低温安全阀密封设计研究

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1、第4l卷第6期火箭推进V01．41，No．62015年12月JOURNALOFROCKETPROPULSIONDec．2015II低温安全阀密封设计研究于京平，赵益春，代立民(北京航天动力研究所，北京100176)摘要：低温安全阀是一种自动阀门。正常工作时低温安全阀应能在长期超低温环境下利用自身的弹簧力形成良好的密封，但由于密封材料在低温环境发生不可避免的变形导致阀门容易出现泄漏。为了解决上述问题，根据低温安全阀的设计要求提出密封结构方案，并运用ANSYS有限元软件对低温安全阀结构方案、锥面密封结构等进行了数值仿真和应力分析

2、，研究了密封块与阀座之间夹角、密封面锥角和密封中径对密封面接触应力和密封块强度的影响，并从中得出了低温安全阀密封材料的材料选择、密封结构的设计规范和关键尺寸的设计准则，根据该规范设计加工出的低温安全阀通过了标准规定的常温和低温试验，满足设计要求．该阀门已应用于液化天然气、空分、乙烯等工程领域。关键词：低温安全阀；ANSYS；弹性密封；试验中图分类号：V433—34文献标识码：A文章编号：1672-9374(2015)06-0055—06StudyonsealingdesignofcryogenicsafetyvalveYUJ

3、ingpingZHAOYichunDAILimin(BeijingAerospacePropulsionInstitute，Beijing100176，China)Abstract：Cryogenicsafetyvalveisanautomaticvalve，whichmayformgoodsealingrelyingonitsownspringforceinthelong-termultralowtemperatureenvironment．However，itssealingmaterialiSinevitablydef

4、ormedinthelowtemperatureenvironment，whichmaymakethevalvetobepronetoleakage．Inordertosolvetheaboveproblem，thesealingstructureschemeisputforwardinthisarticleaccordingtothedesignrequirementsofcryogenicsafetyvalve．TheANSYSfiniteelementsoftwareisusedtoconductthenumerica

5、lsimulationandstressanalysisforthestructureschemeandconesealstructureofcryogenicsafetyvalve．Accordingtotheresearchontheeffectoftheanglebetweenthevalveseatandsealingblock，andsealingconeangleandsealpitchdiameteronthecontactstressandstrengthofthesealingblock,thedesign

6、specificationofthesealingstructure，Keydimensionsandsealingmaterialsselectionspecificationofcryogenicsafetyvalvewereconcluded．Thecryogenicsafetyvalvesmanufacturedwiththespecificationmentionedaborepassedthroughthenormalatmospherictemperatureandthecryogenictestsbasedo

7、nstandardprovisions．Itmeetsthedesignrequirements．Thisvalvehasbeenusedinengineeringfieldsofliquefiednaturalgas，ethylene，airengineering，etc．k卵嘞池：cryogenicsafetyvalve；ANSYS；elasticseal；test收稿日期：2015—03—10；修回日期：2015—08—05作者简介：于京平(1963一)，女，工程师，研究领域为阀门开发与设计56火箭推进2015年12月

8、0引言低温安全阀是航天、石油化工、煤化工、空分及多晶硅等行业的重要设备之一，其可靠性直接影响到大型成套设备的安全和经济运行。低温安全阀通常用于易燃、易爆及渗透性强等低温介质场合，工作温度为一200。C左右，工作压力为10MPa左右，在空分装置液氧、液氮冷箱中使用的低温安全阀长期工作温度低于