炼钢转炉专用气动蝶阀的结构设计.pdf

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1、炼钢转炉专用气动蝶阀的结构设计摘要:设计的气动蝶阀主要用于钢铁厂转炉及其他工业的除尘输送系统中，是主要以空气为传动介质的控制调节装置。因此，论文在碟阀的密封性及耐磨性等问题上进行了深入的分析和设计上的考虑。此阀的工作原理是当气缸通过阀杆带动蝶板转动时，蝶板与阀体密封面吻合，将通道切断，即为关闭；反之，则为开启。本次设计的蝶阀就是三偏心蝶阀，驱动机构采用普通双作用式气缸，利用压缩空气使活塞向两个方向运动，活塞行程可根据实际需要选定。此设计的阀门主要用于钢铁厂转炉炉气的回收。当然，此阀也可以应用于化工、电站、石油等等。由于蝶阀应用于转炉炉气，故对

2、其的密封性是首先要解决的问题，其次是蝶阀的结构的分析和主要零件的设计计算。本文还对阀门的安装、保养及使用进行介绍关键词：蝶阀；三偏心；气压系统、维护1前言1 阀门是国民经济建设中使用极广泛的一种机械产品。随着我国改革开放的进一步加深以及建立社会主义市场和开展对外贸易的需要，在石油、天然气、煤炭、冶金和矿石的开采、提炼加工和管道输送系统中；在石油、化工产品，医药和食品生产系统中；在水电、火电和核电的电力生产系统中；在城建的给排水、供热和供气系统中；在冶金生产系统中；在船舶、车辆、飞机、航天以及各种运动机械的使用流体系统中；在国防生产以及新技术领

3、域里；在农业排灌系统中都需要大量的阀门新品种。因此，阀门是我国实现四个现代化不可缺少的重要机械产品。它与生产建设，国民建设和人民生活都有着密切的关系。用于流体控制的阀门，从最简单的截断装置到极为复杂的自控系统，其品种和规格繁多。阀门的公称通径从十分微小的仪表阀，到公称通径达10M、重几十吨的工业管路用阀。阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性化学介质、泥浆、油品、液体金属和放射性流体等各种类型流体的流动。阀门的控制可采用多种传动方式，如手动、电动、气动、液动、电-气或电-液联动及电磁驱动等；也可在压力、温度或其他形式传感信号的作用下，按预定

4、的要求动作，或者只进行简单的开启或关闭。阀门就是依靠驱动或自动机构使其启闭件作升降，滑移，旋摆或回转运动，从而改变流道面积的大小，实现控制功能的。为了实现多流体的控制，阀门一般应具备以下性能：即密封性能、强度性能、调节性能、动作性能和流通性能。对大多数阀门来说，密封问题是首要问题。由于密封性能差或密封寿命短而产生流体的外漏或内漏，会造成环境污染和经济损失；有毒的流体、腐蚀性流体、放射性流体和易燃易爆流体的泄漏有可能产生重大的经济损失，甚至造成人身伤亡。对于高中压气体阀门和安全阀等，阀门的安全可靠性也是十分重要的。强度不够或动作不可靠（例如高压

5、阀的阀体或重要零件的断裂，安全阀不能准确起跳、止回阀不逆止作用等），将会造成本体或系统的破坏而导致人身伤亡。随着工业技术的发展，普通的软密性蝶阀已满足不了工业上的需求，金属硬密性蝶阀很快被开发出来，并且三偏心结构蝶阀是蝶阀发展，演化中最高级一种。三偏心蝶阀自问世以来，为满足日益严酷的工况要求，其本身也经历着自我完善和不断发展的过程。即使最基本的零泄漏，理论上三偏心蝶阀都可以做的到，但实际还赖于周密的设计，精密的制造。本次设计的蝶阀就是三偏心蝶阀，驱动机构采用普通双作用式气缸，利用压缩空气使活塞向两个方向运动，活塞行程可根据实际需要选定。此设计

6、的阀门主要用于钢铁厂2 转炉炉气的回收。当然，此阀也可以应用于化工、电站、石油等等。由于蝶阀应用于转炉炉气，故对其的密封性是首先要解决的问题，其次是蝶阀的结构的分析和主要零件的设计计算。2三偏心蝶阀的结构设计及分析2.1蝶阀结构分析碟阀的卓越性能与自身的不断地改进、演变、发展密切相关。为满足各种工况的要求，蝶阀先后经历了从同心向单偏心蝶阀，双偏心蝶阀和三偏心蝶阀的演变。图中字母：n1－阀体通道轴线；n2－过旋转轴心的直线；j－密封面运动轨迹；e－径向偏心距；c－轴向偏心距；E－蝶板厚度图中字母：1－阀杆2－蝶板3－弹性阀座4－压盖5－阀体三偏

7、心蝶阀是本次要研究的对象，它的结构如图下所示蝶阀的三偏心结构见上图，即在双偏心蝶阀的基础再增加一个倾角，经过最优化设计使密封副的摩擦力进一步下降，由于采用面密封的结构使接触应力分布均匀，密封更加可靠。蝶阀的三偏心是指：3 第一个偏心是指蝶板的回转中心H相对于蝶板中心在轴向存在偏心距c; 第二个偏心是指蝶板的回转中心H相对于蝶板中心在径向存在偏心距e; 第三个偏心是指蝶板锥面轴线与阀体通道轴线成一个角度，即角偏心对于三偏心结构的蝶阀，由于轴向偏心距c 的存在，保证了蝶阀密封面是一个完整连续的锥面，且该密封面的几何中心容易确定，降低了密封面加工制

8、造的难度。若密封面为正圆锥面，则由于蝶板密封面的回转半径大于阀座密封面相应部位的半径，从而在关闭的蝶板密封表面不能进入阀座，即产生“干涉”现象，而采用偏心角为的锥面