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一種新型自密封結(jié)構(gòu)的碟形彈簧設(shè)計(jì)發(fā)布者：廈門(mén)力常彈簧有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-05-27 00:11
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)電站行業(yè)及的發(fā)展，這就對(duì)電站行業(yè)所需要的閥門(mén)產(chǎn)品的要求提出了進(jìn)一步提高的要求。主要表現(xiàn)在閥門(mén)使用的溫度、壓力要求更高，閥門(mén)口徑增大方面。對(duì)于高溫高壓的大口徑閥門(mén)，其自密封結(jié)構(gòu)非常重要，針對(duì)目前常用的自密封結(jié)構(gòu)，本文闡述一種新型自密封碟形彈簧結(jié)構(gòu)。
一、分析
目前，電站閥常用的自密封結(jié)構(gòu)有楔形墊組合密封，和楔形墊片密封兩種結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示。一般來(lái)說(shuō)，大口徑閥門(mén)采用組合式楔形墊結(jié)構(gòu)，小口徑采用楔形墊結(jié)構(gòu)。
這兩種結(jié)構(gòu)形式的工作原理基本上是相同的，都是把楔形墊放置在浮動(dòng)頂蓋和圓筒體端部之間，利用螺栓產(chǎn)生的預(yù)緊力而形成初始比壓。當(dāng)介質(zhì)壓力作用時(shí)，浮動(dòng)頂蓋受壓力作用向上壓縮楔形墊，從而達(dá)到自緊密封。
當(dāng)管道介質(zhì)壓力由底向高變化時(shí)，此類閥門(mén)要始終保持密封，必須滿足兩個(gè)條件：一是要通過(guò)預(yù)緊螺栓產(chǎn)生一定的初始比壓;二是在高壓時(shí)，密封面不被高壓壓潰。為了滿足這兩個(gè)條件，設(shè)計(jì)楔形墊時(shí)就要考慮其材料既要滿足低壓時(shí)的塑性變形，又要有足夠的強(qiáng)度來(lái)避免高壓時(shí)因密封力過(guò)大而壓潰密封面。為了解決這一矛盾，現(xiàn)通常作法是將強(qiáng)度高的材料表面鍍一層軟質(zhì)鍍層或涂覆層。
通過(guò)分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的楔形墊密封結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)：零件加工精度高，裝配要求高;鍍層或涂覆層使成本加大，且由于鍍層或涂鍍層在高溫時(shí)存在剝落可能，低壓時(shí)密封不可靠。
二、設(shè)計(jì)
針對(duì)現(xiàn)在自密封結(jié)構(gòu)的不足，設(shè)計(jì)以下雙密封圈的自密封結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。
1 閥體 2 軟密封圈 3 硬密封圈 4 閥蓋 5 壓環(huán) 6 四開(kāi)環(huán)
這種密封結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是把原來(lái)的楔形墊分成由軟密封圈和彈性硬密封圈組成的雙密封結(jié)構(gòu)。下面是柔性石墨或用柔性石墨編織填料壓制成的軟密封圈，上面是由OCr18Ni9或其他奧氏體鋼支撐的彈性密封圈，如圖4所示。設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)如下。
(1)軟密封圈用柔性石墨或用柔性石墨編織填料壓制而成，圖中所示尺寸為壓制后的尺寸�？紤]到材料的壓縮量及回彈量較大，H尺寸可以適當(dāng)放大。
(2)金屬密封圈由于是彈性設(shè)計(jì)，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中尺寸D1=D-(1~1.5)，還要注意角度5°的設(shè)置。視H1的大小，在外圓上適當(dāng)設(shè)計(jì)槽的數(shù)量和大小，以增加彈性。
(3)軟密封圈斜角為30°，彈性金屬密封圈斜角為32°。在金屬密封圈開(kāi)始密封時(shí)，保證金屬密封圈上口首先密封。從而使金屬密封圈具有彈性。
這樣的設(shè)計(jì)不但具有現(xiàn)有楔形墊密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，而且可以成功彌補(bǔ)現(xiàn)有常用楔形墊密封的缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)具體分析如下。
(1)因?yàn)殡p密封結(jié)構(gòu)有軟密封存在，故其所需的螺栓預(yù)緊力要小許多，初始密封比壓小，在低壓情況下容易密封。設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)減小預(yù)緊螺栓，減少閥門(mén)成本。
(2)由于柔性石墨的壓縮率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬材料，而且柔性石墨的膨脹系數(shù)(在20~600℃時(shí)，其值為1.5~4.65X16-6/℃)又遠(yuǎn)小于金屬材料(0Cr18Ni9在20~600℃時(shí)，其值為17.9X16-6/℃)。當(dāng)壓力和溫度逐漸升高時(shí)，彈性金屬密封圈開(kāi)始受力密封，而此時(shí)軟密封圈已受力很小。這樣既保證高溫高壓情況下密封，又能避免軟密封圈不被壓潰。
(3)由于所需的初始密封比壓靠柔性石墨來(lái)密封，故彈性金屬密封圈、浮動(dòng)閥蓋及圓筒體端部的加工精度可以降低。而且金屬密封圈不用鍍層或涂鍍層，也可以降低成本。
(4)這種結(jié)構(gòu)對(duì)頂蓋安裝誤差要求不高，所以裝配難度大大降低。
(5)由于是軟硬雙層密封圈密封，故在溫度、壓力產(chǎn)生波動(dòng)的情況下也能實(shí)現(xiàn)可靠密封。
三、計(jì)算
(1)預(yù)緊狀態(tài)時(shí)，軟密封圈楔形墊的軸向分力，即預(yù)緊螺栓的載荷計(jì)算：
四、結(jié)語(yǔ)
自密封結(jié)構(gòu)閥門(mén)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于把普通楔形墊改成雙密封圈的楔式結(jié)構(gòu)。低壓時(shí)靠柔性石墨或柔性石墨編制材料的軟密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠密封，高壓時(shí)，靠彈性金屬密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠密封。這樣不但彌補(bǔ)了現(xiàn)有自密封結(jié)構(gòu)的缺陷，而且可以降低成本。特別適用于大口徑、高溫高壓的電站閥門(mén)。是一種很有應(yīng)用價(jià)值的自密封結(jié)構(gòu)。
以上就是廈門(mén)力常彈簧有限公司給大家整理“一種新型自密封結(jié)構(gòu)的碟形彈簧設(shè)計(jì)”的相關(guān)內(nèi)容。如果大家還有更多關(guān)于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門(mén)力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967
一、分析
目前，電站閥常用的自密封結(jié)構(gòu)有楔形墊組合密封，和楔形墊片密封兩種結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示。一般來(lái)說(shuō)，大口徑閥門(mén)采用組合式楔形墊結(jié)構(gòu)，小口徑采用楔形墊結(jié)構(gòu)。
這兩種結(jié)構(gòu)形式的工作原理基本上是相同的，都是把楔形墊放置在浮動(dòng)頂蓋和圓筒體端部之間，利用螺栓產(chǎn)生的預(yù)緊力而形成初始比壓。當(dāng)介質(zhì)壓力作用時(shí)，浮動(dòng)頂蓋受壓力作用向上壓縮楔形墊，從而達(dá)到自緊密封。
當(dāng)管道介質(zhì)壓力由底向高變化時(shí)，此類閥門(mén)要始終保持密封，必須滿足兩個(gè)條件：一是要通過(guò)預(yù)緊螺栓產(chǎn)生一定的初始比壓;二是在高壓時(shí)，密封面不被高壓壓潰。為了滿足這兩個(gè)條件，設(shè)計(jì)楔形墊時(shí)就要考慮其材料既要滿足低壓時(shí)的塑性變形，又要有足夠的強(qiáng)度來(lái)避免高壓時(shí)因密封力過(guò)大而壓潰密封面。為了解決這一矛盾，現(xiàn)通常作法是將強(qiáng)度高的材料表面鍍一層軟質(zhì)鍍層或涂覆層。
通過(guò)分析，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的楔形墊密封結(jié)構(gòu)存在以下缺點(diǎn)：零件加工精度高，裝配要求高;鍍層或涂覆層使成本加大，且由于鍍層或涂鍍層在高溫時(shí)存在剝落可能，低壓時(shí)密封不可靠。
二、設(shè)計(jì)
針對(duì)現(xiàn)在自密封結(jié)構(gòu)的不足，設(shè)計(jì)以下雙密封圈的自密封結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。
1 閥體 2 軟密封圈 3 硬密封圈 4 閥蓋 5 壓環(huán) 6 四開(kāi)環(huán)
這種密封結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是把原來(lái)的楔形墊分成由軟密封圈和彈性硬密封圈組成的雙密封結(jié)構(gòu)。下面是柔性石墨或用柔性石墨編織填料壓制成的軟密封圈，上面是由OCr18Ni9或其他奧氏體鋼支撐的彈性密封圈，如圖4所示。設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)如下。
(1)軟密封圈用柔性石墨或用柔性石墨編織填料壓制而成，圖中所示尺寸為壓制后的尺寸�？紤]到材料的壓縮量及回彈量較大，H尺寸可以適當(dāng)放大。
(2)金屬密封圈由于是彈性設(shè)計(jì)，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中尺寸D1=D-(1~1.5)，還要注意角度5°的設(shè)置。視H1的大小，在外圓上適當(dāng)設(shè)計(jì)槽的數(shù)量和大小，以增加彈性。
(3)軟密封圈斜角為30°，彈性金屬密封圈斜角為32°。在金屬密封圈開(kāi)始密封時(shí)，保證金屬密封圈上口首先密封。從而使金屬密封圈具有彈性。
這樣的設(shè)計(jì)不但具有現(xiàn)有楔形墊密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，而且可以成功彌補(bǔ)現(xiàn)有常用楔形墊密封的缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)具體分析如下。
(1)因?yàn)殡p密封結(jié)構(gòu)有軟密封存在，故其所需的螺栓預(yù)緊力要小許多，初始密封比壓小，在低壓情況下容易密封。設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)減小預(yù)緊螺栓，減少閥門(mén)成本。
(2)由于柔性石墨的壓縮率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬材料，而且柔性石墨的膨脹系數(shù)(在20~600℃時(shí)，其值為1.5~4.65X16-6/℃)又遠(yuǎn)小于金屬材料(0Cr18Ni9在20~600℃時(shí)，其值為17.9X16-6/℃)。當(dāng)壓力和溫度逐漸升高時(shí)，彈性金屬密封圈開(kāi)始受力密封，而此時(shí)軟密封圈已受力很小。這樣既保證高溫高壓情況下密封，又能避免軟密封圈不被壓潰。
(3)由于所需的初始密封比壓靠柔性石墨來(lái)密封，故彈性金屬密封圈、浮動(dòng)閥蓋及圓筒體端部的加工精度可以降低。而且金屬密封圈不用鍍層或涂鍍層，也可以降低成本。
(4)這種結(jié)構(gòu)對(duì)頂蓋安裝誤差要求不高，所以裝配難度大大降低。
(5)由于是軟硬雙層密封圈密封，故在溫度、壓力產(chǎn)生波動(dòng)的情況下也能實(shí)現(xiàn)可靠密封。
三、計(jì)算
(1)預(yù)緊狀態(tài)時(shí)，軟密封圈楔形墊的軸向分力，即預(yù)緊螺栓的載荷計(jì)算：
四、結(jié)語(yǔ)
自密封結(jié)構(gòu)閥門(mén)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于把普通楔形墊改成雙密封圈的楔式結(jié)構(gòu)。低壓時(shí)靠柔性石墨或柔性石墨編制材料的軟密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠密封，高壓時(shí)，靠彈性金屬密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠密封。這樣不但彌補(bǔ)了現(xiàn)有自密封結(jié)構(gòu)的缺陷，而且可以降低成本。特別適用于大口徑、高溫高壓的電站閥門(mén)。是一種很有應(yīng)用價(jià)值的自密封結(jié)構(gòu)。
以上就是廈門(mén)力常彈簧有限公司給大家整理“一種新型自密封結(jié)構(gòu)的碟形彈簧設(shè)計(jì)”的相關(guān)內(nèi)容。如果大家還有更多關(guān)于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門(mén)力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967