艾仁杰

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程有了很大進(jìn)展，各行業(yè)對(duì)閥門(mén)的需求也在不斷增加，其中作為閥門(mén)重要一類(lèi)的自動(dòng)換路閥門(mén)也被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文首先分析了閥門(mén)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和調(diào)試特點(diǎn)，然后分析了夾緊裝置設(shè)計(jì)以及開(kāi)閥蓋扳手及油閥旋擰端的設(shè)計(jì)，最后論述了裝置壓力試驗(yàn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：滑閥;管路壓差;液壓腔;補(bǔ)償設(shè)計(jì)

引言

隨著液壓氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，閥門(mén)產(chǎn)品的需求不斷擴(kuò)大，且對(duì)閥門(mén)的性能要求也在不斷提高。閥芯是閥門(mén)產(chǎn)品中最重要的零部件之一，它和閥座組成的密封副決定了閥門(mén)的啟閉和密封性能，低壓閥門(mén)的性能更容易受結(jié)構(gòu)、材料及加工誤差等因素的影響，一直是相關(guān)從業(yè)人員的研究熱點(diǎn)問(wèn)題。

1閥門(mén)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和調(diào)試特點(diǎn)

關(guān)斷類(lèi)閥門(mén)有截止閥和固定式球閥兩種結(jié)構(gòu)形式，閥門(mén)口徑DN40-100mm，調(diào)試時(shí)閥門(mén)內(nèi)腔氣壓5-8Mpa，調(diào)試時(shí)長(zhǎng)需要約30min，閥門(mén)進(jìn)出口為法蘭連接和八字環(huán)槽密封形式。閥門(mén)壓力控制箱的超壓、虧壓動(dòng)作調(diào)試過(guò)程復(fù)雜繁瑣，關(guān)聯(lián)零件較多且布局緊密，操作者需多方位活動(dòng)占用閥門(mén)周邊空間，通常為了調(diào)試操作用盲法蘭封堵閥門(mén)兩流道孔并保壓，但用螺栓連接盲法蘭勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。

2夾緊裝置設(shè)計(jì)

因閥門(mén)結(jié)構(gòu)允許用兩端對(duì)夾的方法，來(lái)完成封堵流道孔及內(nèi)腔保壓，故夾緊裝置設(shè)計(jì)為采用油缸驅(qū)動(dòng)的對(duì)夾式，閥門(mén)兩側(cè)法蘭和夾緊裝置之間用氟橡膠O形圈密封，并進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算。夾緊法蘭端面加工有O形圈T型槽和導(dǎo)向止口，配戴氟橡膠O形圈密封，導(dǎo)向止口用于加緊便利并確保O形圈的密封位置有效;連接頭采用球面墊圈過(guò)渡實(shí)現(xiàn)自找心定位，避免閥門(mén)兩端法蘭面不平行引起裝夾不能密封的問(wèn)題;裝置上帶有進(jìn)氣接管，能連接氣源設(shè)備進(jìn)行調(diào)試閥門(mén)的進(jìn)壓;通過(guò)裝置上配帶的不銹鋼球閥進(jìn)行試驗(yàn)閥門(mén)的泄壓，快速安全。該夾緊裝置的保壓功能主要由液壓系統(tǒng)中的蓄能器、壓力繼電器、油泵來(lái)完成。當(dāng)加緊油缸伸出到預(yù)設(shè)位置時(shí)打開(kāi)自動(dòng)保壓，隨后蓄能器給油缸無(wú)桿腔保壓，無(wú)桿腔設(shè)有壓力繼電器，當(dāng)壓力低于預(yù)設(shè)壓力時(shí)蓄能器打開(kāi)給油缸補(bǔ)壓，補(bǔ)壓到預(yù)設(shè)高壓時(shí)蓄能器自動(dòng)關(guān)掉，蓄能器靠油泵補(bǔ)壓，當(dāng)蓄能器壓力低于預(yù)設(shè)低壓時(shí)油泵打開(kāi)給蓄能器補(bǔ)壓，達(dá)到預(yù)設(shè)高壓時(shí)油泵停止;一個(gè)保壓工序完成后關(guān)掉自動(dòng)保壓，點(diǎn)動(dòng)油缸回程。夾緊閥門(mén)后，打開(kāi)外接氣源給閥門(mén)體腔內(nèi)加壓至需用的調(diào)試壓力，待壓力穩(wěn)定后關(guān)閉氣源，按動(dòng)夾緊裝置控制箱綠色保壓按鈕，進(jìn)入自動(dòng)保壓程序，可開(kāi)始操作調(diào)試閥門(mén)。

3開(kāi)閥蓋扳手及油閥旋擰端的設(shè)計(jì)

考慮到取油全過(guò)程機(jī)械化，除了要旋擰油閥蓋，還要對(duì)其固定，防止其在取油過(guò)程中掉落，因此閥蓋在旋擰中需要一個(gè)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定。開(kāi)閥扳手為套筒狀，內(nèi)部底面有與油閥外殼相配合的內(nèi)六方結(jié)構(gòu)，套筒內(nèi)壁裝有若干橡膠墊，以保證開(kāi)閥扳手的握持力。套筒插入時(shí)，橡膠墊與油閥蓋之間相互擠壓，橡膠墊的彈性形變既能減少套筒對(duì)油閥蓋的磨損，又能提升橡膠墊與油閥蓋之間的摩擦力。在旋擰油閥蓋時(shí)，套筒與油閥蓋保持靜止，橡膠墊與油閥蓋之間不存在旋轉(zhuǎn)摩擦，只有靜止摩擦。油閥蓋完全擰下之后，套筒仍然可以靠摩擦力維持對(duì)油閥蓋的握持。為了防止在取油期間機(jī)械振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致油閥蓋的脫落，在取油過(guò)程中油閥蓋握持裝置添加了鎖緊閥扣，保證在整個(gè)取油期間，油閥蓋不會(huì)掉落。完成取油后，在機(jī)器臂控制下，握持有油閥蓋的套筒運(yùn)動(dòng)至擰閥門(mén)位置，完成油閥蓋的擰緊工作，最后將套筒拔出。在油閥蓋之下的放油閥一般是一字型接口，與油閥蓋接口不同，采用彈簧式平口旋擰銷(xiāo)來(lái)完成旋擰放油閥動(dòng)作。平口旋擰銷(xiāo)為板狀可伸縮結(jié)構(gòu)，當(dāng)平口銷(xiāo)受到彈簧方向阻力時(shí)會(huì)使彈簧收縮，當(dāng)與平口對(duì)齊時(shí)，在彈簧作用下平口銷(xiāo)彈出插入平口，然后可在方形滑塊與滑道的作用下，隨后部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)平口放油閥進(jìn)行旋擰。油閥蓋旋擰單元將油閥蓋旋擰取出后，由放油閥旋擰單元靠近放油閥進(jìn)行下一階段工作。當(dāng)平口旋擰結(jié)構(gòu)與平口的位置和角度未完全對(duì)應(yīng)時(shí)，平口銷(xiāo)會(huì)被壓入滑道內(nèi)。平口旋擰結(jié)構(gòu)后部以較低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，直至平口銷(xiāo)與取油口處平口對(duì)齊，平口旋擰結(jié)構(gòu)會(huì)在彈簧的作用下彈出，插入平口。

4裝置壓力試驗(yàn)

由于該夾緊裝置用作閥門(mén)的供壓和保壓夾緊，使用需絕對(duì)安全可靠，故參照GB/T26480《閥門(mén)的檢驗(yàn)和試驗(yàn)》的規(guī)定對(duì)夾緊裝置的機(jī)械加緊部分進(jìn)行殼體強(qiáng)度試驗(yàn)。GB/T26480中規(guī)定：鋼制閥門(mén)殼體試驗(yàn)壓力為38℃時(shí)最大允許工作壓力的1.5倍;高壓氣體殼體試驗(yàn)壓力為38℃時(shí)最大允許工作壓力的1.1倍。試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)是水、煤油、粘度不高于水的非腐蝕性液體、氮?dú)?、或空氣，我們從工作效率和?jīng)濟(jì)性考慮選擇清潔干燥的空氣和潔凈水作為試驗(yàn)介質(zhì)。（1）液體殼體試驗(yàn)。在夾緊裝置兩連接法蘭之間加一段過(guò)渡試驗(yàn)用短管，按上述操作過(guò)程夾緊，關(guān)閉球閥，連接管與試壓泵相連，起動(dòng)試壓泵，緩慢加壓，試驗(yàn)壓力達(dá)到12MPa，關(guān)閉進(jìn)水泵，保壓50min，檢查各結(jié)構(gòu)件無(wú)變形和損傷，各連接處無(wú)可見(jiàn)泄漏。（2）高壓氣體殼體試驗(yàn)。液體殼體試驗(yàn)合格后進(jìn)行氣體殼體試驗(yàn)。將試驗(yàn)裝置的夾緊部分放入氣壓試驗(yàn)地坑中，連接管與空氣壓縮機(jī)相連，啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，緩慢升壓，當(dāng)壓力表達(dá)到1MPa時(shí)，保壓5min，用肥皂水涂刷外部各處，無(wú)泄漏，再緩慢升壓至4.5MPa時(shí)，保壓5min，再用肥皂水涂刷外部各處，無(wú)泄漏，然后升壓至8.8MPa，保壓50min，檢查無(wú)泄漏后緩慢卸壓。加緊裝置經(jīng)液體、高壓氣體殼體強(qiáng)度試驗(yàn)合格的后，將成為緊急切斷閥調(diào)試操作者在一段時(shí)間內(nèi)或長(zhǎng)期使用的一種簡(jiǎn)易試驗(yàn)設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文參照普通壓差滑閥的原理，設(shè)計(jì)了一款能夠自動(dòng)選擇液路的控制閥門(mén)，由于閥門(mén)的壓差值可能過(guò)小，閥芯移動(dòng)距離達(dá)不到設(shè)計(jì)的行程要求，導(dǎo)致閥門(mén)不能選擇壓力高的液路入口。由此對(duì)閥門(mén)進(jìn)行了補(bǔ)償設(shè)計(jì)，在閥門(mén)的備選入口側(cè)增加了一個(gè)補(bǔ)償腔體，當(dāng)切換開(kāi)始時(shí)，閥芯只要移動(dòng)較小距離即可讓該補(bǔ)償腔體與需切換入口連接，由此提供了補(bǔ)償力彌補(bǔ)壓差力不足的問(wèn)題。

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