閘閥閥座受力分析

雙側(cè)密封式閘閥是通過增強(qiáng)閥瓣對閥座的推力而實(shí)現(xiàn)的，接觸壓力應(yīng)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，后來進(jìn)入熱態(tài)，閥瓣就會出現(xiàn)膨脹，于是形成閉合位置卡緊，當(dāng)再次開啟閥門時就會遇到困難，這種情況就是俗稱的“下炕”。良好狀態(tài)的閘閥都是實(shí)現(xiàn)單側(cè)密封。平行式閘閥也只能與出口位置的閥座實(shí)現(xiàn)單側(cè)密封。標(biāo)準(zhǔn)的楔式閥瓣閘閥情況也一樣，壓力使進(jìn)口側(cè)閥瓣變形，流體流過進(jìn)口側(cè)閥瓣直至閥腔達(dá)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(qiáng)度問題。介質(zhì)進(jìn)入閥體中腔后，作用于出口側(cè)（左側(cè)）的閥瓣，在左側(cè)閥座與閥瓣密封面處形成一個密封比壓，阻止介質(zhì)的流通。同時介質(zhì)作用于閥體與左側(cè)閥座之間的間隙，使左側(cè)閥座外側(cè)受到介質(zhì)壓力的作用。在對左側(cè)閥座進(jìn)行強(qiáng)度計算時，就是應(yīng)對閥座受外壓的狀態(tài)進(jìn)行分析，而使用規(guī)則設(shè)計的設(shè)計方法已經(jīng)不能解決如此復(fù)雜的問題。在本文中采用分析設(shè)計的設(shè)計方法進(jìn)行楔式雙閘板閥座的強(qiáng)度校核。

通過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(xì)的受力情況如圖 2 所示。

由應(yīng)力分析云圖可知，閥座的最大應(yīng)力出現(xiàn)在閥座內(nèi)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(yīng)屬于峰值應(yīng)力，在該處選取應(yīng)力評定線，按 JB4732-95 的應(yīng)力分類原則（如《表 2》所示）對應(yīng)力評定線上的應(yīng)力進(jìn)行分類，得出評定線上的薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，分別與限定值進(jìn)行比較，即可得出閥座的設(shè)計是否合理。