截止閥填料裝置的計算

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第十節之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現在介紹截止閥填料裝置的計算
    填料裝置包括填料壓蓋、T形槽或活節螺栓、銷軸等零件，如圖2—18所示。圖a為壓緊螺母式填料裝置，適用于PN≤160kgf/cm2的小口徑，特別是鍛造的閥門上；圖b為帶孔壓蓋式填料裝置，適用于PN≤25 kgf/cm2的鑄鐵閥門上；圖c為開口壓蓋式填料裝置，適用于PN=16 - 160kgf/cm2的鋼和球墨鑄鐵閥門上。填料密封蓄能裝置,由閥體、套裝于閥體內的閥桿、固定于閥體上端的填料壓蓋、填料函、置于填料函內的填料密封層及填料密封層底部的填料墊組成,其特征在于:在填料函內對稱置有碟形彈簧。本實用新型具有以下優點:對傳統的截止閥、閘閥的填料裝置進行改進,在填料密封層內增加一組碟形彈簧,作為彈性蓄能元件來改進填料的受力狀態和增加填料的預緊性能,從而使這類閥門的填料密封性能得到提高。高壓自密封填料截止閥,包括閥體、閥瓣、閥桿、閥蓋、閥桿螺母、傳動手輪及密封件和安裝件組成,主要是閥桿與閥蓋之間采用自密封填料裝置密封,該自密封填料裝置由下密封座、壓環、填料、上密封座、蝶簧組成,填料安裝在壓環上平面內,壓環由下密封座安裝在閥桿與閥蓋之間,下密封座由螺紋安裝在閥蓋內,填料上部具有外錐形面,該外錐形面與上密封座的內錐形面配合接觸,上密封座的上平面與閥蓋之間設有蝶簧。在填料受磨損后,下密封座在介質壓力作用下在其螺紋配合間隙范圍內向上移動,同時蝶簧向下的推力,自動補償填料的磨損,其密封性能好,特別適用于高壓介質工況。

    圖2—18填料裝置示意圖a)壓緊螺母式b）帶孔壓蓋式c）開口壓蓋式
一、填料壓蓋的主要尺寸參數
    填料孔的直徑與填料寬度有關，而填料寬度6。(mm)通常在（1-1 6）摳的范圍內選取，其中出為閥桿直徑(mm)。
    以石棉繩作填料的填料孔，對于帶孔壓蓋式，當PN< 16kgf/cm2和PN= 25 kgf/cm2時，填料圈數分別取2=4 -9和Z=7 - 10:對于開口壓蓋式，當PN= 16 - 64kgf/cmz時，填料圈數取2=8;當PN= lOOkgf/cm2和PN= 160kgUcm2時，取Z= IO。無填料墊和有填料墊的填料深度分別取日= ZbT和Z=(Z．+1)6，。對于壓緊螺母式，填料圈數取Z =4 -5，填料孔深度取H=Zbr+ (2 -5)mm。
    上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥以成型塑料（如聚四氟乙烯尼龍等）作填料的填料孔，對于帶孔壓蓋式和壓緊螺母式，中填料圈數分別取2=3和2=4。對于開口壓蓋式，當PN= 16 - 64kgf/cm2和PN= lOOkgf/cm2、160kgf/cma時，中填料的圈數分別取2=3和2=4。填料孔的深度日等于上、中填料和填料墊裝配后的總高度加上裕量2 -5mm。
    石棉繩填料被壓縮后的高度^．= IChZb．。其中^h為填料高度壓縮系數：當PN≤64kgf/cm2時，取0. 85；當PN= lOOkgf/cm2時，取0. 70；當PN=160kgf/cmz時，取0 60。
    填料壓蓋（填料壓套）圓柱部分的高度Z在
(2 -5)bT范圍內選取，但必須保證Z>日一^．- 8TD，中8TD為填料墊的厚度。
  二、截止閥填料裝置的計算填料裝置主要零件的強度校驗
  1．填科壓蓋
  圖2-19所示的填料壓蓋，應校驗斷面I-I、
Ⅱ一Ⅱ以及按角度45。方向所取的斷面Ⅲ一Ⅲ的彎曲應力。
    1) 1-1斷面的彎曲應力(kgf/cm2)為
式中MI-I-I斷面的彎矩（kgf．cm），按下式計算：

圖2—19填料壓蓋
    M,= Q2 11
式中fl——力臂(cm)，如圖2-19所示，zl=12一詈；
    Q，z——壓緊填料的總力(kgf)，按下式計算
    QVT=0.785（D2一d2）qT
式中d-填料壓蓋的內徑(cm)；
    q——壓緊填料所必須施加于填料上部的比壓(kgf/cm2)，qT=9，p為石棉繩填料的zui
    大軸向比壓系數，根據PN和hT/bT查表2—23；
    驢I-I-I斷面的截面系數(C1113)，按下式計算：
式中61、hi-I -I斷面的寬度和高度(cm)。 注：PN> 500kgf/cm2時，取妒=1 4。蘆為填料閥桿、閥蓋摩擦系數的平均值。n為填料在同一橫斷面上所受到的縱向
    比壓和橫向比壓的Lt。
    2)Ⅱ一Ⅱ斷面的彎曲應力( kgf/cm2)為
    一。：=鋅≤[，。]
式中Mu-Ⅱ一Ⅱ斷面的彎矩（kgf．cm），按下式計算：
    Mu=孚（f2-等）
式中D，——填料反力處的平均直徑(cm)，D，=旦筍。
    對于鑄鐵制的填料壓蓋，截面系數WⅡ(cm3)按下式計算：
    形。=要
    h;(D -d)+^：（6：-D）
式中北——Ⅱ_Ⅱ斷面中性軸到填料壓蓋上端面的距離(cm)，斃=2[h2D d+h1(b2 -D)]，，Ⅱ——Ⅱ一Ⅱ斷面對其中性軸的慣性矩( CI114)，，Ⅱ=÷[ (b2 - d)yj+ (D—d)(h2
    y2)3一(62 -D)(y2- hi)3].
    對于鋼制填料壓蓋，截面系數( cm3)按下式計算：
    Wu=擊
    3)Ⅲ一Ⅲ斷面的彎瞌應力( kgf/cm2)為
式中Mm-Ⅲ一Ⅲ斷面的彎矩(kgf．cm)，按下式計算：
式中如——力臂( cm)，如圖2-19所示，b=f：-}Dp；
    ⅣⅢ——Ⅲ一Ⅲ斷面的截面系數( crri3)，ⅣⅢ一吉6，《。
    2．活節螺栓（或T形槽螺檢）  三、填料與閥桿的摩擦力計算
  月門開啟和關閉時，填料與閥桿之間將產生摩擦力，其大小與填料的種類和材質有關。設計備類閥門時都需要進行計算。

    1)石棉填料的摩擦力(kgf)為
    QT =+dFbTPN式中咖——系數，按表2-26選取；
    dF——閥桿直徑(cm)；
    bT-填料寬度(cm)。
表2.26系數西(H-1.4)
    注：p為填料與閥桿、閥蓋摩擦系數的平均值。
    2)聚四氟乙烯成型填料的摩擦力(kgf)為
    QT=盯dT^lZ11. 2PNf
式中hi-單圈填料與閥桿接觸的高度(cm)；
    zl-填料圈敬；
    f-填料與閥桿的摩擦系數，約為0.05 -0.1。
    3)橡膠O形圈的摩擦力(kgf)為
    QT= rrdb’ZqrJ
式中d-0形圈內徑(cm)：
    b’——o形圈與閥桿接觸的寬度(cm)，取o形圈圓斷面半徑的；
    z-0形圈個數；
    qm-密封比壓(kgf/cmz)，按下式計算：
    4 +0. ‰2—萬
    產—一橡膠0形圈與閥桿的摩擦系數，取，=0.8。與本文相關的產品有持壓泄壓閥工作原理