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《閥門雜志》2016年第5期

摘要：

介紹了一種能夠大幅度減小承受介質進口壓強的面積，從而減小閥門啟閉扭矩的裝置，解決了大口徑調節閥和截止閥必須配置大型執行機構的問題。

關鍵詞：

截止閥;調節閥;力矩;閥瓣;介質壓力

1概述

閥門是承受內壓的機械產品，因而必須有足夠的剛度和強度，以保證長期使用不發生變形或破裂。啟閉力和啟閉力矩是指閥門開啟或關閉所必須施加的作用力或力矩，是閥門在介質壓力作用下動作的一項綜合技術指標。關閉閥門時，需要使啟閉件與閥座兩密封面間形成一定的密封比壓，同時還要克服閥桿與填料之間、閥桿與螺母的螺紋之間、閥桿端部支撐處及其他摩擦部位的摩擦力，因而必須施加一定的關閉力和關閉力矩。另外，閥門在啟閉過程中，所需要的啟閉力和啟閉力矩是變化的［1］。為了減小操作力矩，大口徑閥門大多采用蝸輪蝸桿變速機構，啟閉的操作過程耗時較長［2］。

2分析

閥門在關閉狀態時，假定啟閉件(閥瓣)一側承受進口介質的壓強，另一側承受的是大氣壓強(即閥瓣承受大壓差)。公稱通徑越大，承受進口壓強的面積越大。以DN200的閥門為例，啟閉件直徑是200mm、承受進口壓強為1.6MPa，啟閉件承受的壓力P=102×π×16≈5026kgf。可見啟閉件直徑越大即面積越大是啟閉力矩大的主要因素。大幅度減小承受介質進口壓強的面積，才能減小閥門啟閉扭矩，解決大口徑調節閥和截止閥必須配置大型執行機構的問題。

3結構

在閥瓣上面設置圓柱形筒體，在閥蓋下面設計相對于閥體固定的圓筒形支架。在筒體和支架上面安裝隔膜，隔膜的內徑部分用鎖緊螺母壓緊在筒體上，外徑部分分別與閥體和支架壓緊。在閥蓋與隔膜之間形成一個密閉的空腔，用以隔絕閥瓣兩側的介質壓力，支架內設計凸臺，對隔膜在閥瓣關閉狀態時進行支撐。將閥瓣承受高壓介質一側和密閉空腔一側設計出通道，使高壓介質通過通道進入空腔，下面與空腔成為連通器結構，即空腔與高壓介質一側等壓。將閥桿與閥瓣的傳動設計成非密封結構，即閥瓣上閥桿螺母的孔為通孔(圖1)。

4性能

按密封原理，密封可分為強制密封和自緊密封。強制密封中的介質壓力總是趨于減小密封比壓，降低閥門的密封性能，故啟閉閥門所需的扭矩大。自緊密封中的介質壓力總是趨于加大密封比壓，提高閥門的密封性能，故啟閉閥門所需的扭矩要小［3］。設閥瓣承受介質壓力的最大直徑為D，圓柱形筒體的直徑為d，忽略閥桿與密封件等的摩擦力。小扭矩調節閥和截止閥啟閉裝置的密封可設計為3種形式。當d2/D2＞1時，密封形式為自緊密封，這時，d2/D2的值越大，自緊密封越可靠，而開啟閥門的扭矩就越大。當d2/D2＜1時，密封形式為強制密封，這時，d2/D2的值越小，關閉閥門的扭矩就越大，開啟閥門的扭矩就越小。當d2/D2=1時，密封形式為介于自緊密封和強制密封之間，這時，啟閉閥門的扭矩趨于相等，只需克服閥桿與其他零件的摩擦阻力即可。應用于流體介質進行控制的調節閥和截止閥采用減小扭矩裝置，可以在閥瓣承受大壓差條件下，用很小的扭矩啟閉閥門。由于閥桿承受的軸向壓力很小，閥桿直徑和閥桿螺母尺寸都可以減小，降低了閥門的制造成本。由于閥門啟閉力矩的減小，調節閥和截止閥不再需要因啟閉時操作扭矩大而必須配備大型執行機構。裝置可與閥門進出口垂直設置，也可與閥門進出口傾斜一定角度設置。

5結語

減小調節閥和截止閥啟閉扭矩裝置能夠大幅度減小承受介質進口壓強的面積，從而減小閥門啟閉操作機構，降低了閥門制造成本，提高了閥門的性能，擴大了閥門的使用范圍。

參考文獻：

［1］項美根，項曉明，徐永杰，等．閥門啟閉扭矩連續測試裝置的試驗與研究［J］．閥門，2007，(5):15．

［2］王亞東，李娜，高百爭．供熱管道大口徑閥門的選型與保護［J］．煤氣與熱力，2004，34(5):A05．

［3］項美根，項曉明，徐永杰，等．閥門啟閉扭矩試驗標準的研究［J］．閥門，2007，(5):37．

作者:遲曉光 單位:河北金橋平衡閥門有限公司