机械球阀.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作球阀的设计摘要：常常用球阀来作为开断液体的装置，它可以迅速而轻松的操作，而且在开通时只有很小的液体阻力。本球阀的设计在操作球阀时，向轴头施加转矩，由一个扁方头插入球上的长槽内转到。扁方头和槽之间缝隙很小，而长度方向的缝隙很大。这样，可以使球阀在关断时不发生向下的滑动，流体压力将均匀地形成密封；定位销和限位盘在开和关的位置形成操作定位；本球阀将传统的密封阀座改为弹性密封阀座，弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小, 只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/51/ 4 , 操作轻便, 省力省时，确保密封。采用扁头阀杆，与手柄的连接不会错位，从而保证手柄指示的

2、开关状态与阀一致辞。阀杆为下装式，防止受压飞出，同时可在火灾后，与阀体形成金属接触，确保阀杆密封。 前言：球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。球阀以其众所周知的特点，广泛应用于各种管路.系统的快速切断、改变介质流向和自动控制，可采用手动、电动或气动等驱动方式.国产球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通径范围内体积

3、小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，驱动力矩也小，操作简便，易于实现快速启闭，已经成近十几年来发展最快的阀门品种之一。工作原理及特点：球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用，如V型球阀。本球阀将传统的密封阀座改为弹性密封阀座，弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小, 只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/51/ 4 , 操作轻便, 省力省时，确保密封。球阀的主要特点是流体阻力小，其阻力

4、系数于同长度管段相等。机构简单、体积小、重量轻。紧密可靠，密封材料广泛使用塑料材料，密封性好，在真空中也广泛使用。操作方便，关闭迅速，从全开到全关只需旋转900 ，便于远程控制。维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便在全开或全闭时，球体和阀座的密封面于介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。由于球阀在启闭过程中有擦拭性，所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。设计简述：1. 对阀门结

5、构的确定:一般如果压力不高,DN150时,可优先采用浮动式结构,其优点是:结构简单如果浮动球式结构满足不了需要时,应采用固定式结构或其它结构型式(如半球、撑开式)2. 对密封的材料的确定为了获得密封，在球阀和阀座的接触表面上，应有足够高的密封比压，但不得超过阀座材料的许用比压。球体通常应有正确的几何形状和低的表面粗糙度值。按h6和h7精度制造球体，其表面粗糙度值不大于Ra0.4,为了提高球体表面硬度和 耐磨性，对球体表面应进行硬化处理。密封阀座可用塑料制，并应保证紧密贴合，不得损坏球体的密封面。同时，材料应有足够的强度，以便能承受高的密封比压。由于球阀的使用受温度的影响很大,因此,密封的材料的

6、选定很关键： 对使用温度300时,密封面材料可选择塑料类材料(如聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯、尼龙、对位聚苯) 当使用温度超过300.或者介质代颗粒状时,密封面材料应选金属密封。3对球阀使用要求的确定 球体的通道应是圆形的，球阀全开时应保证球体通道与阀体通道在同一轴线上。球体材料的抗腐蚀性应不低于阀体材料。主要确定,球阀是否具有防火.防静电要求4对阀体型式确定由于球阀公称通径适用的范围很广,其阀体型式也较为多样,一般分为以下三种： 整体式阀体一般用于DN50的小通径阀门,此时,其材料多用棒材或厚壁管材直接加工击来,而对口径较大时,多采用二体式、三体式或全焊接结构 二体式结构由左右不对称的二个阀体

7、组成，多采用铸造工艺方法 三体式结构由主阀体和左右对称的二个阀体组成,可采用铸造或锻造工艺方法5阀门通道数量(直通、三通、四通)6、开关无误的手柄：采用扁头阀杆，与手柄的连接不会错位，从而保证手柄指示的开关状态与阀一致辞。 7、锁紧装置：为防止阀门开关误操作，在阀门全开、全关位置有锁定孔，确保阀门处于正确的位置。 8、阀杆防飞结构：阀杆为下装式，防止受压飞出，同时可在火灾后，与阀体形成金属接触，确保阀杆密封。9选择弹性元件的形式 普通球阀启闭力矩大, 密封面容易划伤,因此将传统的密封阀座改为弹性密封阀座。图1适用于DN650mm 球阀, 图2 适用于DN 65mm球阀。弹性密封阀座球阀的启闭力

8、矩很小, 只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/51/ 4 , 操作轻便, 省力省时。当介质压力比较高时, 球体在介质压力的作用下, 获得了所需要的密封比压。当介质压力比较低时,则球体在介质压力和弹簧预压缩所产生的弹力的双重作用下, 同样获得了密封所需要的密封比压, 因此不管介质压力是高或低,还是大幅度波动,都能确保密封。而普通浮动球阀, 当介质压力比较低时, 往往无法实现密封, 产生渗漏。安装：1）取掉法兰端两边的保护盖，在阀完全打开的状态下进行冲洗清洁。 2）安装前应按规定的信号（电或气）进行整机测试（防止因运输产生振动影响使用性能），合格后方可上线安装（接线按电动执行机构线路图）。 3）准备

9、与管道连接前，须冲洗和清除干净管道中残存的杂质（这些物质可能会损坏阀座和球）。 4）在安装期间，请不要用阀的执行机构部分作为起重的吊装点，以避免损坏执行机构及附件。 5）本类阀应安装在管道的水平方向或垂直方向。 6）安装点附近的管道不可有低垂或者承受外力的现象，可以用管道支架或者支撑物来消除管线的偏离。 7）与管道连接后，请用规定的扭矩交叉锁紧法兰连接螺栓。使用操作和维修：1）操作前须确认管路和阀已被冲洗过。 2）阀的操作按执行机构输入信号大小带动阀杆旋转完成：正向旋转1/4圈（90）时，阀关断。反向旋转1/4圈（90）时，阀开启。 3）当执行机构方向指示箭头与管线平行时，阀门为开启状态；指示

10、箭头与管线垂直时，阀门为关闭状态。小结：本装置整体结构不算复杂，本球阀的设计在操作球阀时，向轴头施加转矩，由一个扁方头插入球上的长槽内转到。扁方头和槽之间缝隙很小，而长度方向的缝隙很大。这样，可以使球阀在关断时不发生向下的滑动，流体压力将均匀地形成密封；定位销和限位盘在开和关的位置形成操作定位；本球阀将传统的密封阀座改为弹性密封阀座，弹性密封阀座球阀的启闭力矩很小, 只有相同通径传统球阀启闭力矩的1/51/ 4 , 操作轻便, 省力省时，确保密封。采用扁头阀杆，与手柄的连接不会错位，从而保证手柄指示的开关状态与阀一致辞。阀杆为下装式，防止受压飞出，同时可在火灾后，与阀体形成金属接触，确保阀杆密

11、封。球体与阀座是硬密封所以密封圈不会因高温而融化，可以在高温的工作条件下适用。阀杆设计成在工作环境中拆去填料压盖阀杆不会飞出的结构，消除了填料压盖松开而飞出的事故隐患；采用防静电装置，适用于输送石油、天然气、煤气的管线。总结：阀门是石油、化工、电站、长输管线、宇航以及海洋采油等国民经济各部门不可缺少的流体控制设备。上述的发展和需要，推动了阀门工业的发展。近年来，在满足各方面高参数新要求的同时，对阀门的结构、材料和生产工艺等方面，对如何做到更好地提高性能、可行性及降低成本等也予以密切关注。在各种阀门中，球阀的流动阻力最小，全径球阀打开时，球体通道、阀体通道和连接管径相等并成一直径，介质几乎可以毫

12、无损失的流过。球阀是用带有圆形通孔的球体作为启闭件，在阀杆驱动下球体围绕阀杆中心作090度旋转，完成启闭功能；具有结构紧凑开关迅速的特点，转动90度，即可关闭阀门，切断管路介质；球体通道直径与管路直径相同，流阻小，流通能力大；阀杆为下装式，杜绝了阀杆穿出的事故发生，保证了使用安全。体会 通过这次球阀的设计，很好的与课本上的知识结合起来，对课本上的内容又巩固了一遍，也搞懂了好多以前不懂的知识，并且通过查阅资料，锻炼了自己的动手的能力，不仅是学到了一件产品的设计的步骤，注意事项等，最重要的是了解到了阀门在现实生活中的广泛应用，特别是球阀的发展，应用以及深远的意义。参考文献机械原理第七版 高等教育出版社 主编 孙恒 陈作模 机械设计第八版 高等教育出版社 主编 濮良贵 纪名刚机械设计学第三版 机械工业出版社 主编 高志 陈祝林 材料力学第四版 高等教育出版社 主编 刘宏文