新型柔性阀瓣性能的数值模拟与试验研究

根据新型安全阀柔性阀瓣技术,对柔性阀瓣进行了数值模拟和试验研究,首次全面探讨了柔性阀瓣的性能,并与传统刚性阀瓣进行若干比较。通过对密封面接触压力进行数值分析发现,相同情况下,由于柔性阀瓣密封面最大接触压力总是大于刚性阀瓣,因此,柔性阀瓣具有更好的密封性能。试验测试表明,相同情况下,柔性阀瓣的整定压力一般低于刚性阀瓣;而且柔性阀瓣可以降低系统刚度,吸收冲击变形能,使系统抗冲击和抗疲劳能力提高,对保障系统稳定运行有利。     

阀瓣与阀杆连接的一种新方法

在阀门设计中,截止阀的阀瓣与阀杆连接有十几种形式,现介绍的圆弧键连接形式是一种新方法,用于口径50～200的各种截止阀,特别适用于腐蚀性、泥浆状介质的管道中。具体结构如附图所示。将阀杆1向下放进阀瓣4中,阀杆头部球面接触阀瓣上端孔内的支承平面。阀瓣与阀杆间有一定的径向间隙,能保证阀瓣轴向微量摆动和径向自由转动。阀杆头部轴颈的槽宽H比阀瓣上端的两缺口宽度h尺寸略大,以保证阀瓣在关闭时,将作用在阀杆上的力通过球面传递到阀瓣上。阀杆虽作下降旋转运动,两个圆弧键并未受力。阀瓣开启时,阀杆作上升旋转运动,此时圆弧键才受到力的作用。     

核电截止阀阀瓣钴基堆焊的质量控制

为了保证核电截止阀阀瓣堆焊钴基的焊接质量,有效地提高阀瓣堆焊的焊接一次合格率,对核电截止阀阀瓣堆焊钴基的材料特性、焊接特性进行了工艺研究,并分析了核电截止阀阀瓣堆焊钴基最常见的焊接缺陷类型及其成因。通过对核电截止阀阀瓣堆焊焊接缺陷的成因机理进行分析,并结合阀瓣制造过程中各工序的质量控制要求,从工艺的角度,增加了焊后后热和保温的工艺要求,并改进了阀瓣焊接坡口的基面尺寸结构。从质量的角度,严格控制阀瓣堆焊前焊接坡口以及堆焊后焊缝的外观、尺寸以及无损要求;严格控制阀瓣堆焊的层间温度以及堆焊层厚度。通过这些工艺质量措施的实施,可以有效地提高核电截止阀阀瓣堆焊钴基的焊接质量,降低阀瓣堆焊的返工率。     

调节阀阀瓣的数控加工分析和程序编制

介绍了单座调节阀阀瓣的数控加工工艺,阐述了阀瓣装夹定位方法,给出了阀瓣数控加工程序。     

水力检修调节阀阀瓣形线设计

采用调节阀阀瓣形线计算公式替代反复试验得到阀瓣形线的传统设计方法，设计了水力检修调节阀阀瓣形线，并标绘出流量曲线。该公式为特殊调节阀阀瓣形线设计提供了理论基础。     

逆止阀内部流场的数值模拟与分析

应用软件CATIA生成计算模型,并利用前处理软件HYPERMESH对逆止阀模型进行网格分割。采用FLUENT软件中标准k-ε方程的湍流模型对逆止阀内部流场进行三维数值模拟。分析不同阀座及阀瓣角度下,逆止阀的内部流场情况,并得出如下结论:当阀瓣达到最大开度时,逆止阀流阻系数随着阀座角度的增大而增大;又基于动量定理,对逆止阀阀瓣与阀座间的冲撞关系给出了具体的计算结果;并考虑了逆止阀的密封性,计算了阀座对阀瓣的支撑力,由此作为选取最优阀瓣及阀座配合的依据。     

手动节流截止阀设计

新型手动节流截止阀的阀瓣和阀座结构，解决了节流阀流量调节不灵敏及流通性差等缺点，阀杆与阀瓣特殊的钢珠连接形式，改变了阀瓣容易脱落的缺点。     

新型截止阀阀瓣导向结构的设计

截止阀阀瓣在启闭过程中因外力作用而发生歪斜,容易使密封副表面擦伤,影响阀门密封性能和使用寿命。新型截止阀阀瓣导向结构能有效地改善阀瓣的对中性,降低外力对阀瓣歪斜量的影响,提高阀门密封可靠性。     

小口径截止阀阀瓣与阀杆连接结构的改进

小口径截止阀的阀杆与阀瓣一般采用Ｔ形槽连接。这种结构制造容易 ,结构紧凑 ,拆装方便。然而 ,如尺寸设计不合理 ,会出现卡死、导向歪斜和开关不到位等质量问题 ,使产品的可靠性降低 ,甚至给用户造成损失。图 1为计算机模拟的ＤＮ40ｍｍ截止阀在阀杆水平安装时阀瓣导向歪斜的状况。影响倾斜角α的因素有 2个 ,①阀瓣外圆与内壁之间隙。②阀瓣与阀杆接触长度。由图 1中尺寸可计算出倾角α值。阀瓣上端面偏离阀体内壁间隙ｄ=42 3 6-2 3 482 -4 1 76-2 5 5 22=1 3 2ｍｍ式中 2 5 5 2ｍｍ为阀瓣Ｔ形槽直径的最大极限尺寸。阀瓣与阀杆导向…     

截止阀导向阀瓣结构的改进

截止阀开启时 ,其阀瓣进口侧承受高速流动介质的冲击力 (图 1 )。对于以阀杆作为导向件的截止阀 ,冲击力过大时将造成阀杆弯曲、卡塞或增大操作扭矩。试验证明 ,冲击力将使阀瓣密封面与阀座密封面歪斜 ,密封副表面擦伤 ,影响阀门密封性能。图 1　截止阀阀瓣开启后承受的侧向冲击为了消除介质的冲击力 ,阀瓣应设计成既能在阀杆上转动 ,又能在流道中有效控制导向的结构 (图 2 )。此阀瓣带有防冲击的双导向环。下导向环能消除 90 %流向阀瓣进口侧的介质 ,因而有效的消除了阀瓣受侧向冲击而引起的不良后果。图 2　改进后的截止阀为确保阀体内导…     

3000HP型钻井泵液力端阀盘模型有限元仿真分析

阀盘是钻井泵液力端的重要组成部件,了解到阀盘在钻井泵的正常工作时经常产生疲劳,造成失效。用三维建模软件Solidworks建立钻井泵泵阀阀盘的三维实体模型。利用ANSYS Workbench软件对阀盘模型实际工作中的受力情况进行了有限元分析求解,得到阀盘在40 MPa高压力下的应力云图和变形云图。与阀盘材料作比较,校核表明,阀盘的强度和刚度满足要求。     

气控碟形弹簧式安全阀的研制

介绍了气控碟形弹簧式安全阀的设计原理、阀门结构和碟簧的设计及其安全阀的研制过程。     

Investigation of the mechanical behavior of a flexible solid metal seal for a cryogenic butterfly valve

Seat tightness at the fully shut position should be a consideration in the development of a butterfly valve for use in a liquefied natural gas (LNG) vessel. A flexible solid metal seal offers sufficient tightness of the butterfly valve and meets the specifications for cryogenic temperature. In the present study, characteristics for a cryogenic butterfly valve, such as the flow coefficient and the pressure loss coefficient, were estimated by numerical fluid analysis carried out to simulate 3-D flow and to study performance as it was affected by the opening angles of the valve disc. A design criterion to ensure the seat tightness of the butterfly valve at the fully shut position was proposed, in which the contact pressure between the metal seal and the valve disc would be compared with the fluid pressure. Numerical structural analysis showed that the contact pressure can be calculated by simulation of the frictional contact behavior on the surface of the metal seal and the valve disc. As a result, an adequate flexibility of the metal seal and the valve disc was required in order to accomplish a contact pressure that would be high enough to satisfy the seat tightness requirement. Under cryogenic temperature, thermal shrinkage caused the metal seal to adhere closely to the valve disc periphery at both sides and raised the contact pressure to a relatively high value, though there was no contact across a small area at the center position, which is susceptible to leakage. An additional displacement of the metal seal and the valve disc appeared at an operating fluid pressure of 6.9 bar and produced sufficient contact pressure at the no-contact area. This was verified by experimental leakage tests performed at room and cryogenic temperatures.     

环形阀片局部加载变形研究

提出了减振装置环形节流阀片受局部均载作用时挠曲变形量的一种研究方法,根据节流阀片物理模型以及薄板力学的相关理论,推导了阀片受局部均载作用时挠曲变形量的解析式,并整理得出了便于理论分析和工程应用的表达形式.与有限元计算结果对比验证了公式以及推导过程的正确性,研究了不同载荷、载荷作用半径以及节流阀片相关结构参数和材料特性对其任意半径处变形量的影响规律,得出的解析式和结论为减振装置阻尼阀的精确设计提供了依据.     

多孔机械结构的耦合应力分析

多孔零件———高温流体分配阀中的阀盘,其安装方式或支承条件对自身的应力分布影响很大,尤其在热力耦合问题中。在此基于有限单元法,建立了阀盘热力耦合分析的三维模型。在应力场的计算中引入了最小二乘法,从而以三次有限元计算求得温度场、位移场、应力场的耦合解,以改善计算精度。通过对阀盘在不同约束条件下的应力分析,为阀盘确定合理的约束方式提供了依据     

稳压器喷雾阀阀芯倒角尺寸对流动的影响

V型旋转式阀芯具有流阻小,切断性能好,调节精度较高的特点。为了减小阀芯旋转时流体在阀芯和阀座棱边上剪切力以及阀门形阻系数,通常在阀芯的棱边上加工倒角来达到此目的,研究稳压器喷雾阀V型阀芯棱边不同倒角尺寸时,阀内流体流动时在阀芯与阀座上的产生的剪切力大小,以及阀芯棱边取不同倒角尺寸时对流动的各参数的影响。采用CFD软件fluent,基于RANS方程,采用有限体积法进行空间离散,使用K-ε湍流模型和SIMPLE算法,针对阀芯不同的倒角尺寸,计算稳压器喷雾阀V型阀芯在关闭时阀门的体积流量,湍流参数,壁面剪切力,形阻系数等各种参数。得到阀芯倒角对流动参数的影响规律。     

抛物线阀瓣的加工分析和宏程序编制

介绍了抛物线阀瓣的数控加工工艺,阐述了宏程序语句格式,给出了阀瓣的宏程序。     

气门盘部的高速强力成型磨削

分析了气门盘部的磨削工艺，为提高气门盘部磨削效率和质量，根据高速强力成型切入磨削的原理，介绍了一种新研制的适合于气门盘部成型磨削的专用磨床。     

浮动阀瓣式调节阀在气流调节中的应用

介绍了浮动阀瓣式调节阀的结构和工作原理及应用特点。由于该阀具有特殊的三级塔形阀瓣结构，所以驱动力小，行程短，容易改装成有微型结构的电动阀。为强化阀门的电动性能，讨论了对阀门进行改进设计的方法。通过在不同风压条件下，测量各开度时的气体流量，获得了为该阀在自动控制系统中应用提供建模依据的内特性。     

迷宫式调节阀节流碟片的流道优化研究

迷宫式调节阀的节流特性依赖于节流碟片流道结构,合理设计节流碟片可以有效改善调节阀性能。提出一种适用于节流碟片流道优化的设计流程,基于流体动力学理论与数值仿真方法,结合NSGA-II多目标优化算法,实现节流碟片流道的三维结构优化设计。以节流碟片流道中流体最高速度和流量为优化目标,流道的几何尺寸作为输入量,将计算流体力学与NSGA-II算法联合,获得了优化后流道三维结构集合。优化设计的节流碟片结构可以有效降低流体的最大流速并提高流量,改善流道的流动特性,为相关流体传动元件的设计提供参考。