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经 验交 D Oh 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 6 ． 0 3 ． 0 2 9 气动直流式截止柱塞阀D N 3 2 设计 吴金 龙 汕头市阀 门厂 ， 广 东汕头 5 1 5 0 4 1 摘要 对气动直流式截止柱塞阀的型号及特点做说明，分析其工作原理及结构形式 ，并详细介绍D N 3 2 流量及行程的设计 计算过程。 关键 词 柱 塞阀 ；D N3 2；设 计计算 中图分类号 T H1 3 8 ． 5 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 6 0 30 l 1 1 0 3 P n e u ma t i c On c e T h r 0 u g h S t o p P l u n g e r V a l v e D N3 2 De s i g n WU J i n l o n g S h a n t o u V a l v e F a c t o r y ，S h a n t o u 5 1 5 0 4 1 ，C h i n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ， t h e p n e u ma t i c o n c e -t h r o u g h a s p l u n g e r v alv e mo d e l a n d c h a r a c t e ris t i c s a r e i n t r o d u c e d，a na l y z i n g i t s wo r k i n g p r i n c i pl e a n d s t r u c t u r e f o r m，a n d i n t r o d u c e s DN3 2 f l o w，d e s i g n a n d c a l c u l a t i o n p r o c e s s o f t h e t r i p i n d e t a i l ． Ke y wo r d s p l u n g e r v a l v e ；DN3 2；d e s i g n a n d c alc u l a t i o n 1 型号说 明 随着工 业 飞速 发展 ，工 业 阀 门品种越 来越 多，根据阀门型号编制方法标准规定 ，阀门的型 号 由七个单元组成n q，但 由于气动直 流式截止柱 塞阀为我厂开发设计的新型产品，型号编排尚未 有 国家专属标 准 ，按 国家标 准及我 厂制订 方法 ， 气动直流式截止柱塞阀型号编制如图1 所示。 J Z 6 4 5 F． 1 0 P 阔体材料不锈钢 被放大了1 O 倍的公称压力 1 ． 0 M P a 密封两材料 聚蹬氟乙烯 结构特点赢流式 连接形式法兰连接 驱动方式气动 阀门类型截止柱塞阀 图1 阀门型号编排 2产 品概述 气动直流式截止柱塞 阀是根据轧钢供水 冷却 系统装置配件 的需要 ，开发设计并制造 的新型产 品 ，该结构阀门属于更新换代产 品，它可代替球 阀 、闸阀、截止阀 、蝶 阀等各种 自动控制的气动 阀门。这种结构阀门在 国内尚未广泛应用 ，现在 还没国家专属标准 ，结构新颖 ，独此一家 ，和以 往的各种阀门相比， 具有如下特点。 1 该 阀门采用 了无磨损主密封 ，故阀门 开、闭均无转动摩擦力矩 ，开、关方便，无卡阻 现象 。 2 该阀门采用 了气缸柱塞套直接压在主密 封圈上 ，并且工作时保压 ；同时采用 了先进的阶 梯圈密封 ，可达到零 泄漏 ，与此同时 ，又采用了 导向环，可很好地起到导向和支承作用 ，故阀门 运行平稳。 3 该种 阀门结 构紧凑 ，内置气动装置 ，不 占空间，恰似一段接管。安装、拆卸方便。 4 设备重量轻 ，相当于球阀 、截止 阀、闸 阀等同口径阀门重量的2 ／ 3 1 ／ 2 。 5 该阀门气缸开、关采取缓冲措施 ，故阀 门运作平稳 ，无 冲击 ，使用寿命长。 收稿 日期 2 0 1 50 92 1 E ] 6 该 阀门响应速度快 ，开启或关 闭时间为 0 ． 2 5 0 ． 6 8 秒 。 3 设计 3 。 1 工作原理 本 阀由壳体 、柱塞 、阀盖三大部分组成 ，气 动装置也 由本阀主体三大部分组成 ，开启 、关 闭 动作是由气体驱使柱塞上升或下降来实现的。 如需关闭 阀门，压缩 空气从壳体的进气孔 A 进气 ，推动柱塞向后移动 ，柱塞下端直接压紧在 主密封圈上 ，并且工作时保持压缩空气的压力， 压力管道中的介质被截止流通 ，阀门关闭，如图 2 所示 图2 阀门关 如需开启阀门时，从阀盖的进气孔 B 进气 ， 推动柱塞 向前移动 ，柱塞下端 与主密封 圈脱离 ， 水流通 ，如图 3 所示 。 B l 进 气 图3 阀 门开 3 ． 2密封结构说明 3 ．2 ．1 活塞杆密封结构 为控制气缸驱动压力与介质压力的可靠密封 程度 ，采用 了先进的轴用阶梯圈密封 ，它是 由一 个低摩擦的填充聚四氟 乙烯 P T F E 环和 0形橡胶 密封组合而成 ，O形 圈提供足够 的密封预紧力 ， 并对 P T F E环 的磨 耗起 到补 偿作 用 ，P T F E系数 小，动静摩擦系数相近，适用于高低速往复运动 及高压 系统 的密封 ，本 阀采 用 了两个 阶梯 圈密 封 ，安装时两个 阶梯圈必须方 向相反 ，起到零泄 漏作 用。同时和导 向环配套使用 ，起到导 向和支 承作用 ，此密封结构在安装时，应如图4 所示 。 导向 环／ ＼ ／ 轴 用 阶 梯 圈 图4 活塞杆密封结构 3 ． 2 ． 2活塞密封结构 气缸活塞密封结构采用 了孔用 Y x 圈密封 ，它 具有结构简单 ，截面小 ，安装方便 ，密封性能 好 ，工作压力可达 1 6 3 2 M P a 。往复速度快 ，但 它只有单向密封 ，必须采用两个孔用 Y x 圈 ，安装 时必须方 向相反 ，才可达 到往复运动 密封效果 ， 如图5 所示 。 孔用Y x 圈 图 5 气缸活塞密封结构 3 ． 2 - 3主密封结构 气动直流式截止柱塞 阀的密封圈 2 紧装在 阀 座 1 上 ，并用压座 3 紧压密封圈用 内六角螺栓 4 锁 紧。在 阀门开启 、关闭时均无转动摩擦力距 ，密 封圈与柱塞杆 5 下端面的密封靠工作时保持压缩 空气的压力，故对主密封圈无磨损 ，如图6 所示。 E二] 兵金 厄 气动 直 流 式截 止柱 塞 阀D N 3 2设计 经验 交 2 1 ． 阀座2 ． 密封 3 ．压 座4 ． 内六角螺栓5 ． 柱塞杆 图6主密封结构 3 ．3主要技术参数 公称通径 D N 3 2 ； 公称压力P N 1 ．0 M P a ； 实 际使用压力 0 ． 2～1 ． 0MP a； 密 封试 验压 力 1 ． 0 MP a ；强度 试 验 压 力 1 ． 5 MP a ；驱动气压 P气 O ． 6～0 ． 8 MP a ； 工作温度一 I O C ≤ ≤8 0 q C ；工作介质水。 3 ． 4设计计算 3 ． 4 ． 1阀门的流道面积 流道面积 A是指 阀门进 口端 到阀座 密封 面间 的最小截面积 ，用来计算无任何阻力影响时的理 论排量 】 。 在压力管道 中，最小截 面直径为管道截面直 径 ，即 DN 3 2 I n to。 故 流道面积 3 ． 1 4 x 3 ． 1 4 8 o 3 ． 8 4 m m z 3 ． 4 ． 2阀门的帘面积 帘面积 指当柱塞杆在阀 门上方升起时 ，即 阀开状态下，在其密封面之间形成的通道面积n 。 因该阀门结构原因 ，帘面积在于阀座外径 D m 与阀盖内腔该部位截面内径D 所形成的截面环面 积 ，而阀盖与阀座之间用加力筋加强截面强度 ，所 以帘面积必须减去加力筋截面积 ，C 如图7 所示。 故 帘面积 [ z 一 】 3 I 1 4 4 C 。 根据结 构位 置及 密封 位 的需 要 ，取 D 7 0mm，D j H 6 0mm，C 58 -- 4 0 mm ，整理得 B t - 】 3 ．1 4 4 4 0 8 6 0 ．5 m m 2 为保证阀门介质流量畅通无阻，帘面积B 流 通面积 ，才能满足该阀门的需求。 A A 图7 帘面积 3 ． 4 ． 3阀门柱塞的行程 S 行程 S 是指柱塞离开 阀门关 闭位置至开启位 置的距离n 1 。即阀开状态柱塞杆下端面与主密封面 之 间的距离 ，此距离关系到阀门能否排 出内腔 内 的介质 理论排量 ，即流量面积A 。 行程Js ≥ 丽 8 0 3 ． 8 4 - s m m ， 取 S 1 0i I l m。 4结论 通过对气 动直流式截止柱塞 阀的特 点说 明， 分析其工作原理及结构形式，设计并试制，在轧 钢供水冷却系统装置中使用检验 ，各项技术指标 均达到实 际使用 的要求 ，主要体现在结构紧凑 ， 相 比较于球 阀、闸阀 、截止阀 、蝶 阀等气动 阀 ， 不 占空间 ，且重量轻 其他 同 口径 阀门一半 以上 ， 安装、拆卸更方便 ，响应速度更快，再者 ，它采 用的密封件在工作中均无磨损，使用寿命更长。 此气动直流式截止柱塞阀已研制成功，应用 在国内轧钢供水系统装置中，比其他同功能阀门 更优越。 参考文献 [ 1 ]杨源泉． 阀门设计手册 [ M]． 北京机械工业出版 社 ． 1 9 9 2 ． [ 2 1高昂． F Q 6 4 7 F 一 1 6 C气动喷煤球阀D N 3 2 设计 [ J ]． 机 电工程技 术 ，2 0 1 0 7 8 7 9 1 ． [ 3 ]徐灏． 机械设计手册 [ M]． 北京机械_ v - ,_ lk出版社， 作者简介吴金龙，男 ，1 9 8 4 年生 ，广东汕头人 ，大学专 科，助理工程师。研究领域阀门设计与制造。 编辑 王智 匿銎 亘 萤
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