服务热线:
18201998116
上海陆贡阀业有限公司
中台合资企业
阀门知识

气动闸阀的设计与开发

2020-06-24

气动闸阀


气动闸阀摘要

分析了常规气动闸阀存在的问题,设计开发了三种适用于闸阀的气动装置,包括异径气动装置、配置减压阀的气动装置及设置预紧弹簧的气动装置,解决了闸阀需要的启闭力与气动装置输出的启闭力不匹配的问题,设计开发的气动闸阀已在工程项目中得到成功应用。

气动闸阀前言常规气动闸阀结构图

闸阀是zui常用的一种阀类,适用于各种压力、温度、口径范围,性价比高,可靠性高,在石油、化工、电力、冶金、制药及城建等各种工业领域中得到广泛应用。

气动装置是一种常用的阀门驱动装置,随着工业的发展以及对自动控制要求的不断提高,气动装置的应用越来越广泛。目前气动装置大量应用于球阀、蝶阀等部分回转阀门,闸阀、截止阀等多回转阀门也有应用。

常规气动闸阀如图1所示,闸阀的阀杆一端与气动装置的活塞连接,另一端与闸阀的闸板连接,活塞在气缸中的介质压力作用下可以上下运动,活塞的运动通过阀杆带动闸板运动,从而实现气动闸阀的开启与关闭。通常闸阀的开启力与关闭力是不同的,尤其是对于楔式闸阀,关闭力要设置得比较小,只要能够确保阀门密封即可。如果关闭力太大,一方面阀门密封面因摩擦力过大容易擦伤损坏;di二方面会引起阀座及闸板密封面的过度变形而损坏;di三方面过大的轴向力会使阀杆产生弯曲变形;di四方面会引起闸阀中法兰螺栓的过度拉伸而损坏以及中法兰的密封泄漏。

为了确保闸阀在任何情况下都能够开启,通常需要设置较大的开启力,特别是在高温下,由于材料的热膨胀,闸板与阀座在关闭时会贴合得很紧,因此需要较大的开启力。但是,闸阀气动装置的阀杆占据了活塞下部气缸的部分面积,因此,气体作用在气动装置活塞上的关闭力要略大于开启力,因此,气动闸阀关闭后,由于气动装置的开启力较小,往往不能确保阀门开启。用户使用时,为了能够使处在关闭状态下的闸阀开启,通常调高气动装置的气源压力。但是,气源压力的增高,也使闸阀的关闭力更大,重新关闭后的闸阀将更难开启,甚至由于关闭力过大而导致阀杆弯曲变形。异径气动装置结构图

总之,闸阀需要设置较小的关闭力和较大的开启力,通常关闭力是开启力的70%左右,但是气动装置输出的关闭力要大于开启力,由于闸阀需要的启闭力与气动装置输出的启闭力不匹配,导致气动闸阀经常出现各种问题。

气动闸阀的设计与开发

常规气动闸阀问题的实质是闸阀所需的启闭力与气动装置输出的启闭力不匹配,闸阀的启闭力通常是无法改变的,因此,将通过改变气动装置的设计来解决气动闸阀的问题。

①采用异径气动装置的结构设计

为了解决常规气动闸阀的气动装置关闭力过大、开启力过小的问题,设计开发了如图2所示的异径气动装置。

阀杆与大气缸活塞以及小气缸活塞固定连接,开启阀门时,在大气缸活塞的下端进气,同时排放小气缸活塞上端气缸中的气体。由于气体作用在大气缸的活塞上,因此气动装置输出较大的开启力。关闭阀门时,在小气缸活塞的上端进气,同时排放大气缸活塞下端气缸中的气体,由于气体作用在小气缸的活塞上,因此气动装置输出较小的关闭力。可以根据闸阀需要的关闭力和开启力来设计大小气缸的尺寸。大气缸活塞的上部气缸与小气缸活塞的下部气缸联通并通过气孔与大气相通。采用异径气缸的设计,解决了气动装置输出的启闭力与闸阀所需的启闭力不匹配的问题。但是,采用异径气动装置,会显著增加气动装置的高度,这时该结构设计的缺点。

②采用减压阀的气动装置的结构设计设置减压阀的气动装置结构图

为了解决常规气动闸阀的气动装置关闭力过大的问题,设计开发了如图3所示的带减压阀的气动装置,减压阀设置在气动装置上端进气口的位置,通常采用比例式减压阀,根据阀门所需要的开启力和关闭力的大小通过计算来配置减压阀,通过降低关阀时的气缸压力来实现减小关闭力的目的,该结构设计简单有效。

③采用弹簧加载气动装置的结构设计

为了解决常规气动闸阀的气动装置输出开关力与阀门需要的开关力不匹配的问题,在气动装置的活塞下部设计了弹簧(见图4),根据阀门所需的开启力和关闭力计算确定弹簧的尺寸及预压缩力。从而使气动装置输出的开关力与阀门所需的开关力协调匹配。该气动装置开启阀门的力是气体作用在活塞上的力加上弹簧的预紧力,对于相同直径的气动装置,该结构设计可以输出更大的开启力,或者说,对于相同规格的阀门,可以配置较小直径的气动装置。但需要注意的是,对于该结构设计,当气动装置的上下气缸中均没有介质压力时,在弹簧力的作用下,阀门可能会处在开启位置。设置弹簧加载的气动装置结构图

对于常规的气动闸阀,气动装置输出额定关闭力较大、开启力较小,而闸阀(特别是楔式闸阀)需要较小的关闭力、较大的开启力,由于两者不匹配协调,导致常规的气动闸阀在使用中会出现各种问题,本文针对常规气动闸阀存在的问题,设计开发了异径气动装置、配置减压阀的气动装置以及设置预紧弹簧的气动装置,成功解决了闸阀需要的启闭力与气动装置输出的启闭力不匹配的问题。

相关产品:Z641H气动闸阀(带手轮)

                加长杆气动闸阀

暂无评论!
我要评论 只有购买过该商品的用户才能评论。
网站导航
  • 电话咨询
  • 18201998116
您是第 53785 位访客!