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球閥的“球形體關(guān)閉件”的改型設(shè)計(jì)

來源: 上海閥門時(shí)間: 2012-06-10 點(diǎn)擊: 6,904

1．概述

球閥屬雙密封面閥門。因具有流體阻力小結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、密封可靠操作和維修方便的特點(diǎn)，及在全開、全閉過程中，球體和閥座的密封面始終與介質(zhì)隔離，使高速通過閥門的介質(zhì)不會沖蝕密封面的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以使用范圍廣。市場份額大，已經(jīng)成為主要的閥門門類。

1．1 現(xiàn)有球閥的關(guān)閉件

球閥的關(guān)閉件是一個(gè)球體。球體中心打一個(gè)孔繞球體中心線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，完成了閥門的啟閉功能。

1．2 吻合度是決定密封性能的關(guān)鍵因素

球形關(guān)閉件在作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，在與球形閥座組成的密封付之間“吻合度”的好壞。將對球閥的密封性能起著決定性的作用。即“吻合度”高，球閥的密封性就好。否則性能就差，就不能實(shí)現(xiàn)有效密封。為了保證球閥的密封性能，必須先保證密封付的“吻合度”。

1．3 由于球體是立體曲面給加工帶來極大的困難精度不好保證

怎么保證“吻合度”?回答這個(gè)問題必須先弄清楚球體密封付的構(gòu)成因素，主要有二：一是球形體和球形面閥座的尺寸精度；二是二者之間形狀精度與配合和統(tǒng)一。球形體屬立體型面。各閥門專業(yè)生產(chǎn)廠，為保證“吻合度”。都為球體加工制定了車一磨一研一拋的工藝路線，以其保證加工質(zhì)量。這關(guān)鍵工序是磨球。砂輪有良好自勵(lì)性，才能保證其良好的磨削性，加工過程少發(fā)熱，少變形實(shí)現(xiàn)高精度磨球?？墒巧拜喌淖詣?lì)性是靠其自身的脫粒性保證的，就是說砂輪磨削過程中不斷脫粒，尺寸在不斷地變化，那么就需要自動補(bǔ)償。結(jié)論：要實(shí)現(xiàn)對球形體的高精度加工，就必須有一種隨時(shí)進(jìn)行精度自動補(bǔ)償?shù)母呔饶デ驒C(jī)，否則很難保證，可具有這種設(shè)備的廠家很少，生產(chǎn)球閥的廠家多，這種設(shè)備少，因此就制約了球閥的發(fā)展。限制了產(chǎn)量的提升。這是一個(gè)矛盾，必須解決。

2．球閥的密封原理其實(shí)是管在旋轉(zhuǎn)，球體只是載體

通過對球閥的研究我們發(fā)現(xiàn)球閥的密封原理是一個(gè)球形關(guān)閉件中間加工一個(gè)與閥門通徑尺寸一樣的通孔。當(dāng)球形體旋轉(zhuǎn)，通孔與法蘭通道口對接時(shí)，被輸導(dǎo)的介質(zhì)通過球體孔流入管道，球閥完成開啟功能。反之當(dāng)球體旋轉(zhuǎn)1／4周時(shí)球孔與法蘭通孔垂直介質(zhì)不流動，球閥完成了關(guān)閉功能，如圖1所示。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)球形體關(guān)閉件的密封原理原來是中間的通孔起作用，中孔順時(shí)為通、旋轉(zhuǎn)90?？讬M時(shí)為閉。原來球閥的密封原理不是球在旋轉(zhuǎn)，而是球中的管子在旋轉(zhuǎn)即：一根管子繞球閥的中心線做旋轉(zhuǎn)，管順則閥開，管橫則閥閉。其實(shí)球形體只是一個(gè)載體，是通過球來載管旋轉(zhuǎn)，我們把目前球體關(guān)閉件稱為“球體載管關(guān)閉件”。如圖一所示，在管的上下A、B兩處存在多余的金屬即與密封性能無關(guān)的金屬。

3．“球形載管關(guān)閉件”把人們帶入加工誤區(qū)，浪費(fèi)金屬、浪費(fèi)時(shí)間、應(yīng)該修改

因?yàn)榍蛐屋d體的結(jié)構(gòu)形式把與密封性能無關(guān)的金屬(A、B處金屬)使其享受到了高精度的密封加工禮遇，人們?yōu)榇死速M(fèi)了寶貴的工時(shí)和材料。從而進(jìn)入了今天的難加工誤區(qū)。這就是“改型設(shè)計(jì)”的根本原因。如果去除圖一中A、B兩處多余的金屬，那么球體就變成圖盤臺，如圖2所示。