鑄石耐磨耐腐蝕球閥安裝在電站鍋爐水除灰管道系統(tǒng)上,作為啟閉裝置專用閥門。該產(chǎn)品在使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題,如閥座密封與球芯接觸面積大,致使驅(qū)運(yùn)力矩增大,閥門開關(guān)不夠靈活,上下閥桿設(shè)計(jì)過(guò)大,使用的原材料利用率過(guò)低,閥座結(jié)構(gòu)不合理及上密封處有滲水和漏水現(xiàn)象發(fā)生。為了解決這些問(wèn)題,改進(jìn)了耐磨耐腐蝕球閥結(jié)構(gòu)形式及材料。

1、閥體的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

       過(guò)去的閥體多為鑄造件(見(jiàn)圖1),鑄造過(guò)程中存在著不確定因素,如氣孔、砂眼、疏松、夾渣、縮孔、裂紋等,影響閥門整體機(jī)械性能。為了向高參數(shù)及高性能方向發(fā)展,充分發(fā)揮鉚焊加工能力特點(diǎn),參照國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品,采用混合離散變量的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及韌性好的鋼板材料焊接而成,見(jiàn)圖2。與鑄造件比較,鋼板焊接的閥體壁厚可以減薄,且強(qiáng)度高、韌性好,質(zhì)量比鑄造的閥體可減輕約1/6。

2、閥座的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

         閥座密封結(jié)構(gòu)是球閥密封性能的關(guān)鍵,直接影響球閥的使用壽命。原閥座密封圈結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3 (a))由于閥座密封圈角度太大,與球芯接觸面積大,抱球芯抱的緊,產(chǎn)生的力矩相對(duì)就大。以DN400的球芯閥座為例,質(zhì)量為3 kg,結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的閥座密封圈(見(jiàn)圖3(b))與球芯為線接觸,接觸面積小,使得閥門開啟靈活,且閥座密封圈質(zhì)量降低了1/3左右。

(a)改進(jìn)前(b)改進(jìn)后

圖3　閥座密封圈

3、球芯的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

         原球芯直徑設(shè)計(jì)過(guò)大,使用的閥體中腔過(guò)大,造成材料浪費(fèi),利用率低。原球芯(見(jiàn)圖4(a))質(zhì)量為380kg,改進(jìn)后的球芯(見(jiàn)圖4(b))質(zhì)量為285kg,且改進(jìn)后的球芯強(qiáng)度、密封位置都能得到保證。改進(jìn)后,球芯充填層加大,使用得耐磨層材料玄武巖鑄石粘貼更加牢固,不會(huì)發(fā)生耐磨材料的脫落現(xiàn)象的發(fā)生。

　( a)改進(jìn)前( b)改進(jìn)后

圖4　球芯

         根據(jù)真空技術(shù)網(wǎng)前文的介紹,通孔球閥內(nèi)徑d =DN,球體徑為R= 018DN,球體面距L < 根號(hào)下（D ²-d ² ） , 改進(jìn)后的球芯完全滿足文獻(xiàn)的要求。D為球閥外徑。

4、上閥桿的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

          原DN400閥桿是由2Cr13 Φ150棒料車制而成,由于上閥桿的O型密封圈與DF復(fù)合軸承的尺寸一樣,而DF復(fù)合軸承是開口的,裝配起來(lái)很不方便,且維修起來(lái)也很麻煩。為此,對(duì)上閥桿做了改進(jìn),見(jiàn)圖5。改進(jìn)后在閥桿與閥體密封處車一個(gè)臺(tái)階,與DF復(fù)合軸承尺寸不一致,各部臺(tái)階處有圓角,避免了啃O型密封圈現(xiàn)象的發(fā)生。經(jīng)過(guò)重新對(duì)閥桿強(qiáng)度計(jì)算,閥桿直徑可以比原設(shè)計(jì)減少20%左右。

(a)改進(jìn)前 (b)改進(jìn)后

圖5　上閥桿

5、下閥桿的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

         原下閥桿由下軸和法蘭組成,首先車好下軸和法蘭止口,后進(jìn)行焊接,再退火處理。按圖車好各部位,裝配時(shí)調(diào)整很不方便,為此對(duì)下閥桿進(jìn)行如下改進(jìn),見(jiàn)圖6。把下閥桿由部件改為兩個(gè)單獨(dú)的零件,這樣可以省去退火處理工序,而且加工起來(lái)也很方便,且成本降低不少。

　(a)改進(jìn)前 (b)改進(jìn)后

圖6　下閥桿

6、球閥閥座的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

          原閥座與球芯是固定不變的,現(xiàn)改為閥座是可調(diào)試結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖7),其O型密封圈壓縮量可按如下計(jì)算:固定密封時(shí),預(yù)壓縮量為0125 d;滑動(dòng)密封時(shí),預(yù)壓縮量為0115 d; 固定球閥密封時(shí), 預(yù)壓縮量為0115 d.

圖7　閥蓋與閥體間密封