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Q347Y-1500LB球阀密封面接触问题进行非线性有限元分析

[来源:原创] [作者:无锡科莱恩流体控制设备有限公司] [日期:17-05-27] [点击:]

在石油、化工、食品、饮料等行业,灌装计量装置中经常使用的蝶阀一般都是中线式的,其密封比压是靠蝶板和橡胶密封圈间的过盈挤压造成的,在频繁开启状态下密封圈非常容易损坏。Q347Y-1500LB球阀由于其三偏心参数的存在,使其在关闭时,其密封副间的密封比压可以由常规蝶阀的阀座弹性产生改为外加于阀杆的驱动力矩产生,消除了常规蝶阀中弹性阀座材料老化、弹性失效等因素造成的密封副间的密封比压降低和消失。从而使蝶阀的密封性能和使用寿命得到大大提高[1]。接下来科莱恩气动球阀厂家分析接触非线性问题的求解方法:


1 接触非线性问题的求解方法

Q347Y-1500LB球阀属于强制密封蝶阀范畴[2]。根据密封原理可知,阀门密封应满足密封条件[1]:

qm

式中q-实际密封比压,mpa;

[q]-密封材料的许用比压,mpa;

qm-必需密封比压,mpa;它与密封面的宽度,密封面的材料以及介质压力有关。

dn300口径、pn为5mpa工作压力、密封面宽度为6mm的金属三偏心蝶阀为例:从文献[2]表4-66知,其许用比压为250mpa,必需密封比压qm为12mpa。

Q347Y-1500LB球阀的密封副结构是其产品的密封关键。其密封副结构是由圆锥曲面的回转轴相对于管道轴线斜置一偏心角后,被两平行平面截切而得,是一个空间曲面。加上蝶阀的回转中心相对于阀门通道的轴心和径向偏心,构成了蝶阀的三个偏心量。如图1所示。由于Q347Y-1500LB球阀的结构特点,导致其在密封过程中,密封副上的密封应力分布不均匀。为了降低阀门的关闭力矩,进一步提高Q347Y-1500LB球阀的使用寿命,本文在实现了密封副不干涉的基础上对密封面上的应力分布均匀性进行了数值仿真研究。

本文对Q347Y-1500LB球阀密封面接触问题进行了非线性有限元分析。在密封副不干涉的基础上,对Q347Y-1500LB球阀密封副的接触密封进行了静态数值仿真;并重点阐明了轴向偏心、径向偏心、角偏心对密封应力分布均匀性的影响。研究对降低阀门的关闭力矩,进一步提高Q347Y-1500LB球阀的使用寿命有指导意义。

 

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