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摘 要
閥門是流體管路的控制裝置，它是用來切斷和接通管路介質(zhì)，用于控制流體的壓力、方向和流量的裝置。本課題設(shè)計(jì)的閥門為升降式止回閥。它是由閥體、閥蓋和閥瓣組成。閥體是閥門中最重要的零件之一，它是用來傳輸介質(zhì)的主要流動(dòng)通道，承受著工作介質(zhì)的壓力、溫度、沖蝕和腐蝕，它是閥門總裝配的基礎(chǔ)。閥蓋是閥門中承受壓力的重要零件之一，在使用過程中不但承受機(jī)制的壓力，還承受著閥瓣啟閉的沖擊壓力。閥瓣是閥門中負(fù)責(zé)啟閉的重要零件之一，在使用過程中，通過介質(zhì)的壓力自動(dòng)啟閉，同時(shí)，防止介質(zhì)倒流。本課題設(shè)計(jì)的閥門為升降式。它既省去了很多零件（如支架、壓板、閥桿搖桿……）、節(jié)省了原材料，又方便生產(chǎn)、方便使用，不僅給公司節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間和成本，同時(shí)也為使用者帶來了很多方便。
關(guān)鍵詞：閥門 升降式止回閥 閥體 閥蓋 閥瓣
目 錄
1緒論……………………………………………………………………………3
2閥門設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容…………………………………………………………4
2.1閥門的型號(hào)編制方法………………………………………………………4
2.2閥門設(shè)計(jì)所需具備的基本數(shù)據(jù)……………………………………………8
2.3閥門設(shè)計(jì)應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求………………………………………8
3止回閥的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………9
3.1升降式止回閥的概述………………………………………………………9
3.2止回閥閥體的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………9
3.2.1閥體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容……………………………………………………10
3.2.2閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………10
3.2.3閥體壁厚的設(shè)計(jì)…………………………………………………………10
3.3止回閥閥蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………12
3.3.1閥蓋設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容……………………………………………………12
3.3.2閥蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………12
3.3.3閥蓋厚度的設(shè)計(jì)…………………………………………………………12
3.4止回閥閥瓣的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………………13
3.4.1閥瓣設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容……………………………………………………13
3.4.2閥瓣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………13
3.4.3閥瓣尺寸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………14
4止回閥的檢查和試驗(yàn)…………………………………………………………14
4.1止回閥的檢查………………………………………………………………14
4.1.1止回閥鑄件的檢查………………………………………………………14
4.1.2止回閥主要尺寸的檢查…………………………………………………15
4.1.3止回閥清潔度的檢查……………………………………………………15
4.2止回閥的壓力試驗(yàn)…………………………………………………………16
4.2.1閥體的殼體試驗(yàn)…………………………………………………………16
4.2.2閥門的密封試驗(yàn)…………………………………………………………17
結(jié) 論…………………………………………………………………………18
致 謝…………………………………………………………………………18
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………19
第1章 緒論
閥門是流體管路的控制裝置。它是用來切斷和接通管路介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力和流量，改變介質(zhì)的流動(dòng)方向以及保護(hù)管路系統(tǒng)或設(shè)備的安全運(yùn)行的。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，閥門的引用日益普遍。閥門在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要作用，一旦閥門出現(xiàn)了故障，整個(gè)生產(chǎn)過程就會(huì)受到影響，甚至造成火災(zāi)和爆炸等事故，造成人身傷亡和國(guó)家財(cái)產(chǎn)的重大損失。因此，生產(chǎn)質(zhì)量高、性能好的閥門產(chǎn)品，對(duì)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化具有重大意義。
閥門在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門中有著廣泛的應(yīng)用。在石油、天然氣、煤炭和礦石的開采、提煉加工和管道輸送系統(tǒng)中；在化工產(chǎn)品、醫(yī)藥和食品生產(chǎn)系統(tǒng)中；在水電、火電和核電的電力生產(chǎn)系統(tǒng)中；在城市和工業(yè)企業(yè)的給排水、供熱和供氣系統(tǒng)中；在農(nóng)田的排灌系統(tǒng)中；在冶金生產(chǎn)系統(tǒng)中；在船舶、車輛、飛機(jī)以及各種運(yùn)動(dòng)機(jī)械的流體系統(tǒng)中，都大量的使用閥門。此外，在國(guó)防生產(chǎn)系統(tǒng)中和航天等新技術(shù)領(lǐng)域里也使用著各種性能特殊的閥門。因此，閥門是我國(guó)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化不可缺少的重要機(jī)械產(chǎn)品。它與生產(chǎn)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活都有密切的聯(lián)系。
閥門安裝在各種管路系統(tǒng)中用于控制流體的壓力、流量和流向。由于流體的壓力、流量、溫度和物理化學(xué)性質(zhì)都不同，對(duì)流體系統(tǒng)的控制要求和使用要求也不同，所以閥門的種類和品種規(guī)格非常多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的閥門產(chǎn)品品種已達(dá)三千多個(gè)型號(hào)，近三萬個(gè)規(guī)格。隨著新的工藝流程和控制要求的出現(xiàn)，隨著現(xiàn)代閥門的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)性能的高水平發(fā)展需要，隨著生產(chǎn)過程日益自動(dòng)化發(fā)展的需要，將會(huì)不斷的提出對(duì)閥門新品種的發(fā)展需要。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的控制，閥門一般應(yīng)具備以下性能：即密封性能、強(qiáng)度性能、調(diào)節(jié)性能、動(dòng)作性能和流通性能。對(duì)大多數(shù)閥門來說，密封問題是首要問題。由于密封性能差或密封壽命短而產(chǎn)生流體的外漏或內(nèi)漏，會(huì)造成環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失；有毒性的流體、腐蝕性流體、放射性流體和易燃易爆流體的泄露有可能產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人身傷亡。對(duì)于高中壓氣體閥門和安全閥等，閥門的安全可靠性也是十分重要的。強(qiáng)度不夠或動(dòng)作不可靠，將會(huì)造成本體或系統(tǒng)的破壞而導(dǎo)致人身傷亡。除了對(duì)密封和強(qiáng)度的基本要求外，其調(diào)節(jié)性能的優(yōu)劣也具有重大的意義。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和閥門需求量的不斷增長(zhǎng)，閥門的生產(chǎn)將不斷創(chuàng)新，向著自動(dòng)化、安全化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、完善化的方向發(fā)展，閥門的銷售市場(chǎng)也將更加廣泛，閥門的使用也更加頻繁和普及，應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣泛。
第2章 閥門設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
閥門作為管道系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，應(yīng)保證安全可靠地執(zhí)行管道系統(tǒng)對(duì)閥門提出的使用要求。因此，閥門設(shè)計(jì)必須滿足工作介質(zhì)的壓力、溫度、腐蝕、流體特性以及操作、制造，安裝、維修等方面對(duì)閥門提出的全部要求。
2.1 閥門的型號(hào)編制方法
閥門的型號(hào)是用來表示閥類、驅(qū)動(dòng)及連接形式、密封圈材料和公稱壓力等要素的。
由于閥門種類繁雜，為了制造和使用方便，國(guó)家對(duì)閥門產(chǎn)品型號(hào)的編制方法做了統(tǒng)一規(guī)定。閥門產(chǎn)品的型號(hào)是由七個(gè)單元組成，用來表明閥門類別、驅(qū)動(dòng)種類、連接和結(jié)構(gòu)形式、密封面或襯里材料、公稱壓力及閥體材料。
閥門型號(hào)的組成由七個(gè)單元順序組成（見下表）
1．閥門的類型代號(hào)??
表 1—1
閥門類型
代? 號(hào)
閥? 門? 類? 型
代?號(hào)
閥? 門? 類? 型
代號(hào)
閘?????? 閥???
??? Z
球????????? 閥
?? Q
疏??? 水??? 閥
??S
截? 止? 閥
??? J
旋??? 塞??? 閥
?? X
安??? 全??? 閥
? A
節(jié)? 流?? 閥
??? L
液 面 指 示 器
?? M
減??? 壓??? 閥
? Y
隔? 膜?? 閥
??? G
止??? 回??? 閥
?? H
?
?
柱? 塞?? 閥
??? U
碟????????? 閥
?? D
?
?
2．傳動(dòng)方式代號(hào)
表1—2
傳動(dòng)方式
代號(hào)
傳動(dòng)方式
代號(hào)
電磁動(dòng)
0
園錐齒輪
5
電磁——液動(dòng)
1
氣動(dòng)
6
電——液動(dòng)
2
液動(dòng)
7
蝸輪
3
氣——液動(dòng)
8
正齒輪
4
電動(dòng)
9
注：①手輪、手柄和扳手傳動(dòng)以及安全閥、減壓閥、疏水閥省略本代號(hào)。
??? ②對(duì)于氣動(dòng)或液動(dòng)：常開式用6K、7K表示；常閉式用6B、7B表示；氣動(dòng)帶手動(dòng)用6S表示。防爆電動(dòng)用“9B”表示。
3．連接形式代號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，按表1—3的規(guī)定
表 1—3
連? 節(jié)?? 形?? 式
? 代??????? 號(hào)
內(nèi)???? 螺???? 紋
外???? 螺???? 紋
法??????????? 蘭
焊??????????? 接
??????? 1
??????? 2
??????? 4
??????? 6
???? 注：焊接包括對(duì)焊和承插焊
4．結(jié)構(gòu)形式代號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示1—4~13
表 1—4
???????????? 閘???? 閥???? 結(jié)???? 構(gòu)???? 形???? 式
?? 代?? 號(hào)
?
?
??? 明??? 桿
?
??? 楔??? 式
? 彈?? 性?? 閘?? 板
????? 0
?
? 剛
?
?
? 性
? 單? 閘? 板
????? 1
? 雙? 閘? 板
????? 2
? 平?? 行?? 式
? 單? 閘? 板
????? 3
? 雙? 閘? 板
????? 4
???? 暗 ????桿???? 楔??? 式
? 單? 閘? 板
????? 5
? 雙? 閘? 板
????? 6
?
表 1—5
?? 截? 止? 閥? 和? 節(jié)? 流? 閥? 結(jié)? 構(gòu)? 形? 式
??? 代??????? 號(hào)
?????? 直??????????? 通??????????? 式
???????? 1
?????? 角???????????????????? ?????式
???????? 4
?????? 直??????????? 流??????????? 式
???????? 5
平??????? 衡
?
??? 直???? 通??? 式
???????? 6
??? 角?????????? 式
???????? 7
?
表 1—6
?????????? 球?? 閥?? 結(jié)?? 構(gòu)?? 形?? 式
??? 代?????? 號(hào)
?
???? 浮??????? 動(dòng)
?? 直???? 通???? 式
???????? 1
?L? 形
?三? 通? 式
???????? 4
?T? 形
???????? 5
???? 固??????? 定
?? 直???? 通???? 式
???????? 7
?
表 1—7
????? 蝶?? 閥?? 結(jié)?? 構(gòu)?? 形?? 式
????? 代???????? 號(hào)
杠????????? 桿?????????? 式
垂?????? 直????? 板????? 式
斜????????? 板?????????? 式
0
1
3
???
表 1—8
??? 隔?? 膜?? 閥?? 結(jié)?? 構(gòu)?? 形?? 式
?????? 代???????? 號(hào)
屋????????? 脊?????????? 式
截????????? 止?????????? 式
閘????????? 板?????????? 式
1
3
7
?
表 1—9
??????? 旋?? 塞?? 閥?? 結(jié)?? 構(gòu)?? 形?? 式
??? 代?????? 號(hào)
?
??? 填?????? 料
?? 直???? 通???? 式
???????? 3
?? T? 形? 三? 通 式
???????? 4
?? 四???? 通???? 式
???????? 5
??? 油?????? 封
?? 直???? 通???? 式
???????? 7
?? T? 形? 三? 通 式
???????? 8
?
表 1—10
????? 止? 回? 閥? 和? 底? 閥? 結(jié)? 構(gòu)? 形? 式
??? 代?????? 號(hào)
??? 升??????? 降
?? 直???? 通???? 式
???????? 1
?? 立?????????? ?式
???????? 2
?
??? 旋??????? 啟
?? 單???? 瓣???? 式
???????? 4
?? 多???? 瓣???? 式
???????? 5
?? 雙???? 瓣???? 式
???????? 6
?
表 1—11
?????????? 安?? 全?? 閥?? 結(jié)?? 構(gòu)?? 形?? 式
? 代?? 號(hào)
?
?
???
?
? 彈??? 簧
?
封??? 閉
?帶 散 熱 片
全?? 啟?? 式
???? 0
?
???? 1
?
???? 2
?
?
?帶? 板? 手
全?? 啟?? 式
???? 4
?
?
?不? 封? 閉
雙彈簧微啟式
???? 3
微?? 啟?? 式
???? 7
全?? 啟?? 式
???? 8
微?? 啟?? 式
???? 5
帶控制機(jī)構(gòu)
全?? 啟?? 式
???? 6
???????????? 脈????????????? 沖????????????? 式
???? 9
?????? 注：杠桿式安全閥在類型代號(hào)前加“G”漢語拼音字母。
?
表 1—12
????? 減? 壓? 閥? 結(jié)? 構(gòu)? 形? 式
??????? 代?????????? 號(hào)
???????? 薄??????? 膜??????? 式
???????? 彈?? 簧?? 薄?? 膜?? 式
???????? 活??????? 塞??????? 式
???????? 波 ????紋???? 管??? 式
???????? 杠??????? 桿??????? 式
1
2
3
4
5
?
表 1—13
????? 疏? 水? 閥? 結(jié)? 構(gòu)? 形? 式
??????? 代?????????? 號(hào)
??????? 浮??????? 球??????? 式
??????? 鐘?? 形?? 浮?? 子?? 式
??????? 脈??????? 沖?????? ?式
??????? 熱????? 動(dòng)???? 力?? 式
1
5
8
9
5．? 閥座密封面或襯里材料代號(hào)用漢語拼音字母表示，按表1—14的規(guī)定。
表1—14
?閥座密封面或襯里材料
? 代? 號(hào)
?閥座密封面或襯里材料
? 代? 號(hào)
銅???? 合???? 金
橡??????????? 膠
尼?? 龍?? 塑? 料
氟???? 塑???? 料
巴?? 氏?? 合? 金
合??? ?金???? 鋼
T
X
N
F
B
H
?? 滲???? 氮???? 鋼
?? 硬?? 質(zhì)?? 合? 金
?? 襯??????????? 膠
?? 襯??????????? 鉛
?? 搪??????????? 瓷
?? 滲????? 硼??? 鋼
D
Y
J
Q
C
P
?????? 注：由閥體直接加工的閥座密封面材料代號(hào)用“W”表示；當(dāng)閥座和閥瓣（閘板）密封面材料不同時(shí)，用低硬度材料代號(hào)表示（隔膜閥除外）。
6．公稱壓力數(shù)值用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，JB4018-85所采用的計(jì)量單位做法定單位均為“MPa”，如PN32即為原Pg320kgf/cm2。若工作溫度為540℃；工作壓力為14MPa時(shí)，其標(biāo)注方法為“Pw5414V”。其中“W”為溫度的含義。
??7. 閥體材料代號(hào)用漢語拼音字母表示，按表 1—15的規(guī)定?
表 1—15
?? 閥? 體? 材? 料
? 代??? 號(hào)
?? 閥? 體? 材? 料
? 代??? 號(hào)
HT25-47
KT30-6
QT40-15
H62
ZG25
?????? ? Z
K
Q
T
C
Cr5Mo
1Cr18Ni9Ti
Cr18Ni12Mo2Ti
12CrMoV
I
P
R
V
???? 注：PN≤1.0MPa的灰鑄鐵閥體和PN≥2.5MPa的碳素鋼閥體，省略本代號(hào)。
2.2 閥門設(shè)計(jì)所需具備的基本數(shù)據(jù)
1）閥門的用途和種類；
2）介質(zhì)的工作壓力；
3）介質(zhì)的工作溫度；
4）工作介質(zhì)的物理、化學(xué)性能；
5）公稱通經(jīng)；
6）結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度；
7）與管道的連接形式；
8）閥門的操作方法。
2.3 閥門設(shè)計(jì)應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求
1）閥門的流通能力和流體阻力系數(shù)；
2）閥門啟閉速度，啟閉次數(shù)；
3）驅(qū)動(dòng)裝置能源特性；
4）閥門工作環(huán)境及其保養(yǎng)條件；
5）外形尺寸的限制；
6）重量的限制；
7）抗地震要求。
第3章 止回閥的設(shè)計(jì)
本課題設(shè)計(jì)的閥門為H42H-100 DN50的閥門。
H——閥門的類型為止回閥
4——閥門的連接方式為法蘭連接
2——閥門的結(jié)構(gòu)形式為升降立式
H——閥門的密封面或襯里材料為合金耐酸或不銹鋼
100——閥門的公稱壓力為100MPa
DN50——閥門的公稱通經(jīng)為50mm
3.1 升降式止回閥的概述
升降式止回閥是閥瓣沿著閥體垂直中心線滑動(dòng)的止回閥，升降式止回閥只能安裝在水平管道上，在高壓小口徑止回閥上閥瓣可采用圓球。升降式止回閥的閥體形狀與截止閥一樣（可與截止閥通用），因此它的流體阻力系數(shù)較大。其結(jié)構(gòu)與截止閥相似，閥體和閥瓣與截止閥相同。閥瓣上部和閥蓋下部加工有導(dǎo)向套簡(jiǎn)，閥瓣導(dǎo)向簡(jiǎn)可在閥盞導(dǎo)向簡(jiǎn)內(nèi)自由升降，當(dāng)介質(zhì)順流時(shí)，閥瓣靠介質(zhì)推力開啟，當(dāng)介質(zhì)停流時(shí)，閥瓣靠自垂降落在閥座上，起阻止介質(zhì)逆流作用。直通式升降止回閥介質(zhì)進(jìn)出口通道方向與閥座通道方向垂直；立式升降式止回閥，其介質(zhì)進(jìn)出口通道方向與閥座通道方向相同，其流動(dòng)阻力較直通式小。
3.2 止回閥閥體的設(shè)計(jì)與計(jì)算
閥體是閥門中最重要的零件之一，閥體的重量通常占整個(gè)閥門總重量的70%左右。
閥體的主要功能有：1）作為工作介質(zhì)的流動(dòng)通道；
2）承受工作介質(zhì)壓力、溫度、沖蝕和腐蝕；
3）在閥體內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)空間，設(shè)置閥座，以容納啟閉件、閥桿等零件；
4）在閥體端部設(shè)置連接結(jié)構(gòu)，滿足閥門與管道系統(tǒng)安裝使用要求；
5）承受閥門啟閉載荷和在安裝使用過程中因溫度變化，振動(dòng)，水擊等影響所產(chǎn)生的附加載荷；
6）作為閥門總裝配的“基礎(chǔ)”。
3.2.1 閥體設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
1）確定止回閥閥體材料：本閥門確定采用的材料是WCB（碳鋼）。它具有足夠的的耐蝕性，并具有可靠的強(qiáng)度和剛度。
2)確定止回閥閥體的制造方法：根據(jù)閥門的總體設(shè)計(jì)，安裝要求和材料工藝性能確定閥體的制造方法為鑄造。其優(yōu)點(diǎn)是有質(zhì)量保證、組織致密，表面質(zhì)量較好。
3）確定閥體的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度：根據(jù)閥門機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)96-75條確定H42H-100 DN50的閥門長(zhǎng)度應(yīng)為140mm，根據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)閥門的法蘭厚度應(yīng)為28mm。
4）確定閥體的流動(dòng)通道：根據(jù)閥門的流通能力和流體阻力系數(shù)要求等確定閥體的流動(dòng)通道大小為DN50。
3.2.2 閥體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于閥門有多種類型，同類型的閥門結(jié)構(gòu)形式又分成許多類別，因此，閥體的形狀千變?nèi)f化。閥體的結(jié)構(gòu)決定與閥體與管道、閥體與閥蓋的連接。閥體端口必須為圓形，介質(zhì)流道應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成直線形或流線形，盡可能避免介質(zhì)流動(dòng)方向的突然改變和通道形狀、截面積的急劇變化，以減少流體阻力，腐蝕和沖蝕。閥門的流道形式可分為直通式、直角式和直流式。根據(jù)以上要求和省材、省料、省時(shí)的原則，本閥門采用的流道形式為直通式。
3.2.3 閥體尺寸的設(shè)計(jì)
1）閥體樣式的設(shè)計(jì)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所得，本設(shè)計(jì)的升降式止回閥閥體的樣式如附圖一所示，為兩邊法蘭連接中間半球型。
2）閥體壁厚的設(shè)計(jì)
根據(jù)公式3-1及表3-1計(jì)算止回閥的壁厚。
公式：tm=tm1+(PN-PN1)÷(PN2-PN1)×(tm2-tm1) (3-1)
式中 tm——計(jì)算的閥體壁厚（mm）
PN——閥門公稱壓力(MPa)
PN1——“最小壁厚表”中公稱壓力（小值）（MPa）
PN2——“最小壁厚表”中公稱壓力（大值）（MPa）
tm1——由PN1查表得出的壁厚(mm)
tm2——由PN2查表得出的壁厚(mm)
表3-1法蘭連接鋼制截止閥和升降式止回閥的殼體最小壁厚（GB12235） (mm)
公稱通徑
DN
公稱壓力(MPa)
1.6
2.5
4.0
6.4
16.0
殼體最小壁厚
25
6.5
6.7
6.9
7.4
10.4
32
6.9
7.2
7.4
8.0
11.4
40
7.4
7.7
7.9
8.6
12.6
50
7.9
8.2
8.5
9.3
14.6
65
8.7
9.1
9.4
10.4
16.1
80
9.4
9.9
10.2
11.5
18.2
100
10.3
10.9
11.3
12.8
20.9
150
12.1
13.0
13.7
15.9
27.7
本課題設(shè)計(jì)的閥門為H42H-100 DN50的止回閥。即PN=10MPa,查表3-1得PN1=6.4MPa，PN2=16MPa，tm1=9.3mm,tm2=14mm.則：
tm=tm1+(PN-PN1)÷(PN2-PN1)×(tm2-tm1)
=9.3+（10-6.4）÷（16-6.4）×（14-9.3）
≈11mm
由此得出止回閥的壁厚為11mm。
3）閥體密封面的設(shè)計(jì)
根據(jù)《閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》
表4—50 旋啟式止回閥密封面的推薦尺寸 單位：mm
閥門公稱通徑
D
D1
D2
H
mm
50
51
54
64
15
60
64
76
78
16
……
……
……
……
……
注：圖見CAD密封面。
設(shè)計(jì)出密封面的總直徑為φ64mm，閥座寬度為4.5mm。
3.3 止回閥閥蓋的設(shè)計(jì)與計(jì)算
閥蓋是閥門中承受壓力的重要零件之一。閥蓋在使用過程中承受著介質(zhì)壓力、溫度、沖蝕和腐蝕等因數(shù)的影響。
閥蓋的主要功能有：1）作為工作介質(zhì)的流動(dòng)通道；
2）承受工作介質(zhì)壓力、溫度、沖蝕和腐蝕；
3）在閥蓋底端設(shè)置一個(gè)通孔，用以容納閥瓣；
4）承受閥瓣啟閉沖擊壓力和在使用過程中因溫度變化，沖蝕，水擊等影響所產(chǎn)生的附加沖擊壓力。
3.3.1 閥蓋設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
1）確定止回閥蓋的材料：本閥門確定采用的材料是WCB（碳鋼）。它具有足夠的的耐蝕性，并具有可靠的強(qiáng)度和剛度。
2)確定止回閥閥蓋的制造方法：根據(jù)閥門的總體設(shè)計(jì)，安裝要求和材料工藝性能確定閥體的制造方法為鑄造。其優(yōu)點(diǎn)是有質(zhì)量保證、組織致密，表面質(zhì)量較好。
3）確定閥蓋的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度：根據(jù)閥門閥體的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算閥蓋長(zhǎng)度應(yīng)為51mm。
3.3.2 閥蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在各種不同類型的閥門中，通常是有閥蓋和閥體共同組成“承壓殼體”，按照閥蓋與閥體不同的連接型式分類，閥蓋可以分為：法蘭式閥蓋、自緊式閥蓋、螺紋式閥蓋等，本設(shè)計(jì)采用的是螺紋式閥蓋。
閥蓋通常分為整體式閥蓋和分離式閥蓋。整體式閥蓋不但作為承壓殼體的一部分，還與閥桿螺母連接作為閥桿的支架，整體式閥蓋通常用于中小口徑的閥門。大口徑閥門的閥蓋通常分為兩部分，與閥體連接的部分稱為分離式閥蓋，與閥桿螺母連接的部分稱為支架。本設(shè)計(jì)的止回閥閥蓋是無需閥桿連接的閥門，故沒有支架。
3.3.3 閥蓋厚度的設(shè)計(jì)
根據(jù)公式3-2及表3-2計(jì)算閥蓋的厚度。
公式：δP=DC×(0.25×p÷γt+C)1/2+C (3-2)
式中 δP——閥蓋厚度（mm）
p——設(shè)計(jì)壓力（MPa）
DC——閥蓋計(jì)算直徑（mm）
γt——設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力（MPa）
C——附加裕量（mm）
表3-2附加裕量C值 （mm）
SB-C
C
SB-C
C
＜5
5
21～30
2
6～10
4
＞30
1
11～20
3
--
--
δP=DC×(0.25×p÷γt+C)1/2+C
=4×(0.25×10÷44+3)1/2+3
≈4×1.75+3
=10mm
3.4 止回閥閥瓣的設(shè)計(jì)與計(jì)算
閥瓣也是閥門中最重要的零件之一，是控制介質(zhì)流通。本設(shè)計(jì)的止回閥閥瓣還具有防止介質(zhì)倒流的作用。
3.4.1 閥瓣設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
1）確定止回閥瓣材料：本閥門確定采用的材料是WCB（碳鋼）。它具有足夠的的耐蝕性，并具有可靠的強(qiáng)度和剛度。
2)確定止回閥閥瓣的制造方法：根據(jù)閥門的總體設(shè)計(jì)，安裝要求和材料工藝性能確定閥體的制造方法為鑄造。其優(yōu)點(diǎn)是有質(zhì)量保證、組織致密，表面質(zhì)量較好。
3）確定閥瓣的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度：根據(jù)閥門閥體流通道、密封面、閥蓋的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算閥蓋的尺寸。
3.4.2 閥瓣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)見CAD附圖
閥瓣桿的上部是與閥蓋桿的下部連接，閥蓋面是下部是與閥體的密封面相接觸。
3.4.3 閥瓣尺寸的設(shè)計(jì)
1）確定止回閥瓣面厚度的設(shè)計(jì)：根據(jù)所設(shè)計(jì)閥門的通徑和公稱壓力查表得閥瓣面的厚度為16mm。
2）確定止回閥瓣面直徑的設(shè)計(jì)：根據(jù)閥體密封面的大小，設(shè)計(jì)閥瓣面直徑為φ66mm。
3）確定止回閥瓣桿直徑和高度的設(shè)計(jì):根據(jù)閥蓋桿下部與閥瓣相連接的部分確定閥蓋桿的高度和直徑分別是42mm和φ20。
第4章 止回閥的檢查和試驗(yàn)
閥門的檢查和試驗(yàn)通常分為出廠試驗(yàn)和型式試驗(yàn)兩大類。對(duì)于零部件檢查，在分等標(biāo)準(zhǔn)中，除了主要零部件的主要項(xiàng)目外，一般均不檢查。零部件的檢查主要在生產(chǎn)過程中由質(zhì)檢部門檢查。
4.1 止回閥的檢查
閥門的檢查分為：鑄件的檢查、主要尺寸的檢查和清潔度的檢查。
4.1.1 止回閥鑄件的檢查
1）化學(xué)成分檢查：根據(jù)表4-1對(duì)止回閥鑄件的化學(xué)成分進(jìn)行檢查；
2）試樣型式和尺寸：按GB397的規(guī)定；
3）性能要求：根據(jù)表4-2對(duì)止回閥的性能要求進(jìn)行檢查；
4）鑄件的形狀、尺寸和偏差：按JB2580第I級(jí)的規(guī)定；
5）表面質(zhì)量：按GB12231的規(guī)定；
6）鑄件的缺陷及處理：如焊補(bǔ)的凹陷深度超過壁厚20%或25mm（取小值），焊補(bǔ)的凹陷面積大于65cm2；或殼體試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)缺陷而進(jìn)行焊補(bǔ)，則焊補(bǔ)后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力處理或熱處理。
表4-1碳素鋼的極限分析偏差
化學(xué)元素（%≤）
WCA級(jí)
WCB級(jí)
WCC級(jí)
C
0.025
0.029
0.026
Mn
0.066
0.090
0.090
Si
0.122
0.122
0.122
P
0.010
0.010
0.010
S
0.017
0.017
0.017
表4-2碳素鋼鑄件的力學(xué)性能（GB12229）
力學(xué)性能≥
WCA級(jí)
WCB級(jí)
WCC級(jí)
抗拉強(qiáng)度（MPa）
415
485
485
屈服強(qiáng)度(MPa)
205
250
275
伸長(zhǎng)率（%）
24
22
22
斷面收縮率（%）
35
35
35
4.1.2 止回閥主要尺寸的檢查
1）閥門的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度偏差按GB12233《鐵制截止閥與升降止回閥》進(jìn)行檢查：公稱通徑15～20的偏差+1.0，-1.5；公稱通徑25～65的偏差+1.0，-2.0。
2）閥門殼體最小壁厚按表3-1進(jìn)行檢查。
4.1.3 止回閥清潔度的檢查
閥門清潔度是表示閥門整機(jī)內(nèi)腔的清潔程度，它以閥門內(nèi)腔表面所附雜質(zhì)和污物的多少來衡量。它們是閥門產(chǎn)品質(zhì)量檢查和等級(jí)評(píng)定的主要項(xiàng)目。
1）清潔度的考核指標(biāo)：G=S(DN/25)2
G——允許的雜質(zhì)和污物的質(zhì)量總和（g）
S——系數(shù)，按表4-3選取
DN——被檢閥門的公稱通徑（mm）
表4-3閥門的S值
閥門類型
材料
S
調(diào)節(jié)閥、止回閥
鍛鋼
0.15
鑄鐵
0.2
鑄鋼
0.2
2）清潔度檢查方法和要求：各零件的清洗部位清洗后無明顯粘砂；過濾前篩網(wǎng)應(yīng)烘干，稱得初始質(zhì)量并做好編號(hào)和質(zhì)量記錄；清洗后的清洗液經(jīng)篩網(wǎng)過濾，收集雜質(zhì)和污物；過濾后將篩網(wǎng)連同雜質(zhì)、污物一起放入溫度為105℃左右的干燥箱內(nèi)烘烤1小時(shí)后自然冷卻至室溫再稱重；清潔度的檢查結(jié)果按式4-1進(jìn)行計(jì)算：
G1=G2-G3
G1——雜物和污物量的質(zhì)量（g）
G2——篩網(wǎng)和雜物、污物的總質(zhì)量（g）
G3——篩網(wǎng)的初始質(zhì)量（g）
4.2 止回閥的壓力試驗(yàn)
壓力試驗(yàn)是閥門最基本也是最重要的試驗(yàn)，是閥門出廠前必不可少的一步。
4.2.1閥門的殼體試驗(yàn)
試壓，指的是閥體強(qiáng)度試驗(yàn)。試漏，指的是密封面嚴(yán)密性試驗(yàn)，這兩項(xiàng)試驗(yàn)是對(duì)閥門主要性能的檢查。
試驗(yàn)介質(zhì)，一般是常溫清水，重要閥門可使用煤油。安全閥定壓試驗(yàn)，可使用氮?dú)廨^穩(wěn)定氣體，也可用蒸汽或空氣代替。對(duì)于隔膜閥，使用空氣作試驗(yàn)。
（一）試驗(yàn)壓力
????? 閥門強(qiáng)度試驗(yàn)壓力，與公稱壓力有下列關(guān)系
????????? 公稱壓力（Mpa）??????????????? 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力（Mpa）
???????????? 0.1?????????????? ? ????????????????? ?0.2
????? ???? ?0.25??????????????????? ? ???????????? ?? ?0.4
???????????? 0.4??????? ? ??? ???????????????? ? 0.6
????? ???? ?0.6?????????????? ? ?????????????? ???? ?0.9
????? ??? ??1.0?????????????? ? ??????????????? ??? ?1.5
?????? ??? ?1.6?????????????? ??????????????????? ? 2.4
? ?? ???????2.5 ???? ????? ????????????????? ???? 3.8
?????? ??????4.0?????????????? ? ??????????????? ?? ??6.0
?????? ??? ?6.4?????????????? ? ?????????????? ??? ??9.6
?????? ?? ??10.0??????????????????? ? ??????? ????????15.0
?????? ??? ?16.0???????????? ????????? ?????? ????? 24.0
?????? ??? ?20.0??????????????????? ? ??????? ?????? ??30.0
?????? ?? ??25.0??????????????????? ?? ???? ?????????? 38.0
?????? ??? ?32.0??????????????????? ?? ??????? ????? ?48.0
由上可見，公稱壓力從0.4Mpa-32Mpa，這些常用壓力閥門，其強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為其1.5倍。
閥門密封試驗(yàn)壓力，等于公稱壓力。
（二）試驗(yàn)方法
試壓試漏，在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)臺(tái)上面有一壓緊部件，下面有一條與試壓泵相連通的管路。將閥壓緊后，試壓泵工作，從試壓泵的壓力表上，可以讀出閥門承受壓力的數(shù)字。試壓閥門充水時(shí)，要將閥內(nèi)空氣排凈。試驗(yàn)臺(tái)上部壓盤，有排氣孔，用小閥門開閉?？諝馀艃舻臉?biāo)志是，排氣孔中出來的全部都是水。
關(guān)閉排氣孔后，開始升壓。升壓過程要緩慢，不要急劇。達(dá)到規(guī)定壓力后，保持3分鐘，壓力不變?yōu)楹细瘛??????????????????
?試壓試漏程序可以分三步：
1、打開閥門通路，用水（或煤油）充滿閥腔，并升壓至強(qiáng)度試驗(yàn)要求壓力，檢查閥體，閥蓋、墊片、填料有無滲漏。
2、關(guān)死閥路，在閥門一側(cè)加壓至公稱壓力，從另一側(cè)檢查有無滲漏。
3、將閥門顛倒過來，試驗(yàn)相反一側(cè)。
4.2.2閥門的密封試驗(yàn)
密封試驗(yàn)是檢查啟閉件和閥體密封副密封性能的試驗(yàn)。密封試驗(yàn)應(yīng)在殼體試驗(yàn)后進(jìn)行。密封試驗(yàn)之前，應(yīng)除去密封面的油漬，但允許涂一薄層粘度不大于煤油的防護(hù)劑；靠油脂密封的閥門，允許涂敷按設(shè)計(jì)規(guī)定選用的油脂。試驗(yàn)過程中不應(yīng)使閥門受到可能影響試驗(yàn)結(jié)果的外力。應(yīng)以設(shè)計(jì)給定的方式關(guān)閉閥門。
結(jié) 論
通過本次設(shè)計(jì)讓我對(duì)閥門的設(shè)計(jì)有了更深刻的了解，為我今后的工作打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。
本課題設(shè)計(jì)的閥門為H42H-100C DN50的升降式止回閥，它的完成讓我得到了以下結(jié)論：
1必須對(duì)閥門的基礎(chǔ)知識(shí)有所了解，這樣才能更好的設(shè)計(jì)閥門；
2必須對(duì)閥門的相關(guān)設(shè)計(jì)要求有所了解，這樣才能知道怎么去設(shè)計(jì)；
3必須對(duì)所設(shè)計(jì)的閥門相當(dāng)了解，這樣才知道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在哪；
4應(yīng)該多看書，我們的知識(shí)有限，應(yīng)加強(qiáng)理論知識(shí)；
5應(yīng)多實(shí)踐，多請(qǐng)教前輩，從實(shí)踐中獲取經(jīng)驗(yàn)。
由于設(shè)計(jì)者水平及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所限，錯(cuò)誤和不足之處再所難免，敬請(qǐng)老師和同學(xué)們批評(píng)指正。
參 考 文 獻(xiàn)
1楊源泉.《閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992（本設(shè)計(jì)所用的公式均由此書所得）
2 沈陽閥門研究所編.《閥門設(shè)計(jì)》.沈陽：沈陽閥門研究所出版，1976
3 AUTOCAD2007版
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