金屬波紋管閥門的設(shè)計(jì)解析

　　金屬波紋管閥門的波紋管下端焊接在閥桿上，以防止工藝流體浸蝕閥桿，另一端置于閥體和閥蓋之間構(gòu)成靜密封。采用合適的材料，波紋管閥可用于高溫500 ℃和高壓2500 lb (42 MPa)工況中。通常閥門行程為波紋管自由長(zhǎng)度的15% ，因而波紋管占據(jù)很大的壓力空間，制造工藝相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格較貴。但與傳統(tǒng)填料密封閥門相比，閥桿的密封更加可靠，在外泄漏要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合，如有毒介質(zhì)、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)和放射性介質(zhì)以及熱油等場(chǎng)合中應(yīng)用廣泛。

　　設(shè)計(jì)要求

　　波紋管閥門最常用的結(jié)構(gòu)形式為波紋管截止閥和閘閥。波紋管截止閥因?yàn)槠鋯㈤]行程短，易于制造與之匹配的波紋管而使用廣泛。閘閥由于需要的行程較長(zhǎng)，制造波紋管的難度增大，使大口徑波紋管閘閥的使用受到限制。

　　屬波紋管閥門壽命

　　波紋管閥門的全開2全關(guān)2全開過(guò)程為一個(gè)循環(huán)(一次)，美國(guó)閥門和管件制造者標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)MSSSP2117 規(guī)定波紋管閥門壽命如表1 。

　　在不同的工況條件下，波紋管閥門的壽命要求也不一樣，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足客戶的具體要求。

　　波紋管閥門的試驗(yàn)分為型式試驗(yàn)和產(chǎn)品試驗(yàn)。

　　b 　型式試驗(yàn)

　　波紋管閥門的關(guān)鍵部件是波紋管。波紋管的型式試驗(yàn)可以是波紋管閥門，也可以是用連波紋管的工裝，但工裝的載荷、行程、壓力和間隙等應(yīng)與實(shí)際的波紋管閥門相同。型式試驗(yàn)前先完成115 倍設(shè)計(jì)壓力的強(qiáng)度試驗(yàn)。型式試驗(yàn)應(yīng)從每一基本設(shè)計(jì)和材料中隨機(jī)抽取至少3 臺(tái)試驗(yàn)，最短壽命不低于表1 規(guī)定。試驗(yàn)溫度為常溫，試驗(yàn)壓力為常溫時(shí)材料規(guī)定的工作壓力。壽命試驗(yàn)結(jié)束后用0.6MPa 的空氣試壓，波紋管及其連接接頭進(jìn)入水中，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。或用氦氣檢漏儀器測(cè)試，其泄漏率不大于10-6cm3/ s。

　　c　產(chǎn)品試驗(yàn)

　　每臺(tái)波紋管閥門除正常的閥門試驗(yàn)外，還必須使用氦氣檢漏儀器測(cè)試，其泄漏率不大于10-6cm3/ s。

　　波紋管的選擇

　　波紋管閥門設(shè)計(jì)時(shí)，合理選用波紋管是決定閥門質(zhì)量的關(guān)鍵。選用時(shí)應(yīng)考慮波紋管材料、閥門使用壽命、工作壓力和工作溫度等的影響。

　　a) 波紋管壓力的選取　假設(shè)一閥門工作溫度< 300 ℃，工作壓力為114 MPa，波紋管材料要求1Cr18Ni9Ti，壽命次數(shù)10000次，閥門行程為20mm，閥桿直徑為20mm。閥門在此溫度下的工作壓力p=114MPa ，小于kt×PN =0165×215=1162MPa，可選用表5中的波紋管。

　　b) 波數(shù)的計(jì)算　n = l/ (s0×kω×kf)=20/(2×0146×0170×110)=31(波)由此可見，波紋管的選擇與波紋管材料、壽命、工作壓力和工作溫度有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)只有根據(jù)不同的工況設(shè)計(jì)，才能保證波紋管可靠的工作和預(yù)期的使用壽命。