液氢用低温三偏心蝶阀的反向密封性能分析北大核心CSCD

针对液氢用低温三偏心蝶阀较难现实反向密封的问题,对三偏心蝶阀在实现反向密封过程中出现的泄漏问题进行分析,探讨了三偏心蝶阀密封的影响因素,研究了三偏心蝶阀反向密封时蝶板的变形。结果表明:在流体反向流动时,解决蝶阀密封副的密封比压,是解决液氢用低温蝶阀反向密封的关键;三偏心蝶阀密封副的密封比压与其过盈配合设计相关;三偏心蝶阀密封圈的密封面边线是形成接触密封的关键位置,将过渡区的面密封改为线密封,有利于降低三偏心蝶阀在关闭时密封圈对阀座的磨损程度,为确保蝶阀形成有效的反向密封,蝶阀关闭时须在密封面上形成连续的密封比压;通过对蝶板和阀座结构采取加大密封部件的刚度和提高密封副的结合程度等优化设计措施,可实现三偏心蝶阀的反向承压密封的功能。选取Class150 NPS42三偏心蝶阀,使用氦气测试其在液氮(-196℃)环境下的反向密封性能,通过试验验证,低温蝶阀在设计压差内的泄漏量不能超过4 L/min,满足并优于标准允许的泄漏值,研究结果可为液氢用低温三偏心蝶阀的设计提供参考依据。     

液氢用低温三偏心蝶阀的反向密封性能分析

针对液氢用低温三偏心蝶阀较难现实反向密封的问题,对三偏心蝶阀在实现反向密封过程中出现的泄漏问题进行分析,探讨了三偏心蝶阀密封的影响因素,研究了三偏心蝶阀反向密封时蝶板的变形。结果表明：在流体反向流动时,解决蝶阀密封副的密封比压,是解决液氢用低温蝶阀反向密封的关键;三偏心蝶阀密封副的密封比压与其过盈配合设计相关;三偏心蝶阀密封圈的密封面边线是形成接触密封的关键位置,将过渡区的面密封改为线密封,有利于降低三偏心蝶阀在关闭时密封圈对阀座的磨损程度,为确保蝶阀形成有效的反向密封,蝶阀关闭时须在密封面上形成连续的密封比压;通过对蝶板和阀座结构采取加大密封部件的刚度和提高密封副的结合程度等优化设计措施,可实现三偏心蝶阀的反向承压密封的功能。选取Class150 NPS42三偏心蝶阀,使用氦气测试其在液氮（-196℃）环境下的反向密封性能,通过试验验证,低温蝶阀在设计压差内的泄漏量不能超过4 L/min,满足并优于标准允许的泄漏值,研究结果可为液氢用低温三偏心蝶阀的设计提供参考依据。     

四偏心蝶阀结构简述及密封圈应力浅析

通过简述一种由三偏心蝶阀结构演变而来的四偏心蝶阀结构,进而通过有限元分析软件,得出三偏心蝶阀密封圈与该四偏心蝶阀密封圈的应力分布云图,进行比对、浅析两种结构后,对该四偏心密封副结构的密封性能有了更好的了解。     

高温高压四偏心蝶阀设计及零件强度计算

探讨了三偏心蝶阀密封圈受力不均匀的问题,介绍了四偏心蝶阀结构及四偏心原理,分析了四偏心蝶阀密封圈的压力分布形态及特点,给出了高温高压工况使用时蝶阀零件强度的计算公式。     

基于C#.NET的三偏心蝶阀干涉分析软件的研究

结合三偏心蝶阀密封面的启闭性能角,建立等角度刨切计算模型,分析三偏心蝶阀蝶板运动干涉,以C#高级语言为工具,开发了三偏心蝶阀密封面干涉的设计软件,经过干涉分析软件的计算,得到三偏心蝶阀密封面的干涉情况,为设计人员提供准确、快捷的一种设计方法。     

三偏心蝶阀密封接触问题的有限元分析

对三偏心金属蝶阀密封面接触问题进行了非线性有限元分析,阐明了其理论依据。数值模拟过程中,充分考虑了轴向偏心、径向偏心、角偏心的设计参数对密封面密封比压的影响,以DN 300口径、PN 5 MPa工作压力的三偏心金属蝶阀为例,得到其密封时的应力分布,对满足一定压力下“双向零泄漏”三偏心蝶阀的结构优化有指导意义。     

三偏心蝶阀流量特性数值分析及结构优化

通过FLUENT对不同结构的DN600口径的三偏心蝶阀模型进行流场数值分析,得到阀门内部的流场分布。通过蝶阀内部压力和速度矢量分布情况,找出影响流量系数和流阻系数的结构因素。然后优化蝶板、密封圈、压板结构减小流通阻力,增大流量系数,以满足工程需求。同时对满足工程需求的三偏心蝶阀进行不同开度下的流量分析,拟合出阀门流量特性曲线,为三偏心蝶阀的调节范围提供参考依据。     

单轴三偏心金属密封蝶阀强度分析

介绍了单轴及双轴三偏心金属密封蝶阀的结构特点、工作原理及其在工业生产中的应用。通过有限元软件ANSYS Workbench模拟分析了单轴三偏心金属密封蝶阀的强度,并与双轴结构三偏心金属密封蝶阀的强度进行对比,给出了三偏心金属密封蝶阀的单轴结构满足与双轴相同应力强度的设计过程及分析结论。     

三偏心硬密封蝶阀的等强度密封设计和工艺改进

介绍了三偏心硬密封蝶阀的等强度密封圈结构,论述了提高密封圈性能和长期使用寿命而做的工艺改进。     

小口径三偏心硬密封蝶阀密封圈的加工

通过对三偏心硬密封蝶阀结构分析,利用数控加工手段结合传统工艺,解决了小口径三偏心硬密封蝶阀密封圈的加工,保证了加工精度,提高了生产效率。     

一种新型金属硬密封蝶阀的设计

针对金属硬密封蝶阀的双向密封问题,基于液压元件设计中的油缸活塞原理,设计了一种在动水作用下带移动密封不锈钢圈的新型金属硬密封蝶阀。对基本结构进行了分析,确定了采用双偏心结构的设计;对正向承压比压、反向承压比压、金属密封圈的移动距离进行了计算,有效地解决了双偏心金属硬密封蝶阀的反向承压问题;对密封副材料选择进行了分析,有效地保证了密封效果和比压要求。     

盾构机主轴承密封圈密封性能研究

大埋深隧道对盾构机主轴承密封性能提出了更高的要求。利用有限元分析软件ANSYS Workbench研究不同材质的压紧环密封圈在不同载荷下的受力状况,研究其密封性能。分析结果表明,压紧环唇形密封圈的密封能力与预紧载荷和材质均有关系,当预紧载荷越大,密封圈硬度值越高时,密封面的接触压力就越大,密封能力就越强。因此,为提高大埋深盾构机主轴承密封圈的密封性能,可采取以下措施:在材料方面应选择高硬度值的压紧环密封圈,必要时可增加压紧环密封圈的数量;在结构方面应适当增加压紧环的直径,保证压紧环有足够的预紧行程施加更大的位移载荷,提高密封面接触压力。     

深海球阀阀座密封性能分析与优化

由于深海工况复杂,深海阀门密封结构在工作状态中遇到不稳定工况时,难以运用传统的凭借经验以及基于经典力学理论的常规设计方法进行研究。从深海工况出发,设计出具有双向密封结构的阀杆和螺栓固定式阀座的深海球阀;应用有限元数值模拟软件,通过选取阀座密封面上三条特征路径代替整个密封表面,研究其在海水外压以及介质内压综合作用复杂工况下的变形规律,分析其密封性能,得出其变形与密封比压的关系。结果表明:不同路径处阀座的变形量与密封比压的关系不同,阀座两端的变形量与密封比压无关,阀座中间部分的变形量与密封比压变化相反;减小阀座径向厚度可增大密封比压,并使密封面上的密封比压分布更加均匀,并且当厚度较小时,密封比压增大速度更快。基于研究结果对阀座的尺寸进行优化,减小了阀座的径向厚度,使阀座的密封比压分布更加均匀且符合阀门的密封评价标准。     

三偏心蝶阀密封面在位测量的点云数据处理方法

三偏心蝶阀依靠蝶板和阀座密封面的充分面接触实现零泄漏的密封效果,而密封面的加工制造精度对密封性能有着至 关重要的作用。 现有的密封面测量主要依赖离线测量的方式,存在着测量基准不统一、二次装夹造成的测量误差等问题。 本文 提出了密封面精密在位测量技术以及原始点云数据处理方法。 针对被测密封面,提出波谷-聚类算法和考虑约束条件的法矢- 曲面拟合算法,得出密封面的关键参数和加工误差。 该算法较最小二乘法等算法在相对求解精度上提高了 60% 以上。 现场在 位测量的三偏心蝶阀密封面锥角与三坐标仪测量结果的相对误差仅为 0. 43% ,满足测量相对误差±0. 5% 的要求,密封面在位测 量技术的测量精度得到了有效验证,为今后高端阀门的精密测量提供了可靠的技术手段。     

三偏心蝶阀反向承压密封问题的有限元研究

应用ansys软件对通径DN300、工作压力PN3.5MPa的三偏心金属蝶阀反向承压密封面接触问题进行了非线性有限元分析,得到反向承压密封时有无预压紧了的条件下蝶阀的应力应变图,通过有限元计算结果分析得到了三偏心金属蝶阀必须通过对阀轴理论装配位置偏移给蝶板预加合适的压紧力,才能够实现反向承压密封。研究对"双向零泄漏"三偏心蝶阀的结构设计有指导意义。     

海底沉积物气密取样器翻板密封阀优化设计与实验研究

针对海底沉积物气密取样器保压密封的需求,设计一套偏心设置的翻板密封阀;利用三维软件Solidworks建立翻板密封阀的三维几何模型,利用有限元分析软件ANSYS分析不同偏心角度下,翻板密封阀阀体和阀盖的应力和变形的变化情况。结果表明:随着翻板密封阀偏心角度的增大,阀体和阀盖的应力和变形也随着增大,而对应的翻板密封阀的质量逐渐减小。选取最佳的偏心角度,在保证翻板阀所受的应力小于材料的许用应力的前提下,实现了翻板密封阀质量的最小化。设计翻板密封阀密封性能测试系统,通过实验验证了翻板密封阀设计的可行性和合理性。     

井下V形金属密封环密封性能研究

提出一种适用于井下复杂环境的V形金属密封环,利用压力密封装置模拟40 MPa压差工作环境,研究V形金属密封环在井下流量控制阀中的密封性能。将V形环的力学模型分解为圆筒过盈配合与悬臂梁力学模型进行理论分析,得出密封接触面的应力计算公式,并利用ABAQUS进行仿真验证。建立V形环两种密封面(曲面与平面)的轴对称模型,分析密封环在40 MPa压差下,不同过盈量与倾角对密封性能的影响,并对比2种结构的性能。结果表明,在满足密封性能的前提下,平面密封结构的过盈量取值范围更广,并且在相同结构参数时的接触应力大于曲面密封。确定平面密封结构过盈量与倾角的取值范围,为井下流量控制阀中V形金属密封环的设计提供了参考,应力计算公式也为密封环的设计提供了一个初步的接触面应力。     

波纹管阀门的密封结构及其影响因素

文中根据波纹管阀门的使用环境和功能要求,确定了阀门的主要结构材料,设计了阀门的内、外密封结构。在阀门的内密封结构上,采用形如刀口的平面密封,具有平面密封的特点,同时密封轴向力适中;在阀门的外密封结构上,采用与外界无漏点的波纹管密封。同时,内密封性能是波纹管阀门的一个重要技术指标,在研究波纹管阀门内密封的密封机理基础上,分析了波纹管阀门内密封性能的影响因素,如介质的物理性质、密封副质量、表面粗糙度、密封宽度、密封比压等,可为波纹管阀门的设计提供理论依据。     

完整岩块辐射流剪切盒中含压流体密封方法研究

为提升岩石剪切渗流试验系统中辐射渗流剪切盒的流体密封性能,基于自主研发的新型岩石剪切渗流试验装置提出3种辐射渗流密封装置的结构设计方案：密封圈横向预压缩密封、硅胶垫法向压缩密封以及密封圈法向预压缩密封,并分别对其进行大变形数值模拟和试验验证。结果表明：（1）密封圈横向预压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小无关,而与岩样上端面平整度和平行度密切相关,流体密封压力较为稳定,密封水压力在0.72 MPa上下波动;（2）硅胶垫法向压缩密封的密封效果与施加的法向荷载大小呈正相关,在法向荷载允许范围内密封垫客观上具有密封压力阈值,在3.3 MPa法向荷载作用下密封水压力最大值可达到1.62 MPa;（3）密封圈法向预压缩密封既具备硅胶垫法向压缩密封的优点,还克服了硅胶垫密封性能依赖法向荷载大小的缺陷,可在较低的法向荷载状态下实现相对较好的密封效果,最大密封压力可达到2.45 MPa。数值仿真结果表明,对于密封圈法向预压缩密封,扩大密封圈直径并不能明显提高密封性能,而改变密封圈材料对密封性能影响较大。研究结果可为突破目前剪切渗流试验设备5 MPa水压力密封的极限及优化剪切盒密封装置结构设计提供了理论参考和研发借鉴。     

玻璃纤维增强塑料浮动球阀密封性能分析

采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作的球阀,具有强度高、密度小、耐酸碱腐蚀等优点,已逐步取代金属球阀应用在氯碱化工管道中。以DN50 GFRP浮动球阀为研究对象,分析常压下旋塞预紧力、密封件摩擦因数和密封面宽度对其密封性能的影响,并探究阀球推荐工作压力和GFRP浮动球阀整体设计参数对密封性能影响的主次顺序。结果表明：GFRP浮动球阀最高工作压力不应超过3 MPa,在常压环境下,需施加550 N以上的旋塞预紧力才能保证球阀正常密封;增大密封面摩擦因数可提高其密封性能,当密封面摩擦因数达到0.2时,密封面上最低密封比压最接近临界密封比压,材料利用率最高;随密封面宽度增加,最大密封比压呈先减小后增大的趋势,综合考虑球阀的使用寿命和材料利用率,该阀座的最佳密封面宽度为8.65 mm;密封面宽度对GFRP浮动球阀密封性能影响最大,其次为旋塞预紧力,密封件摩擦因数的影响最小。