截止阀填料装置的计算

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第十节之前介绍蒸汽截止阀热损失，现在介绍截止阀填料装置的计算
    填料装置包括填料压盖、T形槽或活节螺栓、销轴等零件，如图2—18所示。图a为压紧螺母式填料装置，适用于PN≤160kgf/cm2的小口径，特别是锻造的阀门上；图b为带孔压盖式填料装置，适用于PN≤25 kgf/cm2的铸铁阀门上；图c为开口压盖式填料装置，适用于PN=16 - 160kgf/cm2的钢和球墨铸铁阀门上。填料密封蓄能装置,由阀体、套装于阀体内的阀杆、固定于阀体上端的填料压盖、填料函、置于填料函内的填料密封层及填料密封层底部的填料垫组成,其特征在于:在填料函内对称置有碟形弹簧。本实用新型具有以下优点:对传统的截止阀、闸阀的填料装置进行改进,在填料密封层内增加一组碟形弹簧,作为弹性蓄能元件来改进填料的受力状态和增加填料的预紧性能,从而使这类阀门的填料密封性能得到提高。高压自密封填料截止阀,包括阀体、阀瓣、阀杆、阀盖、阀杆螺母、传动手轮及密封件和安装件组成,主要是阀杆与阀盖之间采用自密封填料装置密封,该自密封填料装置由下密封座、压环、填料、上密封座、蝶簧组成,填料安装在压环上平面内,压环由下密封座安装在阀杆与阀盖之间,下密封座由螺纹安装在阀盖内,填料上部具有外锥形面,该外锥形面与上密封座的内锥形面配合接触,上密封座的上平面与阀盖之间设有蝶簧。在填料受磨损后,下密封座在介质压力作用下在其螺纹配合间隙范围内向上移动,同时蝶簧向下的推力,自动补偿填料的磨损,其密封性能好,特别适用于高压介质工况。

    图2—18填料装置示意图a)压紧螺母式b）带孔压盖式c）开口压盖式
一、填料压盖的主要尺寸参数
    填料孔的直径与填料宽度有关，而填料宽度6。(mm)通常在（1-1 6）抠的范围内选取，其中出为阀杆直径(mm)。
    以石棉绳作填料的填料孔，对于带孔压盖式，当PN< 16kgf/cm2和PN= 25 kgf/cm2时，填料圈数分别取2=4 -9和Z=7 - 10:对于开口压盖式，当PN= 16 - 64kgf/cmz时，填料圈数取2=8;当PN= lOOkgf/cm2和PN= 160kgUcm2时，取Z= IO。无填料垫和有填料垫的填料深度分别取日= ZbT和Z=(Z．+1)6，。对于压紧螺母式，填料圈数取Z =4 -5，填料孔深度取H=Zbr+ (2 -5)mm。
    上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀以成型塑料（如聚四氟乙烯尼龙等）作填料的填料孔，对于带孔压盖式和压紧螺母式，中填料圈数分别取2=3和2=4。对于开口压盖式，当PN= 16 - 64kgf/cm2和PN= lOOkgf/cm2、160kgf/cma时，中填料的圈数分别取2=3和2=4。填料孔的深度日等于上、中填料和填料垫装配后的总高度加上裕量2 -5mm。
    石棉绳填料被压缩后的高度^．= IChZb．。其中^h为填料高度压缩系数：当PN≤64kgf/cm2时，取0. 85；当PN= lOOkgf/cm2时，取0. 70；当PN=160kgf/cmz时，取0 60。
    填料压盖（填料压套）圆柱部分的高度Z在
(2 -5)bT范围内选取，但必须保证Z>日一^．- 8TD，中8TD为填料垫的厚度。
  二、截止阀填料装置的计算填料装置主要零件的强度校验
  1．填科压盖
  图2-19所示的填料压盖，应校验断面I-I、
Ⅱ一Ⅱ以及按角度45。方向所取的断面Ⅲ一Ⅲ的弯曲应力。
    1) 1-1断面的弯曲应力(kgf/cm2)为
式中MI-I-I断面的弯矩（kgf．cm），按下式计算：

图2—19填料压盖
    M,= Q2 11
式中fl——力臂(cm)，如图2-19所示，zl=12一詈；
    Q，z——压紧填料的总力(kgf)，按下式计算
    QVT=0.785（D2一d2）qT
式中d-填料压盖的内径(cm)；
    q——压紧填料所必须施加于填料上部的比压(kgf/cm2)，qT=9，p为石棉绳填料的zui
    大轴向比压系数，根据PN和hT/bT查表2—23；
    驴I-I-I断面的截面系数(C1113)，按下式计算：
式中61、hi-I -I断面的宽度和高度(cm)。 注：PN> 500kgf/cm2时，取妒=1 4。芦为填料阀杆、阀盖摩擦系数的平均值。n为填料在同一横断面上所受到的纵向
    比压和横向比压的Lt。
    2)Ⅱ一Ⅱ断面的弯曲应力( kgf/cm2)为
    一。：=锌≤[，。]
式中Mu-Ⅱ一Ⅱ断面的弯矩（kgf．cm），按下式计算：
    Mu=孚（f2-等）
式中D，——填料反力处的平均直径(cm)，D，=旦笋。
    对于铸铁制的填料压盖，截面系数WⅡ(cm3)按下式计算：
    形。=要
    h;(D -d)+^：（6：-D）
式中北——Ⅱ_Ⅱ断面中性轴到填料压盖上端面的距离(cm)，毙=2[h2D d+h1(b2 -D)]，，Ⅱ——Ⅱ一Ⅱ断面对其中性轴的惯性矩( CI114)，，Ⅱ=÷[ (b2 - d)yj+ (D—d)(h2
    y2)3一(62 -D)(y2- hi)3].
    对于钢制填料压盖，截面系数( cm3)按下式计算：
    Wu=击
    3)Ⅲ一Ⅲ断面的弯瞌应力( kgf/cm2)为
式中Mm-Ⅲ一Ⅲ断面的弯矩(kgf．cm)，按下式计算：
式中如——力臂( cm)，如图2-19所示，b=f：-}Dp；
    ⅣⅢ——Ⅲ一Ⅲ断面的截面系数( crri3)，ⅣⅢ一吉6，《。
    2．活节螺栓（或T形槽螺检）  三、填料与阀杆的摩擦力计算
  月门开启和关闭时，填料与阀杆之间将产生摩擦力，其大小与填料的种类和材质有关。设计备类阀门时都需要进行计算。

    1)石棉填料的摩擦力(kgf)为
    QT =+dFbTPN式中咖——系数，按表2-26选取；
    dF——阀杆直径(cm)；
    bT-填料宽度(cm)。
表2.26系数西(H-1.4)
    注：p为填料与阀杆、阀盖摩擦系数的平均值。
    2)聚四氟乙烯成型填料的摩擦力(kgf)为
    QT=盯dT^lZ11. 2PNf
式中hi-单圈填料与阀杆接触的高度(cm)；
    zl-填料圈敬；
    f-填料与阀杆的摩擦系数，约为0.05 -0.1。
    3)橡胶O形圈的摩擦力(kgf)为
    QT= rrdb’ZqrJ
式中d-0形圈内径(cm)：
    b’——o形圈与阀杆接触的宽度(cm)，取o形圈圆断面半径的；
    z-0形圈个数；
    qm-密封比压(kgf/cmz)，按下式计算：
    4 +0. ‰2—万
    产—一橡胶0形圈与阀杆的摩擦系数，取，=0.8。与本文相关的产品有持压泄压阀工作原理