固定球阀的设计与计算
李超
【摘 要】介绍支撑板结构固定球阀设计原理、设计计算和强度校核.采用支撑板固定球结构,可以改善阀杆受力状态,阀杆转动时只承受扭矩而不承受弯矩.阀门启闭时扭矩减小,阀门使用寿命延长,适用于大口径高压固定球阀及全焊接固定球阀.
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2018(000)004
【总页数】3页(P28-29,32)
【关键词】固定球阀;密封原理扭矩;强度
【作 者】李超
【作者单位】河北光德流体控制有限公司,沧州 061000
【正文语种】中 文
球阀是指启闭件（球体）由阀杆带动，并绕球阀轴线作旋转运动的阀门，它具有流体阻力小、密封性能好、使用寿命长、操作方便、启闭迅速等优点。随着石油、天然气长输管线发展，材料和制造技术提高，管线球阀得到广泛应用。本文介绍支撑板结构锻钢固定球阀设计计算。
1 结构特性
高压大口径锻钢固定球阀，一般采用三段式，便于加工和装配。球体由上下支撑板固定，支撑板轴颈处设置滑动轴承，轴承采用不锈钢板作为基体，内衬PTFE，摩擦阻力小，承载压力高，保证球阀的低操作扭矩。介质作用在球体上的力全部传递到支撑板上，阀杆只承受扭转应力。
2 密封条件
低压时，靠弹簧力推动密封圈压紧球体，产生预紧比压，实现低压密封。一般最小预紧比压qM=0.1P（p为介质工作压力），但不小于2MPa，对PTFE或卡普隆密封圈，qM≥1MPa。
图1 低压密封图
如图1所示，设单个圆柱弹簧刚度为P′，压缩量为HT，单边弹簧个数为n，则有：
式中，R为球体半径，mm；bM为密封面接触宽度，mm；β为密封面对中心的倾角，°；P为公称压力，MPa。
高压时，作用在阀座的介质力与弹簧合力使密封圈与球体产生密封比压，且密封部位的实际比压必须等于或大于必需的密封比压，这样才能达到高压密封。为保证密封的可靠性，考虑因密封圈过载造成的损坏，以及操作扭矩的加大和磨损加快，一般取qMF≤qS≤[q]，其中，qMF为密封的必需比压，qS为密封的设计比压，[q]为密封材料的许用比压。
液压气动与密封／２０１３年第Ｏ５期
基于ＡＮＳＹＳ的液压截止球阀设计与分析
王二强 ，孟 瑞 ，周华波 ，方 兵
（１．湖北三江航天红峰控制有限公司，湖北孝感４３２０００；
２．中国三江航天集团公司档案管理中心，湖北武汉４３００４０）
摘要：液压截止球阀是飞行器压力调节系统中常用的部件，目前大都是从工业设计和使用用途的角度研究液压截止球阀，缺少液压 截止球阀在不同环境工况下工作过程的应力和变形情况分析，以及零部件的可靠性和安全性技术指标。设计运用有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ，对某产品的手动液压截止球阀进行强度和刚度分析，得到手动液压截止球阀的应力和变形情况。以分析结果为基础，给出了手 动液压截止球阀零部件的可靠性和安全性技术指标。在产品设计初期。运用ＡＮＳＹＳ分析软件对产品及零部件进行不同工况下的受力 分析，可以得到产品的设计参数，优化设计产品，使得产品综合特性达到最好。 关键词：液压截止球阀；应力；变形；优化设计 中图分类号：ＴＨ１３７．５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０８１３（２０１３）０５—０００４—０３
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｈｃ Ｓｈｕｔｏｆｆ Ｂａｌｌ Ｖａｌｖｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ
ＷＡＮＧ Ｅｒ－ｑｉａｎｇａ，ＭＥＮＧ Ｒｕｉ２ ＺＨＯＵ ｎｌｌ，ａ－ｂｏ ，ＦＡＮＧ Ｂｉｎｇ＇
（１．Ｈｕｂｅｉ Ｓａ￣ｉａｎｇ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｈｏｎｇｆｅｎｇ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉａｏｇａｎ ４３２０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｒｃｈｉｖｅｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｓｐａｃｅ Ｓａｎ￣ｉａｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ ４３００４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔｏｐ Ｂａｌｌ Ｖａｌｖｅ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒｃｒａｆｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｍｏｓｔｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｉｓ ｌａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｏｒｋｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｉｔｓ ｐａｒｔｓ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｉｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｙｐｅ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔｏｐ Ｂａｌｌ Ｖａｌｖｅ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＮＳＹＳ ａｎｄ ｇｏｔ ｉｔｓ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｉｔｓ ｐａｒｔｓ Ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒ ａｎａｌｙｚｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｐａｒｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｃａｎ ｇｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｐａｒｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ａｎｄ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｈｕｔｏｆｆ ｂａｌｌ ｖａｌｖｅ；ｓｔｒｅｓｓ；ｄｅｆｏｒｍ￣ｉｏｎ；ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ
从监造过程分析单、双活塞管线球阀区别
摘要：从监造角度分析单、双活塞管线球阀的区别,包括结构不同、功能不同、试压程序不同三方面，有利于我们提高对单、双活塞管线阀门功能的理解，更合理选择所需功能的阀门。
关键词：单活塞 双活塞 DBB DIB
1、前言长距离输送石油、天然气等资源已成为当今世界最主要的运输手段，利用长输管线输送需要控制介质的流动，阀门具有切断、控制介质输送及安全保护等作用，因而被大量用于长输管线上。阀门监造服务是阀门自设计、投产到现场使用中的重要环节。然而由于阀门种类繁多，结构复杂多样，特别是管线阀门中的单双活塞球阀，结构整体相近，关键结构又不相同，从而实现不同的功能。经验丰富的监造人员要从更专业的角度为客户控制阀门质量，同时帮助生产厂家预见性的将生产过程中的隐患消灭在摇篮里，可以有效避免产品成型甚至投入使用造成更大的损失。本文笔者将自己近几年从事长输管线球阀监造工作中，对单、双活塞球阀的结构、功能、试压程序进行阐述和分析。
2、单、双活塞球阀分类
单、双活塞球阀是固定球阀，单、双活塞球阀也分别叫DBB、DIB球阀，双活塞球阀又分为DIB-1、DIB-2两种结构[1]。
3、DBB、DIB球阀结构上的不同
DBB和DIB是阀门的两种阀座功能形式，均为双阀座结构。
DBB即Double Block and Bleed双截断和泄放，每个阀座都只能抵抗一个方向上的力，称“单活塞效应阀座”（自泄压阀座），可对中腔进行排放。DBB单活塞阀座固定器上有一圈凸起的金属密台，把O型圈限制在一定范围内。见下图1
图1 单活塞阀座
——文章来源网络，仅供个人学习参考 工业阀门六大试压方法，强度试验轻松应对！
一般情况下，工业阀门在使用时不作强度试验，但修补过后阀体和阀盖或腐蚀损伤的阀体和阀盖应作强度试验。对于安全阀，其定压和回座压力及其他试验应符合其说明书和有关规程的规定。阀门安装之前应在阀门液压测试台上作阀门强度试验和阀门密封试验。低压阀门抽查20%，如不合格应100%的检查;中、高压阀门应100%的检查。阀门试压常用的介质有水、油、空气、蒸汽、氮气等，各类工业阀门含气动阀门的试压方法如下：
01截止阀和节流阀的试压方法
截止阀和节流阀的强度试验，通常将组装好的阀门放在试压架中，打开阀瓣，注入介质至规定值，检查阀体和阀盖是否冒汗和渗漏。也可单件进行强度试验。密封性试验只做截止阀。试验时截止阀的阀杆成垂直状态，阀瓣开启，介质从阀瓣底下一端引入至规定值，检查填料和垫片处；待合格后关闭阀瓣，打开另一端检查是否有渗漏。如果阀门强度和密封性试验都要做时，可先做强度试验，然后降压至密封性试验规定值，检查填料和垫片处；再关闭阀瓣，打开出口端检查密封面是否渗漏。
2闸阀的试压方法
闸阀的强度试验与截止阀一样。闸阀的密封性试验有两种方法。
①闸板开启，使阀内压力升至规定值；然后关闭闸板，立即取出闸阀，检查闸板两侧密封处有否渗漏或者直接往阀盖上的堵头内注入试验介质至规定值，检查闸板两侧密封处。以上方法叫做中间试压。这种方法不宜在公称通径DN32mm以下的闸阀做密封试验。
②另一种方法是将闸板开启，使阀门试验压力升至规定值；然后关闸板，打开一端
——文章来源网络，仅供个人学习参考 盲板，检查密封面是否渗漏。再倒头，作以上重复试验至合格为止。
气动闸阀填料和垫片处密封性试验应在闸板密封性试验之前进行。
3球阀的试压方法
气动球阀的强度试验应在ballvalve球体半开状态下进行。
①浮动式球阀密封性试验：将阀处于半开状态，一端引入试验介质，另一端封闭；将球体转动几次，阀门处于关闭状态时打开封闭端检查，同时检查填料和垫片处密封性能，不得有渗漏现象。然后从另一端引入试验介质，重复上述试验。
