上海滬工閥門(mén)廠(chǎng)（集團）有限公司

1 引言

閘閥是一種常用的截斷閥，用來(lái)接通或截斷管路中的介質(zhì)，但不適于調節介質(zhì)的流量。它的啟閉件（閥瓣）在垂直于閥內通道中心線(xiàn)的平面作升降運動(dòng)，像閘門(mén)一樣截斷介質(zhì)，故稱(chēng)作閘閥。閘閥按其閥瓣結構形式可以分為楔式彈性閘板、楔式剛性單閘板、楔式剛性雙閘板、平行剛性單閘板、平行雙閘板等。

下面以楔式剛性雙閘板為例，具體的介紹一下閘閥閥座受力情況。

2 閘閥閥座受力分析

雙側密封式閘閥是通過(guò)增強閥瓣對閥座的推力而實(shí)現的，接觸壓力應大于進(jìn)口流體的壓力。這種閘閥的缺點(diǎn)是，如果在冷態(tài)下閉合，后來(lái)進(jìn)入熱態(tài)，閥瓣就會(huì )出現膨脹，于是形成閉合位置卡緊，當再次開(kāi)啟閥門(mén)時(shí)就會(huì )遇到困難，這種情況就是俗稱(chēng)的“下炕”。良好狀態(tài)的閘閥都是實(shí)現單側密封。平行式閘閥也只能與出口位置的閥座實(shí)現單側密封。標準的楔式閥瓣閘閥情況也一樣，壓力使進(jìn)口側閥瓣變形，流體流過(guò)進(jìn)口側閥瓣直至閥腔達到壓力平衡。由此引出出口處閥座受介質(zhì)外壓作用而產(chǎn)生的強度問(wèn)題。

圖 1 實(shí)現單側密封的闡閥

如圖 1 所示，介質(zhì)進(jìn)入閥體中腔后，作用于出口側（左側）的閥瓣，在左側閥座與閥瓣密封面處形成一個(gè)密封比壓，阻止介質(zhì)的流通。同時(shí)介質(zhì)作用于閥體與左側閥座之間的間隙，使左側閥座外側受到介質(zhì)壓力的作用。在對左側閥座進(jìn)行強度計算時(shí)，就是應對閥座受外壓的狀態(tài)進(jìn)行分析，而使用規則設計的設計方法已經(jīng)不能解決如此復雜的問(wèn)題。在本文中采用分析設計的設計方法進(jìn)行楔式雙閘板閥座的強度校核。

通過(guò)對閥座的受力分析可知，閥座與閥體焊接處為固定約束，閥座外腔受到介質(zhì)壓力的作用，閥座密封面處受到閥瓣的密封比壓的作用，詳細的受力情況如圖 2 所示。

圖 2 閥座受力分析

把實(shí)體模型轉入 ANSYS 中進(jìn)行分析，選擇磚型六面體單元 Solid45，輸入材料的彈性模量和柏松比（如《表 1》所示），采用自由網(wǎng)格劃分模型，默認求解器求解，得出閥座的應力云圖和應變云圖。

由應力分析云圖可知，閥座的最大應力出現在閥座內腔與閥座和閥體焊接連接處，閥座形狀在該位置變化較為劇烈且存在尖角，應屬于峰值應力，在該處選取應力評定線(xiàn)，按 JB4732-95 的應力分類(lèi)原則（如《表 2》所示）對應力評定線(xiàn)上的應力進(jìn)行分類(lèi)，得出評定線(xiàn)上的薄膜應力和彎曲應力，分別與限定值進(jìn)行比較，即可得出閥座的設計是否合理。

3 結論

通過(guò)應力分析設計方法可以對閘閥閥座進(jìn)行應力強度校核，同時(shí)可以得出閥座設計是否合理。