、造型美觀。閥座采用彈性密封結構，密封可靠，啟閉輕松。 閥桿采用有倒密封的下裝式結構，閥腔異常升壓時，閥桿不會被沖出。二片式、三片式球閥連接形式另有對焊(BW)承插焊(SW),并均可帶標準ISO支架平臺和鎖定裝置?？稍O置90°開關定位機構，二片式內螺紋球閥根據需要加鎖以防止誤操作，驅動方式:手動、電動、氣動.

二片內螺紋式球閥應用范圍
二片式內螺紋球閥及對焊球閥適用于PN1.0～4.0MPa，工作溫度-29～180℃(密封圈為增強聚四氟乙烯)或-29～300℃(密封圈為對位聚苯)的各種管路上，用于截斷或接通管路中的介質。選用不同的材質,二片式內螺紋球閥可分別適用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸等多種介質。

二片內螺紋式球閥結構特點
1．二片內螺紋式球閥流體阻力小，其阻力系數與同長度的管段相等。
2．結構簡單、體積小、重量輕。
3．緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統中也已廣泛使用。
4．操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。
5．維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。
6．在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。
7．二片內螺紋式球閥適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。二片內螺紋式球閥標準規范：

二片內螺紋式球閥主要零件材料

進水球閥密封效果的有限元方法分析

1 模型描述

根據常用的高水頭球閥的結構形式，建立其三維實體模型，模型包括球閥閥體、活門、上下連接管及其連接螺栓、檢修密封環和工作密封環。在有限元前處理軟件hypermesh中進行有限元網格的劃分，在該有限元模型中共包括節點723055個，單元911557個，有限元模型的各個部件均采用六面體單元進行劃分，只有球閥活門遠離樞軸位置采用四面體單元。各部件之間按照工作關系建立接觸行為。密封環周圍由于有密封，密封環和連接環及閥體之間采用無摩擦接觸進行仿真。按照不同工況施加載荷和約束，模型中考慮到連接螺栓的預緊力，計算時考慮到球閥zui大水壓和升壓水頭工況下密封環正常投入、活門全開時的zui大水頭升壓水頭、檢修密封投入時球閥受到zui大水壓。

球閥整體分析計算屬于大型裝配結構的有限元仿真，存在以下幾個問題：（1）由于部件尺度差別大，有限元仿真模型的網格質量要求比較高，同時，網格和節點的數量多，計算時將耗費時間，計算成本較高；（2）模型中接觸行為較多，而且，有幾個單獨部件屬于懸空狀態，因此，模型的收斂性很差，需要多次進行模型調整才可以保證計算順利；（3）對于計算出來的結果，必須進行準確性的判斷，同時，也要調整模型，使得網格和有限元模型的差別引起計算結果產生偏差的量zui小。（4）計算結果的評價標準的判別。

2 有限元計算結果

在正常的工作密封投入，機組受到zui大水頭工況作用時，球閥的內部相對應位置將受到水壓力作用；密封環受到密封壓力的作用，激活密封環與密封座之間的接觸行為。在下連接管位置施加軸向約束，球閥閥體地腳位置施加數值方向的約束，機組的截面施加對稱約束，進行有限元計算。

2.1 球閥計算結果

經過計算，球閥zui大變形是活門由于水壓造成的，zui大的軸向變形量為1.86mm。

圖1 有限元模型

圖2 球閥的整體變形

2.2 密封環計算結果

經過計算，在正常的工作密封投入，機組受到zui大水頭工況作用時，密封環的zui大綜合應力為139MPa。主要是由于密封座與密封環接觸產生的接觸擠壓應力。

圖3 密封環綜合應力分布

圖4 密封環的接觸壓力分布

經過計算，密封環受到的密封接觸壓力為176.8MPa，也就是說明，在密封環與密封座相接觸的位置，存在一個接觸區域，該區域的zui大接觸壓力為176.8MPa，密封環的剛度設計可以滿足球閥在關閉時，能夠具有良好的封水性能。

沿著路徑，考察密封環的接觸狀態。密封面接觸壓力為106MPa到172MPa之間；在水壓力的作用下，密封環的密封面的軸向相對變形在1.08mm到0.65mm之間。如果密封座的變形超過這些值，那么說明密封效果會產生失效的可能。

圖5 密封環的路徑選擇

圖6 密封環半圈的接觸壓力分布

圖7 接觸面截面路徑選擇

圖8 沿著截面路徑的解除壓力分布

經過計算，取出密封環的密封面橫截面，考察接觸壓力沿著密封面法向的變化趨勢，發現有接觸壓力的范圍為35mm~57mm，也就是接觸面的寬度有22mm以上。

2.3 活門計算結果

經過計算，計算結果顯示，在封水工況時，球閥活門的zui大軸向變形為1.86mm。

圖9 活門變形顯示

圖10 活門樞軸綜合應力分布

經過計算，樞軸根部的zui大綜合應力為272.0MPa。應力水平很高，在球閥的設計時，還要進行優化計算，來降低其關鍵部位的強度水平。

去除掉樞軸，活門本體的zui大綜合應力為91.0MPa。相對材料來說，應力水平較低，活門本身滿足強度要求。

3 結束語

通過對實例球閥的計算研究，找到了一個新的球閥計算方法，該方法基于大型非線性有限元軟件的仿真計算，利用豐富的接觸選項和圖11去掉樞軸位置的活門綜合應力分布非線性計算特點，成功的一次性進行球閥整體模型的求解。成功的得到了常規關心的閥體、活門及樞軸、連接管、連接螺栓等部件的強度和變形分析結果，而且得到了球閥密封效果的決定性因素：密封環和密封座的變形以及相互之間的接觸應力分布情況、有效的接觸面積，為以后的高水頭球閥設計和優化打下很好的研究基礎。