1 概述
隨著石油、化工和燃氣行業的迅速發展,尤其是液化天然氣(LNG)作為一種新興能源的廣泛應用,使得LNG用超低溫閥門的需求量迅速增加。由于LNG常壓下的溫度為-162℃,且易燃易爆,因此對LNG超低溫閥門的密封性能的要求比普通閥門嚴格。常溫下工作的蝶閥采用金屬-非金屬密封副即能實現良好的密封,是由于常溫下非金屬材料的彈性大,密封所需的比壓小。但是,由于非金屬材料的膨脹系數較金屬材料大得多,使得其低溫時的收縮量與金屬密封件、閥體等配合件的收縮量相差較大,從而導致密封比壓嚴重降低而使密封性能大大下降。另外,由于大多數非金屬材料在深冷溫度下會變硬和變脆而失去韌性,從而導致應力松弛。因此目前在設計工作溫度低于-70℃的低溫閥門時,通常采用金屬-金屬密封副。但在低溫條件下,金屬材料的強度和硬度提高,塑性和韌性降低,導致低溫冷脆現象的發生,嚴重影響到閥門的性能和安全。本文提出了一種具有金屬-非金屬密封副的高密封性能雙偏心超低溫蝶閥,并采(cai)用(yong)ANSYS有(you)限元(yuan)分(fen)析軟件對(dui)其密封副進行(xing)低溫(wen)下結構應(ying)力分(fen)析,優化密封結構參(can)數。
2 結構特性
LNG超(chao)低(di)溫蝶閥(fa)(圖(tu)1)的公稱通徑為150mm,公稱壓力為150LB(1.0MPa)。密(mi)封副由閥(fa)體(ti)、蝶板(ban)、閥(fa)桿以(yi)及(ji)(ji)設(she)置于閥(fa)體(ti)內的密(mi)封圈(quan)、彈簧圈(quan)、預緊環、支(zhi)撐(cheng)環、擋(dang)圈(quan)及(ji)(ji)擋(dang)銷等組成(圖(tu)2)。
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圖1 超低溫(wen)蝶(die)閥的三維模(mo)型(xing)
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圖2 超低溫蝶閥的密(mi)封副(fu)結構
閥(fa)(fa)體與(yu)蝶板(ban)通(tong)過(guo)閥(fa)(fa)桿連接(jie)到(dao)(dao)一起(qi),閥(fa)(fa)體與(yu)閥(fa)(fa)桿之(zhi)間(jian)采(cai)用(yong)(yong)間(jian)隙配(pei)合,閥(fa)(fa)桿可(ke)(ke)在閥(fa)(fa)體內(nei)轉動。閥(fa)(fa)桿與(yu)蝶板(ban)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩個凸起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)孔(kong)采(cai)用(yong)(yong)過(guo)盈配(pei)合,并用(yong)(yong)銷釘將(jiang)其固定(ding),以防止兩者相對轉動。密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)截面為(wei)U形(xing),彈(dan)簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)套在密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)U形(xing)槽內(nei),并與(yu)其根部緊(jin)(jin)密(mi)接(jie)觸(chu),可(ke)(ke)使(shi)(shi)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)在彈(dan)簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)力作(zuo)用(yong)(yong)下沿(yan)徑(jing)向(xiang)收縮,保證(zheng)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)靠性(xing),并能(neng)保證(zheng)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)磨損后也能(neng)在彈(dan)力作(zuo)用(yong)(yong)下具有(you)很好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)性(xing)。另外(wai),為(wei)防止密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)在超低溫條件下變(bian)硬(ying)變(bian)脆,采(cai)用(yong)(yong)耐低溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚三氟氯乙烯密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)材(cai)料來保證(zheng)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)可(ke)(ke)靠性(xing)。彈(dan)簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)徑(jing)處由預(yu)緊(jin)(jin)環套住,預(yu)緊(jin)(jin)環采(cai)用(yong)(yong)奧氏體相變(bian)終了(le)溫度(du)Af較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫鎳(nie)鈦(tai)基(ji)形(xing)狀記憶合金材(cai)料制成,加工(gong)時先在奧氏體狀態下將(jiang)其加工(gong)到(dao)(dao)一定(ding)直徑(jing),然后在深(shen)冷條件下(低于Mf點)進行擴(kuo)徑(jing)變(bian)形(xing),使(shi)(shi)其內(nei)徑(jing)略小于彈(dan)簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)徑(jing),這樣裝(zhuang)(zhuang)配(pei)時可(ke)(ke)使(shi)(shi)彈(dan)簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)產生一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)變(bian)形(xing),增(zeng)大彈(dan)簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)力,進而提(ti)高(gao)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)壓力,保證(zheng)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)靠性(xing)。為(wei)保證(zheng)密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)安裝(zhuang)(zhuang)剛度(du),在其內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)U形(xing)槽內(nei)還裝(zhuang)(zhuang)有(you)支(zhi)(zhi)撐環。密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、預(yu)緊(jin)(jin)環和支(zhi)(zhi)撐環裝(zhuang)(zhuang)入密(mi)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)后由擋(dang)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)壓裝(zhuang)(zhuang)于閥(fa)(fa)體內(nei)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)凹(ao)槽內(nei),并通(tong)過(guo)擋(dang)銷固裝(zhuang)(zhuang)在閥(fa)(fa)體上。
3 密封副的設計計算
蝶板密封關閉時(shi)的計算密封比壓q為(wei)
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式中q———計算(suan)密封比壓,MPa
DMW———密封面(mian)外徑,mm
DMN———密封面內(nei)徑(jing),mm
b———閥座密(mi)封面寬(kuan)度,mm
α———蝶板(ban)密封(feng)面(mian)與(yu)密封(feng)圈弧面(mian)接(jie)觸半角,(°)
FMZ———密封面上的總作用力,N
FMF———密(mi)(mi)封面上的密(mi)(mi)封力,N
FMJ———密封面上(shang)的介質作用力,N
p———設計(ji)壓(ya)力(li),MPa
fF———密封(feng)面摩擦因數
qMF———密封必需比壓,MPa
若使閥門能夠達到密封要求,必須滿足qMF<q<[q]([q]為密(mi)封許用(yong)比(bi)壓,MPa)。
由計算可知,閥座密封面寬度b越大,密封必需比壓qMF和計(ji)算密封(feng)比壓(ya)q就(jiu)越小,越容易滿足密封(feng)許用比壓(ya)[q]。
4 密封副的有限元分析
4.1 有限元模型
由(you)(you)于蝶(die)閥密(mi)封副(fu)是軸對(dui)稱的(de)(de),因此(ci)可以把密(mi)封副(fu)的(de)(de)研究由(you)(you)三維(wei)問(wen)題變為二(er)維(wei)問(wen)題。為簡化分析(xi),只取密(mi)封副(fu)部(bu)分(圖(tu)3)。由(you)(you)于擋(dang)圈(quan)(quan)、密(mi)封圈(quan)(quan)、支撐環(huan)、預(yu)緊環(huan)和彈簧圈(quan)(quan)都(dou)是緊固(gu)在閥座(zuo)上,相(xiang)互之間(jian)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)力較小,因此(ci)將這些零件進行粘合處理,不考慮零件之間(jian)的(de)(de)接(jie)觸問(wen)題。分析(xi)采用(yong)(yong)二(er)維(wei)實(shi)體單(dan)元PLANE182,整個模型中共有1024個單(dan)元,148840個節點。為了應(ying)力應(ying)變分析(xi),對(dui)密(mi)封圈(quan)(quan)與蝶(die)板接(jie)觸部(bu)分的(de)(de)邊界節點進行相(xiang)應(ying)的(de)(de)編號(圖(tu)4)。
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(a)數學模(mo)型(b)有限元模(mo)型
圖3 密封(feng)副在密封(feng)前狀態(tai)下的(de)簡(jian)化模(mo)型
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圖(tu)4 密封圈節點標號
4.2 材料模型
整個分(fen)析模(mo)型由(you)三種材(cai)(cai)料(liao)(liao)構成,其中彈簧(huang)圈材(cai)(cai)料(liao)(liao)為Inconel718鎳基(ji)合金,密封圈材(cai)(cai)料(liao)(liao)為聚三氟氯乙烯(PCTFE),其他材(cai)(cai)料(liao)(liao)均為316L不銹鋼(gang)。
表1 材料性能參數(shu)(-196℃)
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4.3 接觸對定義
密(mi)封(feng)圈與蝶(die)板是密(mi)封(feng)副的主要工(gong)作部位,因此需對兩者進行接(jie)觸(chu)(chu)分(fen)析,即在它們之間(jian)定義(yi)接(jie)觸(chu)(chu)對。在定義(yi)剛-柔體的面(mian)(mian)(mian)-面(mian)(mian)(mian)接(jie)觸(chu)(chu)對時,應(ying)將剛性(xing)面(mian)(mian)(mian)定義(yi)為“目(mu)(mu)標”面(mian)(mian)(mian),柔性(xing)面(mian)(mian)(mian)定義(yi)為“接(jie)觸(chu)(chu)”面(mian)(mian)(mian),因此本模型中將蝶(die)板的接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)(mian)設(she)為“目(mu)(mu)標”面(mian)(mian)(mian),選用TARGE169單(dan)元,將密(mi)封(feng)圈的接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)(mian)設(she)為“接(jie)觸(chu)(chu)”面(mian)(mian)(mian),選用CONTA175單(dan)元(圖(tu)3(b)所示,邊界L5、L6即為接(jie)觸(chu)(chu)對,其中L6為目(mu)(mu)標面(mian)(mian)(mian),L5為接(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)(mian))。
4.4 初始邊界條件及加載
由于擋圈的(de)邊界(jie)L1受閥體和固(gu)定(ding)銷的(de)限制,在兩個方向(xiang)上(shang)都不(bu)能移(yi)動,故(gu)對其(qi)(qi)進行(xing)全約束,即UX=0、UY=0,保(bao)證其(qi)(qi)位置(zhi)固(gu)定(ding)不(bu)變。
支撐環的(de)邊(bian)界(jie)L2和(he)密(mi)封圈的(de)邊(bian)界(jie)L3在Y方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)上受閥體(ti)的(de)限制(zhi),故對邊(bian)界(jie)L2和(he)L3進(jin)行UY=0的(de)約(yue)束(shu)(shu),限制(zhi)其(qi)(qi)在Y方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)移(yi)(yi)動;密(mi)封圈的(de)邊(bian)界(jie)L4在X方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)上受閥體(ti)的(de)限制(zhi),故對其(qi)(qi)進(jin)行UX=0的(de)約(yue)束(shu)(shu),限制(zhi)其(qi)(qi)在X方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)移(yi)(yi)動;蝶(die)板在Y方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)上受閥桿(gan)的(de)限制(zhi),故對其(qi)(qi)邊(bian)界(jie)L8進(jin)行UY=0的(de)約(yue)束(shu)(shu),限制(zhi)其(qi)(qi)在Y方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)的(de)移(yi)(yi)動。
由于(yu)閥座密(mi)封(feng)面寬度(du)b對密(mi)封(feng)副的(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)性能有(you)著顯著的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),因此通過(guo)對蝶板(ban)(ban)設(she)置不同的(de)(de)(de)(de)位移實現不同密(mi)封(feng)面寬度(du)條件下的(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)副有(you)限元模擬。模擬的(de)(de)(de)(de)密(mi)封(feng)面寬度(du)分(fen)別(bie)為2mm、4mm和(he)6mm,對應的(de)(de)(de)(de)蝶板(ban)(ban)位移分(fen)別(bie)設(she)為1mm、2mm和(he)3.3mm。對蝶板(ban)(ban)邊(bian)界L7分(fen)別(bie)施加X方向(xiang)的(de)(de)(de)(de)約(yue)束,即UY=-1mm、UY=-2mm和(he)UY=-3.3mm。另外,還要在蝶板(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)邊(bian)界L7上施加P=1.0MPa的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)壓力(li)。
4.5 模擬結果及分析
由密(mi)(mi)封(feng)(feng)副在(zai)不同閥(fa)座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)(feng)寬(kuan)度時(shi)的(de)等效應力分布(圖5)分析可(ke)知(zhi),整個(ge)密(mi)(mi)封(feng)(feng)副中彈簧(huang)圈所(suo)受等效應力最大,其次是密(mi)(mi)封(feng)(feng)圈與(yu)蝶(die)板的(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)面處。隨著閥(fa)座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)(feng)寬(kuan)度的(de)增大,密(mi)(mi)封(feng)(feng)副內的(de)等效應力明顯(xian)增大,造成密(mi)(mi)封(feng)(feng)比壓也(ye)隨之增大,使得彈簧(huang)圈在(zai)閥(fa)座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)(feng)寬(kuan)度b=4mm時(shi)開始(shi)發(fa)生明顯(xian)的(de)畸(ji)變。
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圖5 密(mi)封副在(zai)不(bu)同(tong)閥座密(mi)封面(mian)寬度(du)時的等效應(ying)力分(fen)布
由密(mi)(mi)封(feng)(feng)副在不同閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)寬(kuan)度(du)時的(de)(de)(de)剪(jian)切應(ying)力分(fen)布(圖6)分(fen)析可知,剪(jian)切應(ying)力的(de)(de)(de)最(zui)大值(zhi)出現在彈簧圈的(de)(de)(de)下半部分(fen),且剪(jian)切應(ying)力值(zhi)也隨著閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)寬(kuan)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大而增(zeng)(zeng)大。另(ling)外,在閥(fa)座密(mi)(mi)封(feng)(feng)面的(de)(de)(de)法向方向上,擋圈、彈簧圈、密(mi)(mi)封(feng)(feng)圈和蝶板(ban)的(de)(de)(de)剪(jian)切應(ying)力均較自身的(de)(de)(de)其(qi)他部分(fen)明顯增(zeng)(zeng)大。
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圖6 密(mi)封(feng)副(fu)在不(bu)同閥座密(mi)封(feng)面寬(kuan)度時的剪切應力(li)分
由密(mi)(mi)封(feng)副在(zai)不(bu)同閥(fa)座(zuo)密(mi)(mi)封(feng)寬度(du)(du)(du)時(shi)的(de)(de)等(deng)效應變(bian)(bian)分布(圖7)分析可知,當密(mi)(mi)封(feng)寬度(du)(du)(du)為2mm時(shi),密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)(quan)發(fa)生了(le)明顯的(de)(de)變(bian)(bian)形,而彈簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)幾乎沒有變(bian)(bian)形,這是(shi)因為彈簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)的(de)(de)彈性模(mo)量遠遠大(da)(da)于(yu)密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)(quan)的(de)(de)彈性模(mo)量,雖然其所受(shou)應力(li)比密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)(quan)大(da)(da)得多,但還不(bu)足以使其發(fa)生較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)變(bian)(bian)形。隨著密(mi)(mi)封(feng)寬度(du)(du)(du)的(de)(de)增大(da)(da),密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)(quan)的(de)(de)變(bian)(bian)形區(qu)域逐漸增大(da)(da),使密(mi)(mi)封(feng)比壓也(ye)明顯增大(da)(da),迫(po)使彈簧(huang)(huang)圈(quan)(quan)也(ye)隨之發(fa)生了(le)變(bian)(bian)形。
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圖7 密封副(fu)在不同(tong)閥(fa)座(zuo)密封面寬度時的等效(xiao)應變分(fen)布
由密(mi)封(feng)副(fu)在(zai)不同閥座(zuo)密(mi)封(feng)寬度(du)時的(de)(de)剪(jian)切(qie)應(ying)變分(fen)(fen)布(bu)(圖8)分(fen)(fen)析可(ke)知,與(yu)剪(jian)切(qie)應(ying)力的(de)(de)分(fen)(fen)布(bu)相似,各(ge)零件的(de)(de)剪(jian)切(qie)應(ying)變也是在(zai)密(mi)封(feng)面的(de)(de)法(fa)向(xiang)方向(xiang)上(shang)相對較大(da),且(qie)隨著(zhu)閥座(zuo)密(mi)封(feng)寬度(du)的(de)(de)增(zeng)大(da),剪(jian)切(qie)應(ying)變逐漸增(zeng)大(da)。各(ge)零件中,密(mi)封(feng)圈的(de)(de)剪(jian)切(qie)應(ying)變最(zui)大(da),這是因其與(yu)蝶板直(zhi)接作用,且(qie)彈性模(mo)量最(zui)小(xiao)造成的(de)(de)。
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圖8 密(mi)封副在不同閥座密(mi)封面(mian)寬(kuan)度時的剪切應變分布
由不(bu)同閥座(zuo)密封(feng)面寬度時密封(feng)面上的(de)(de)等效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)分布(圖(tu)9(a))分析可(ke)知,密封(feng)面上的(de)(de)等效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)最大值發生在(zai)接觸面的(de)(de)節(jie)點上,隨(sui)著閥座(zuo)密封(feng)面寬度的(de)(de)增大,密封(feng)面上的(de)(de)等效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)逐漸(jian)增大,并(bing)使(shi)密封(feng)圈遠離密封(feng)面一(yi)側(ce)的(de)(de)等效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)(ying)力(li)也逐漸(jian)增大,這是密封(feng)比(bi)壓增大造成彈簧圈變形并(bing)作用于該處的(de)(de)結果。
由不同閥座密(mi)封(feng)(feng)面寬度時密(mi)封(feng)(feng)面上的(de)(de)剪切(qie)應(ying)力分(fen)布(圖9(b))分(fen)析可(ke)知,由于(yu)簡化為二(er)維模(mo)型,剪切(qie)應(ying)力只表示密(mi)封(feng)(feng)圈(quan)在XY面受的(de)(de)剪切(qie)作用(yong)。圖中負值(zhi)(zhi)表示剪切(qie)應(ying)力值(zhi)(zhi)與XY平面的(de)(de)正(zheng)方向(xiang)相反。由于(yu)剪切(qie)作用(yong)容易使密(mi)封(feng)(feng)圈(quan)發生撕裂(lie),因(yin)此剪切(qie)應(ying)力最(zui)大值(zhi)(zhi)處(chu)是(shi)密(mi)封(feng)(feng)圈(quan)最(zui)易撕裂(lie)處(chu),在密(mi)封(feng)(feng)副設計時應(ying)保證該(gai)處(chu)的(de)(de)剪切(qie)應(ying)力小于(yu)密(mi)封(feng)(feng)材料的(de)(de)撕裂(lie)強(qiang)度。
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(a)等效應力(li)(li) (b)剪切(qie)應力(li)(li)
圖(tu)9 不(bu)同閥(fa)座(zuo)密(mi)封(feng)面(mian)(mian)寬(kuan)度時密(mi)封(feng)面(mian)(mian)上(shang)的(de)應力分布
從不(bu)同閥(fa)(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)寬度(du)時(shi)密(mi)(mi)(mi)封(feng)面(mian)上的(de)接(jie)觸(chu)(chu)應力(li)(li)(li)分布(bu)分析(圖10),當(dang)閥(fa)(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)面(mian)寬度(du)為2mm和4mm時(shi),密(mi)(mi)(mi)封(feng)面(mian)的(de)接(jie)觸(chu)(chu)應力(li)(li)(li)最大值均小于工(gong)作(zuo)壓力(li)(li)(li),因此(ci)難以(yi)保(bao)證(zheng)密(mi)(mi)(mi)封(feng)的(de)安全性。當(dang)閥(fa)(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)面(mian)寬度(du)為6mm時(shi),密(mi)(mi)(mi)封(feng)面(mian)的(de)接(jie)觸(chu)(chu)應力(li)(li)(li)最大值超過了工(gong)作(zuo)壓力(li)(li)(li),能夠(gou)滿足密(mi)(mi)(mi)封(feng)要求。因此(ci),在設計(ji)該閥(fa)(fa)(fa)門時(shi)應使(shi)閥(fa)(fa)(fa)座密(mi)(mi)(mi)封(feng)寬度(du)b≥6mm才能保(bao)證(zheng)有效密(mi)(mi)(mi)封(feng)。
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圖10 不同閥座密封寬度時密封面上的接(jie)觸應力分布
由不同(tong)閥(fa)座密(mi)(mi)封寬(kuan)度時(shi)密(mi)(mi)封面上(shang)的(de)(de)摩(mo)(mo)擦應(ying)(ying)力(li)(li)(li)分布(bu)(圖11)分析可(ke)知,摩(mo)(mo)擦應(ying)(ying)力(li)(li)(li)在(zai)一定程度上(shang)會(hui)影(ying)響密(mi)(mi)封件(jian)(jian)的(de)(de)壽命。在(zai)工作狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下,由于(yu)密(mi)(mi)封件(jian)(jian)長(chang)期難(nan)以(yi)恢復原狀(zhuang)(zhuang),在(zai)較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)摩(mo)(mo)擦力(li)(li)(li)條(tiao)件(jian)(jian)下,會(hui)使(shi)其內部長(chang)時(shi)間保持較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)(li),這將加(jia)速(su)密(mi)(mi)封件(jian)(jian)的(de)(de)老化,從而縮短其使(shi)用(yong)壽命。反之,摩(mo)(mo)擦應(ying)(ying)力(li)(li)(li)小,則可(ke)延長(chang)使(shi)用(yong)壽命。由圖11可(ke)以(yi)看出,密(mi)(mi)封面上(shang)的(de)(de)摩(mo)(mo)擦應(ying)(ying)力(li)(li)(li)是隨著密(mi)(mi)封面的(de)(de)寬(kuan)度增(zeng)大(da)(da)而增(zeng)大(da)(da)的(de)(de),因(yin)此,設(she)計閥(fa)門(men)時(shi),在(zai)保證密(mi)(mi)封面寬(kuan)度滿足(zu)密(mi)(mi)封要(yao)求的(de)(de)同(tong)時(shi),還應(ying)(ying)采(cai)取(qu)其他措施減小摩(mo)(mo)擦應(ying)(ying)力(li)(li)(li),以(yi)延長(chang)密(mi)(mi)封圈的(de)(de)使(shi)用(yong)壽命。
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圖11 不同閥座密封寬度時密封面上的摩擦(ca)應(ying)力分布(bu)
5 結語
閥(fa)座密(mi)封(feng)(feng)(feng)寬度(du)對密(mi)封(feng)(feng)(feng)副的(de)(de)(de)結構應(ying)(ying)力(li)和密(mi)封(feng)(feng)(feng)性能均(jun)有很(hen)大(da)的(de)(de)(de)影響。隨著密(mi)封(feng)(feng)(feng)寬度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da),密(mi)封(feng)(feng)(feng)副所(suo)受(shou)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)和應(ying)(ying)變(bian)均(jun)增(zeng)(zeng)大(da),密(mi)封(feng)(feng)(feng)面所(suo)受(shou)的(de)(de)(de)等效應(ying)(ying)力(li)和接觸應(ying)(ying)力(li)也(ye)增(zeng)(zeng)大(da),使(shi)(shi)(shi)密(mi)封(feng)(feng)(feng)性能提高,但隨之也(ye)導致了密(mi)封(feng)(feng)(feng)面上摩擦應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da),使(shi)(shi)(shi)密(mi)封(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)(shi)用壽(shou)命縮(suo)短,因此,還應(ying)(ying)采取(qu)措(cuo)施減小摩擦應(ying)(ying)力(li),延長密(mi)封(feng)(feng)(feng)圈(quan)(quan)的(de)(de)(de)使(shi)(shi)(shi)用壽(shou)命。