截止阀设计计算书(J41H-64C-DN200)
编制:刘斌文
审核:王学敏
上海上冶阀门制造有限公司
目录
一、壳体最小壁厚验算 (1)
二、密封面上总作用力及比压 (1)
三、中法兰螺栓强度验算 (3)
四、阀体中法兰强度验算 (6)
五、阀杆强度验算 (1)
六、阀瓣强度验算 (1)
参考文献
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机械CAD/CAM课程设计说明书球阀三维数字化造型设计 姓名 班级 学号 指导教师闫航瑞 2015年月日
1、目的和意义 机械CAD/CAM(Pro/E)课程设计是工科院校学生在大学期间利用已学过的知识第一次比较全面的、具有实际内容和意义的课程设计，也是机械CAD/CAM(Pro/E)课程的一个重要的实践教学环节。机械CAD/CAM(Pro/E)课程设计是将知识转化为能力的桥梁，其主要目的是进一步巩固和加深学生所学的理论知识，并将其系统化；培养学生综合运用所学知识独立解决实际问题的能力和初步培养学生进行创新设计的能力；使学生掌握三维实体基本造型设计、三维曲面造型及装配设计，并在实物和三维数字化造型方面受到一次比较全面的训练。 2、课题分析 （一）球阀的结构及工作原理 球阀主要由阀体、球体、阀杆、阀芯、密封圈和省力机构等几部分主要零件构成。下面对上述几个重要零件的设计进行设计计算。图示球阀结构图 球阀的工作原理：以球体作为关闭件的阀门称作球阀。球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用。 （二）球阀的类型 球阀的结构形式和品种规格非常之多，根据其用途和特点大致可分为以下几种：1、按球体的支撑方式分为浮动球球阀和固定球球阀两类：1）浮动球球阀其主
要特点是球体无支撑轴球体以阀门进出口两端的阀座为支撑。阀杆与球体为活动链接，因此这种球阀的球体被两阀座夹持其中而呈“浮动”状态。2）固定球球阀：其特点是球体与上下阀杆连成一体，球体可沿与阀门通道相垂直的轴线自由转动，但不能沿通道轴线移动。因而，固定球球阀的转矩小，阀座变形小，密封性能稳定，使用寿命长，适用于高压，大通径的场合。 2、按球体的安装方式可分为顶装式，底装式，侧装式及斜装式四种。 3、按球阀与管道的连接形式可分为法兰连接球阀，内螺纹和 外螺纹连接球阀和焊接连接球阀四种。其中法兰连接球阀又分为整体法兰连接球阀，螺纹法兰连接球阀，对夹式法兰连接球阀和焊接法兰连接球阀。 4、按驱动方式可分为手动，气动，液动和电动球阀。其中手动球阀又分为带与不带驱动机构两种。气动球阀又分为活塞气缸式和旋转叶片式两种。此外还有组合式球阀，如电液联动和气液联动球阀。 5、按球体结构可分为整体球球阀，半球体球阀，截球体球阀三种。其中截球体球阀又分为弓形和扇形截球体球阀。 （三）球阀的主要特点 球阀是近年来被广泛采用的一种新型阀门，它具有以下优点： 1．流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。 2．结构简单、体积小、重量轻。 3．紧密可靠，目前球阀的密封面材料广泛使用塑料、密封性好，在真空系统中也已广泛使用。 4．操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。 5．维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。 6．在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。 7．适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。球阀已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门，以及人们日常生活中。 其主要缺点： 1）因为球阀最主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯，它对几乎所有的化学物质都有是惰性的，且具有摩擦系数小、性能稳定、不易老化、温度适用范围广和密封性能优良的综合性特点。但聚四氟乙烯的物理特性，包括较高的膨胀系数，对冷流的敏感性和不良的热传导性，要求阀座密封的设计必须围绕这些特性进行。所以，当密封材料变硬时，密封的可靠性就受到破坏。而且，聚四氟乙烯的耐温等级较低，只能在小于180℃情况下使用。超过此温度，密封材料就会老化。而考虑长期使用的情况下，一般只会在120℃不使用。 2）它的调节性能相对于截止阀要差一些，尤其是气动阀（或电动阀）。（四）球阀的适用原则 1）石油、天然气的输送主管线、需要清扫管线的，又需埋设在地下的，选用全通经、全焊接结构的球阀；埋设在地上的，选择全通经焊接连接或法兰连接的球阀；支管，选用法兰连接、焊接连接，全通经或缩径的球阀。 2）成品油的输送管线和贮存设备，选用法兰连接的球阀。 3）城市煤气和天然气的管路上，选用法兰连接和内螺纹连接的浮动球阀。
球阀使用维护说明书
. . .. .资料. . . 浮动球阀结构示意图 固定球阀结构示意图 LOC K
一、用途 本系列阀门安装在水、汽、天然气、煤气、油品等介质管道上作为接通和截断用。 二、特点 （一）浮动球阀 1. 阀门采用中部法兰及PTFE(聚四氟乙烯)或PPL（对位聚苯）垫片的密封结构，浮动球，两端法兰连接，扳 手操作或蜗轮、气动、电动操作，亦可配置信号装置，实现远程控制。 2. 阀座为PTFE(聚四氟乙烯)或PPL（对位聚苯），其摩擦系数小，能有效的降低球阀的开关力矩。 3. 阀杆经调质处理，有良好的机械性能和抗擦伤性。 4. 可根据使用工况或用户要求设置防火防静电结构，还可以带锁，防止误操作。 （二）固定球阀 1. 阀门采用中部法兰及金属石墨缠绕垫片或O形圈的密封结构，固定球，两端法兰连接。 2. 阀座为摩擦系数小且有自润滑和耐腐蚀的PTFE(聚四氟乙烯)或PPL（对位聚苯）。阀座支承圈用浮动结构， 弹簧作用力可使阀门在低压情况下密封。 3. 阀杆经调质处理，有良好的机械性能和抗擦伤性。 4. 有上下阀杆承受主要载荷，所以在关闭位置，球与阀座之间的受载情况得到缓解，保护了密封副免受损伤。 5. 该阀门根据用户要求可设置注脂装置。 6. 双阻断及泄放功能：阀门采用阀前密封，两个阀座能独立切断进口端和出口端的介质，实现双阻断功能； 当球阀关闭时，即使阀门进出口两端同时受压，阀门中腔和两端通道也可以被相互阻断，中腔的剩余介质可以通过泄放阀排出。 三、主要零件材料 四、主要性能规及相关标准 （一）、主要性能规
（二）、相关标准 1、设计制造标准：GB/T 12237-2007；API 6D、BS5351 2、结构长度：QB/YX-2007（企业标准）； GB/T12221-2005 ；ANSI B16.10 -2- 3、法兰的结构型式及尺寸：JB/T 79-1994 ；ANSI B16.5、ANSI B16.47 4、阀门的检验与压力试验：JB/T 9092-1999；API 598 五、安装使用与维护保养 1、安装使用 1.1安装前应仔细核对阀门铭牌容，保证阀门的类型，尺寸、阀座材料、使用温度等额定值符合管道的使用情 况。 1.2安装使用前最好能对球阀所有连接处的螺栓进行检查，保证其已均匀拧紧。并检查填料是否压紧而又密封。 1.3安装前应对管线进行清扫，去除管线中油污，焊渣等杂质。 1.4阀门在搬运中应轻取轻放，禁止抛扔或跌落。 1.5大型阀门应安装固定支架，保证阀门安装后，整条管线的稳定性和安全性。 1.6阀门安装时，应取下阀门两端的防尘盖。 1.7阀门往管道上安装时，在法兰间应垫进合适的垫片，取相应的规格的螺栓把法兰对角均匀拧紧。 1.8如阀门安装后发现阀杆密封处有渗漏，可能是在运输过程中震动和温度变化引起填料松弛，拧紧填料压盖 螺母即可，并注意给填料加润滑油，以减轻操作力矩。 1.9阀门的开启和关闭由手柄（手轮）来控制，当顺时针旋转手柄（手轮）时球体在阀杆的作用下顺时针旋转 运动关闭阀门，逆时针则旋转手柄（手轮）则开启阀门。 1.10阀门可安装在任意位置，介质可从任意端进入。 1.11如阀门为非手动装置，必须设置好执行机构的空间位置，以便在意外情况的人工操作及维修，并在正式投 产前对电动驱动装置进行检查和测试。 2、储存与维护保养 2.1在干燥通风的室，两端应盖上防尘盖，以保证阀门的腔清洁。 2.2长期存放应在阀门密封面涂防锈油，并定期检查。 2.3 大型阀门存放在室外保管时，应将其支撑起来，不要与地面接触，并用塑料薄腊覆盖保护。
第一章绪论 1.1球阀简介 球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方国家工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升，在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。 球阀主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，其中硬密封V型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含纤维、微小固体颗料等介质。而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换，同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。 1.2球阀的工作原理 球阀它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用，但近来的发展已将球阀设计成使它具有节流和控制流量之用，如V型球阀。 球阀的主要特点是本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等，在各行业得到广泛的应用。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。 1.3球阀的特点 1．流体阻力小，全通径的球阀基本没有流阻。
2．结构简单、体积小、重量轻。 3．紧密可靠。它有两个密封面，而且目前球阀的密封面材料广泛使用各种塑料，密封性好，能实现完全密封。在真空系统中也已广泛使用。 4．操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。 5．维修方便，球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。 6．在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。 7．适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。 8．由于球阀在启闭过程中有擦拭性，所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。 1.4球阀的分类 球阀分有：浮动球球阀、固定球球阀、轨道球阀、V型球阀、三通球阀、不锈钢球阀、锻钢球阀、卸灰球阀、抗硫球阀、三通球阀、气动球阀、电动球阀、卡套球阀、焊接球阀。 按壳体/主体材料分类，球阀可分为： 1. 金属材料阀门：如碳钢阀门、合金钢阀门、不锈钢阀门、铸铁阀门、钛合金阀门、蒙乃尔阀门、铜合金阀门、铝合金阀门、铅合金阀门等。 2. 金属阀体衬里阀门：如衬胶阀门、衬氟阀门、衬铅阀门、衬塑阀门、衬搪瓷阀门。 3. 非金属材料阀门：如陶瓷阀门、玻璃阀门、塑料阀门。 国内生产球阀的厂家比较多，连接尺寸也大多不统一。主要分以下几个大类：（1）以JB／T2203－1999《球阀结构长度》为主的通用类。目前国内大多数球阀生产厂家均按本标准设计生产。如上海良众阀门有限公司、浙江罗浮锅炉附件厂、杭州阀门厂、、上海阀门厂、开封高压阀门厂、海安阀门厂等。但本标准也不尽完美，规格不全，浮动式球阀最大公称通径为DN1200，固定式球阀最大公称通径DN2000。根据厂所生产的阀门规格及掌握的资料来看，目前浮动式球阀公称通径最小为DN6，固定式球阀公称通径最小为DN50。经考证，各厂家
球阀设计计算书 产品名称固定球阀 10STQ3R59CG 设计计算书 目录 阀体壁厚验算1 阀盖壁厚验算2 密封面上的计算比压3 133倍中腔泄压能力的计算4 阀杆启闭扭矩的计算5 阀杆强度验算 7 阀杆扭转变形的计算8 阀杆键连接强度验算9 中法兰螺栓强度验算10 流量系数计算11 吊耳的强度计算12 参考资料 API 6D 管道阀门 ASME B1634 阀门法兰螺纹和焊端连接的阀门 ASME 锅炉与压力容器规范第Ⅱ卷 ASME 锅炉与压力容器规范第Ⅷ卷 API 600 钢制闸阀法兰和对焊连接端螺栓连接阀盖说明
以公称压力作为计算压力 对壳体壁厚的选取在满足计算壁厚的前提下按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整数已具裕度 涉及的材料许用应力值按-29～38℃时选取 适用介质为水油气等介质 不考虑地震载荷风载荷等自然因数 瞬间压力不得超过使用温度下允许压力11倍 管路中应安装安全装置以防止压力超过使用下的允许压力 型号 10STQ3R59CG 简 图零件名称阀体材料牌号ASTM A105 计算内容壁厚验算根据ASME1634 序号计算数据名称符号公式数值单位 1 壳体计算壁厚 t1 15Pcd 2S-12Pc 1238 mm 2 计算压力Pc 设计给定300 psi 3计算内径 d d d0 254 mm 4 基本应力系数S 设计给定7000 psi 5 附加厚度 C 设计给定40 mm 6 阀体标准厚度tm ASTM B1634 84 mm 7 阀座外径DH 设计给定270 mm 8 理论内径 d Dn15 180 mm 9 公称内径d0 设计给定 254 mm 10 阀体实际壁厚t 设计给定25 mm ASTM A216 WCB材料许用应力取值 1 常温下抗拉强度35 Re2035 200000 psi 2 常温下抗拉强度查ASME-Ⅱ-D 70000 psi 3 常温下屈服强度15 Rm2015 240000 psi 4 常温下屈服强度查ASME-Ⅱ-D 36000 psi Re2035＞7000 Rm2015＞7000 取基本应力系数7000满足要求结论 t＞t1 t＞tm
为什么截止阀都是低进高出 截止阀 又称截门阀，属于强制密封式阀门，是截断类阀门的一种。 按连接方式分为三种：法兰连接、丝扣连接、焊接连接。我国阀门三化给曾规定，截止阀的流向，一律采用自上而下，所以安装时有方向性。阀杆的运动形式，（通用名称：暗杆），有升降旋转杆式，可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此，这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。
截止阀设计为低进高出，目的是使流动阻力小，在开启阀门时省力。同时阀门关闭时，阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料不受力，不致长时间受到介质压力和温度的作用可延长使用寿命，减少泄漏的几率。另外这样还可在阀门关闭的状态下更换或增添填料，便于维修。 很多人认为，截止阀都是低进高出，其实不然。一般情况下截止阀都是低进高出，然而也有一些特殊情况截止阀是高进低出： 1、直径大于100mm的高压截止阀 由于大直径阀门密封性能差，采用这种方法截止阀在关闭状态下，介质压力作用在阀瓣上方，以增加阀门的密封性。 2、旁路管道上串联的两个截止阀，第二个截止阀要求高进低出 为保证一个检修周期内阀门的严密性，经常启闭操作的阀门要求装设两个串联的截止阀。对于旁路系统而言，此旁路的装设作用有： ①平衡主管道阀门前后压力，使开启方便省力，减小主管道阀门的磨损； ②启动过程中小流量暖管； ③主给水管道上，控制给水流量以控制锅炉升压速度进行锅炉水压试验。 按介质流动方向旁路截止阀分别为一次阀和二次阀，机组正常运行时一次阀和二次阀是关闭的，二者都和介质直接接触。为防止二次阀阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料长时间受到介质和温度作用，以及在运行过程可以更换阀门的填料，二次阀要求的安装方向高进低出。 3、锅炉排气、放空截止阀 锅炉排气、放空截止阀仅在锅炉启动上水过程中使用，启闭频率小，但常常由于密封不严而造成工质损失，为此有的电厂为了提高严密性将此类截止阀安装方向高进低出。 4、电磁速断阀 电磁速断阀的功能是快速关闭，迅速切断燃油供应。电磁速断阀的结构和截止阀的结构相似，如果电磁速断阀也是工质从下部进入，上部流出，则燃油作用在电磁速断阀阀瓣下部的力很大，而电磁速断阀的重锤远小于它。因此，如果工质从下部进入速断阀，则因重锤产生力矩小于燃油压力产生的力矩，当速断阀动作时不能将燃油切断，因而达不到预期的目的。如果工质从速断阀上部进入，则由于速断阀一旦动作后，阀后压力迅速降低，燃油作用在阀瓣下部的力很快降为零，而燃油作用在阀瓣上的力和重锤、杠杆的重力所形成的力。
. 《工程图学实践》说明书 一、目的和任务 目的： 进行测绘的目的是综合运用工程图学课程的知识，进行比较系统的制图实践，使学生理论联系实际，掌握部件测绘的工作程序，掌握手工绘图、仪器绘图及计算机绘图的能力，熟悉装配图和零件图的表达方案的选择，合理地进行尺寸的标注，合理编写零件图的技术要求，为后续的毕业设计打下良好的基础。 任务： 1、视图表达合理，图样画法符合机械制图国家标准； 2、尺寸标注正确、完整、清晰、合理，字体工整； 3、技术要求（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材料等）可参照同类型的生产图样或相关手册进行类比确定； 4、零件草图应按目测徒手绘出； 5、正确地使用测绘工具，计算出有关尺寸，编写技术要求，绘制正规的零件工作图； 6、充分了解球阀的工作原理、结构特点、装配关系，根据装配示意
图，画出球阀的装配图。 二、时间进度安排 （1）球阀的拆卸与安装（组内共4人，小组内轮流拆卸）。 （2）测绘常用件及一般零件中的阀体、阀盖、阀杆、扳手的一些相关尺寸。 专业资料． . （3）绘制各个零件的草图（参照最原始的测量数据） （4）根据自己测量的数据，然后在数据圆整后，完成球阀所有零件的建模（必要时进行数据优化）。 （5）阀体、阀盖、阀杆、扳手等零件图绘制。 （6）部件装配图的绘制。 （7）编写说明书。 三、球阀的工作原理 “阀”是管道系统中用来启闭或调节流体流量的部件，“球阀”是“阀”的一种，它的阀芯是球形的。该球阀由阀体、阀盖、阀芯、阀杆、扳手、螺钉、密封圈等零件组成，其中螺钉是标准件。 球阀的装配关系是：阀体与阀盖均带有方形凸缘，用四个螺钉连接。阀杆下部有凸块，榫接阀芯上的凹槽。 球阀的工作原理：用扳手带动阀杆旋转，从而实现开启、截流和断流。阀体的材料选用铸钢，毛坯是铸件，但其内、外表面都有一部分需要
全焊接固定球阀的设计与计算 陆培文 （原北京市阀门总厂） 根据GB/T 19672-2005、GB/T 20173-2006和美国石油学会标准API 6D-2008、国际标准化组织标准ISO14313:2007标准规定。固定球球阀为双阀座阀门、对于双阀座阀门分：单向密封、双向密封、双阀座双向密封、双阀座一个阀座单向密封一个阀座双向密封，双截断-泄放阀，如图1所示。 单向密封阀门——设计在一个方向密封 的阀门。 双向密封阀门——设计在两个方向都能 密封的阀门。 双隔离-泄放阀DIB-1(双阀座双向密 封)——双阀座、每个阀座均能达到双向密封。 双隔离-泄放阀DIB-2（双阀座一个阀座单 向密封一个阀座双向密封）——双阀座，一个 为单方向密封阀座，一个为两个方向都能密封 的阀座。 双截断-泄放阀DBB——在关闭位置时， 具有双密封副的阀门，当两密封副间的体腔通 大气或排空时，阀门体腔两端的介质流动应被 切断。 标准还要求密封试验时，应为进口端阀座 密封。图1 固定球球阀阀座密封分类 1 全焊接固定球球阀通道直径的确定 在设计计算全焊接固定球球阀时，首先要确定阀体的通道直径，以便作为其他部位计算的基础。球体通到底最小直径要符合相应标准的规定。设计国标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合GB/T 19672-2005《管线阀门技术条件》或GB/T20173-2006《石油、天然气工业—管线输送系统—管线阀门》标准规定。设计美标全焊接固定球球阀时，全通径球阀的最小通径应符合API6D-2008/ISO14313:2007《石油、天然气工业—管道输送系统—管道阀门》标准规定。对于全焊接缩径固定球球阀，标准规定对于公称尺寸≤DN300(NPS12)的球阀，球阀公称尺寸的孔径缩小一个规格，按标准规定内径；对于公称尺寸DN350（NPS14）～DN600(NPS24)的球阀，球阀的公称尺寸的孔径缩小两个规格，按标准规定的内径尺寸；对于公称尺寸＞DN600(NPS24)的球阀，应和用户商定。对于没有标准规定的全焊接球阀，通常球体通道的截面积应不小于管道额定截面积的60%，设计成缩径形式，这样可以减小球阀的结构，减轻重量，减小阀座密封面上的作用力和启、闭转矩。一般采用球阀公称尺寸DN与球体通道直径之比等于0.78。此时，球阀的阻力不会过大。 2 球体半径的确定
固定球阀 Q347F-40 产 品 使 用 说 明
尊敬的用户： 非常感谢你选择使用本公司钢制球阀系列产品。本公司集阀门产品的设计、开发、制造、安装和销售服务于一体，对所有阀门产品的质量、售后服务有了全面保障。现对阀门产品的结构特点、工作原理、设计制造标准、技术性能参数等做出详细的说明。请你务必在安装使用本公司产品前详细阅读《使用说明书》，确保你在安装使用时更加便利。如果你在阀门使用过程中有何疑难问题，请致电本公司售后服务部。
1,用途和性能规范 1．1用途 a、本产品主要用于气体、液体介质管路上作启闭器，接通或截断介质，具有流阻 小，启闭较省力等优点。 b、适用范围：化工、石油、冶金、造纸、制药等行业。 1 1．3阀门最大工作压力额定值（压力-温度基准） 表中温度是指工作状态下管路介质的温度，表中压力是持续无冲击压力 2 采用标准 2．1设计制造按GB/T 12237的规定； 2．2检验和试验按GB/T 13927或JB/T9092的规定； 2．3法兰尺寸按JB/T79的规定； 2．4结构长度按GB/T 12221的规定； 3 结构特点和使用原理 3．1结构及主要外形尺寸参见简图 3．2本阀靠旋转手轮使阀杆转动而带动球转动来达到启闭目的。 3．3本阀门关闭时手柄按顺时针方向旋转（操作器上设有开关标记）。 3．4本阀门采用PTFE阀座，工艺简单、密封更换方便。 3．5采用A105套球对PTFE软密封，关闭力矩小，易密封。 3．6采用可换式密封结构，维修方便。 3．7球阀的阀座具有自泄压作用从而保证阀门中腔的泄压。 — 1 —
1 底盖 2 下阀杆 3阀体 4 阀座组件 5 阀盖 6球体 7 滑动轴承 8上阀杆 9 滑动轴承 10螺栓11螺母 12压套 13填料 14连接盘 15执行器 4 阀门主要零件材料 5 阀门主要连接尺寸 — ２ — 零件名称 阀体 阀盖 上阀杆下阀杆 阀座 组件 球体 滑动轴承 螺栓 螺母 平键 所用材料 A105 2Cr13 A105+ PTFE A3+ENP 304+PTFE 35 45 45 口径 L D ?1 n-d ?2 ?3 f f1 b DN150 559 350 290 12-?34 250 204 3 4.5 46
截止阀的设计参考建议 船舶上用的最多的就是管路了，比如燃油系统，滑油系统，冷却水系统等之所以成系统就是因为有管路，而控制管路介质流通的就是阀门了，截止阀是其中最常用的阀门。截止阀设计为低进高出，目的是使流动阻力小，在开启阀门时省力。同时阀门关闭时，阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料不受力，不致长时间受到介质压力和温度的作用可延长使用寿命，减少泄漏的几率。另外这样还可在阀门关闭的状态下更换或增添填料，便于维修。很多人认为，截止阀都是低进高出，其实不然。一般情况下截止阀都是低进高出，然而也有一些特殊情况截止阀是高进低出： 1、直径大于100mm的高压截止阀由于大直径阀门密封性能差，采用这种方法截止阀在关闭状态下，介质压力作用在阀瓣上方，以增加阀门的密封性。 2、旁路管道上串联的两个截止阀，第二个截止阀要求“高进低出” 为保证一个检修周期内阀门的严密性，经常启闭操作的阀门要求装设两个串联的截止阀。对于旁路系统而言，此旁路的装设作用有：①平衡主管道阀门前后压力，使开启方便省力，减小主管道阀门的磨损；②启动过程中小流量暖管；③主给水管道上，控制给水流量以控制锅炉升压速度进行锅炉水压试验。按介质流动方向旁路截止阀分别为一次阀和二次
阀，机组正常运行时一次阀和二次阀是关闭的，二者都和介质直接接触。为防止二次阀阀壳和阀盖间的垫料与阀杆周围的填料长时间受到介质和温度作用，以及在运行过程可以更换阀门的填料，二次阀要求的安装方向“高进低出”。 3、锅炉排气、放空截止阀锅炉排气、放空截止阀仅在锅炉启动上水过程中使用，启闭频率小，但常常由于密封不严而造成工质损失，为此有的船舶为了提高严密性将此类截止阀安装方向“高进低出”。 4、电磁速断阀 电磁速断阀的功能是快速关闭，迅速切断燃油供应。电磁速断阀的结构和截止阀的结构相似，如果电磁速断阀也是工质从下部进入，上部流出，则燃油作用在电磁速断阀阀瓣下部的力很大，而电磁速断阀的重锤远小于它。因此，如果工质从下部进入速断阀，则因重锤产生力矩小于燃油压力产生的力矩，当速断阀动作时不能将燃油切断，因而达不到预期的目的。如果工质从速断阀上部进入，则由于速断阀一旦动作后，阀后压力迅速降低，燃油作用在阀瓣下部的力很快降为零，而燃油作用在阀瓣上的力和重锤、杠杆的重力所形成的力 一般大口径和高压状态下采用低进高出的话关闭阀门比较困难，如果在高压大口径状态下采用低进高出，阀杆长期受到水压力容易变形弯曲，影响阀门的安全性和密封性；选用
目录 阀体壁厚验算 (1) 密封面比压验算 (2) 阀杆总转矩及圆周力 (3) 阀杆头部强度验算 (5) 中法兰螺栓强度验算 (6) 阀体中法兰强度验算 (9) 参考资料 1、API 6D………………………………………………………………管道阀门 2、ASME B16.34…………………………………阀门—法兰、螺纹和焊端连接的阀门 3、ASME B16.5…………………………………管道法兰和法兰管件—NPS1/2~NPS24 4、机械工业出版社………………………………………《阀门设计手册》 5、机械工业出版社………………………………………《实用阀门设计手册》 6、ASME 第二卷 D篇………………………………………锅炉及压力容器规范材料规范 7、ASME VIII第一册………………………………………压力容器建造规则 8、机械工业出版社………………………………………《阀门设计入门与精通》 说明 1、以公称压力作为计算压力 2、对壳体壁厚的选取，在满足计算壁厚的前提下，按相关标准取壳体最小壁厚且圆整整 数，已具裕度 3、涉及的材料许用应力值按-29～200℃时选取 4、适用介质为水、油、气等介质 5、不考虑地震载荷、风载荷等自然因数 6、瞬间压力不得超过使用温度下允许压力的1.1倍 7、管路中应安装安全装置，以防止压力超过使用下的允许压力
简 图 零件名称 阀 座 材料牌号 PTFE 计算内容 密封面比压验算 根 据 《实用阀门设计手册》 序号 计算数据名称 符号 公 式 数 值 单位 1 密封面外径 D MW 设计给定 119 mm 2 密封面内径 D MN 设计给定 108 mm 3 密封面宽度 bm 设计给定 5.5 mm 4 计算压力 P PN 设计给定 2.0 MPa 5 密封面必须比压 q MF 查手册表3-13 4.85 MPa 6 密封面计算比压 q ()4() MW MN MW MN D D P D D +- 10.318 MPa 7 密封面许用比压 [q] 查手册表4-66（阀门设计手册Pg428） 15 MPa 结论： 〔q 〕≥q ≥q MF 合格
闸阀设计与计算的基本内容 一、设计输入 即设计任务书。应明确阀门的具体参数（公称通径、公称压力、温度、介质、驱动方式等），使用的条件和要求（如室内或室外安装、启闭频率等）及相关执行的标准（产品的设计与制造、结构长度、连接型式、产品的检验与试验等） 二、确定阀门的主体材料 应根据设计输入的参数，经综合考虑后确定适用的阀门主体材料。 三、确定阀门承压件的制造工艺方法(铸造、锻造、焊接、铸焊……) 四、确定阀门总体结构型式（即方案设计），为便于讲解，本节内容按明杆，楔式，蝶型开口阀盖，代中法兰，填料压紧的结构设计。 五、确定阀门的结构长度和连接尺寸 六、确定阀体阀座处的流通通道尺寸 七、闸阀的设计与计算 此部份很关键，属于技术设计范畴，应边计算边绘制总图。 1．承压件壁厚的计算 2．密封副的总作用力和比压的计算 3．阀体与阀盖的连接型式和密封结构的确定 4．阀杆的强度计算 5．闸板的强度计算 6．中法兰的强度计算 7．阀盖的强度计算 8．支架的强度计算 9．阀杆螺母的强度计算 10．填料压盖的强度计算 11．活节螺栓的强度计算 12．销轴的强度计算 13．选配电动或气动传动装置及确定手动传动手轮的直径 14．阀门流量系数的计算 7.1 承压件壁厚的计算 承压件壁厚的确定方法有以下三种，即查表法，插入法和计算法。 7.1.1 查表法 若设计输入明确规定了是标准阀门，并且其参数在相应标准规定范围内时，可按指定的相应标准规定的值查出。 7.1.2 插入法 此种情况，适用于设计输入的参数与标准内容的规定值不一致的情况下，亦即不能按设计输入的参数值在标准中直接查出 此时，可按下述方法进行插入计算： ()N N1 m m1m2m1N2N1 P P t t t t P P -=+ -- 式中：t m ：需计算和确定的承压件壁厚 t m1：查P N1时的壁厚 t m2：查P N2时的壁厚 P N1：公称压力的小值
管线球阀 Q41F-Cl. NPS 使用说明书 成都航利阀门成套设备有限公司 2009.11
附件一：阀门数据表 第 1 页 共 11 页 1.用途和性能规范 1.1用途和产品范围 管线球阀产品广泛应用于石油、天然气工业管道传输系统，用来接通或阻断管路中的介质。 本使用说明书涉及的管线球阀产品主要有浮动球阀、固定球阀。根据使用规格的不同进行选择。 1.2性能规范 适用压力：Class150～Class900 适用规格：NPS2～NPS16 适用介质：石油、天然气、水等 适用温度：-101-121℃（超低温） -46-121℃（普通低温） -29-121℃（常 温） 普通性能试验规范： ●阀门试验规范(API 6D 22nd ) 常温阀门压力试验 DN(in.) PN(Class) 试验压力 试验时间 项目 (Inch) (Class) 试验介质 (Bar) (Min.) ≤4 3 6~10 5 12~18 15 壳体液压试验 ≥20 150~900清洁水 1.5PN 30 ≤4 3 上密封试验 ≥6 150~900清洁水 1.1PN 5 ≤4 ≤1500 1.1PN 3 阀座高压液压试 验 ≥6 ＞1500 清洁水 276 5 ≤4 ≤1500 1.1PN 3 阀座高压气密试 验 ≥6 ＞1500 压缩空气 276 5 ≤4 3 阀座低压气密试 验 ≥6 150~900压缩空气 6 5 ≤4 DBB 试验 ≥6 150~900 压缩空气 1.1PN 3
产品使用说明书 1.3 采用的主要标准 API 6D 管线阀门 ASME B16.34 法兰、螺纹和焊接管阀门 ASME B16.5 管线法兰和法兰管件 API 6FA 阀门耐火试验 API 598 阀门的检验与试验 ASME B1.20.1 管螺纹 JB/T308-2004 阀门型号编制方法 GB/T12237-2007 石油、石化和相关工业用钢制球阀 GB/T19672-2005 管线阀门技术条件 GB/T13927-2008 工业阀门压力试验 2.工作原理和结构说明 本产品为法兰式浮动、固定球结构。它的启闭件为一个球体，利用球体绕阀杆旋转 90°实现阀门的开启和关闭的目的。 2.1浮动球阀 浮动球的阀体内有两个阀座密封圈，在它们之间夹紧一个球体，球体借助于阀杆可以自由地在阀座密封圈中旋转；在开启时，球孔与通道孔对准，以保证介质在小的阻力下通过，当阀杆转动?圈时（90°）,球孔垂直于阀门的通道，靠加给阀座密封圈的预紧力和介质压力将球紧紧地压在出口端的阀座密封圈上，从而保证完全密封。球体上有通孔，通孔的直径等于管道内径的称为通径；而球体的通孔直径小于管道的内径的则称为缩径。阀座密封圈的材料为PTFE、RPTFE(聚四氟乙烯、增强聚四氟乙烯)，具有摩擦系数小，性能稳定，不易老化等优点。安全防火功能，非金属四氟乙烯镶在阀座上面，低压时靠装配调整两阀座密封圈，使之贴近球体，靠四氟乙烯圈密封；高压时，由介质推动阀座，四氟圈和金属阀座 第 2 页共 11 页
一、绪论 (1) 二、基本要素分析 (1) 1、球阀结构及参数 (3) 2、作业单位划分情况 (4) 3、工艺过程分析 (9) 三、物流分析 (9) 1、...................................................... 产品工艺过程分析 .9 1.1 分析给定的工艺过程表...................................................... .10 1.2 各个自制零部件工艺过程图.................................................. .12 1.3产品总的工艺过程图.......................................................... .12 1.4产品产量分析................................................................ .13 2、物流强度分析 (13) 2.1 作业单位之间的物流强度.................................................... .14 2.2 各单位之间物流强度统计图.................................................. .14 2.3 绘制从至表................................................................ .15 2.4 作业单位物流相关原始分析.................................................. .15 四、作业单位非物流相关分析 (17) 五、作业单位综合相关分析 (17) 1、选取加权值 (17) 2、相互关系计算 (18) 3、综合物流相关等级表 (19) 4、作业单位综合关系 (20) 六、作业单位相关分析 (20) 1、综合接近程度排序 (21) 2、绘制作业单位位置相关图 (22) 七、作业单位面积相关分析 (23) 1、作业单位面积相关图 (23) 2、方案一 (24) 3、方案二 (25) 4、方案三 (26) 八、评价方案并择优 (26) 1、计算权重 (26) 2、评选方案 (27) 九、总结 (27) 十、参考文献 (27)
Q F球阀使用说明书集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
固定球阀 Q347F-40 产 品 使 用 说 明 尊敬的用户：
非常感谢你选择使用本公司钢制球阀系列产品。本公司集阀门产品的设计、开发、制造、安装和销售服务于一体，对所有阀门产品的质量、售后服务有了全面保障。现对阀门产品的结构特点、工作原理、设计制造标准、技术性能参数等做出详细的说明。请你务必在安装使用本公司产品前详细阅读《使用说明书》，确保你在安装使用时更加便利。如果你在阀门使用过程中有何疑难问题，请致电本公司售后服务部。
1,用途和性能规范 1．1用途 a、本产品主要用于气体、液体介质管路上作启闭器，接通或截断介质，具有流 阻小，启闭较省力等优点。 b、适用范围：化工、石油、冶金、造纸、制药等行业。 1．2性能规范 1．3阀门最大工作压力额定值（压力-温度基准） （表压：Bar） 表中温度是指工作状态下管路介质的温度，表中压力是持续无冲击压力 2 采用标准 2．1设计制造按GB/T 12237的规定； 2．2检验和试验按GB/T 13927或JB/T9092的规定； 2．3法兰尺寸按JB/T79的规定； 2．4结构长度按GB/T 12221的规定； 3 结构特点和使用原理 3．1结构及主要外形尺寸参见简图 3．2本阀靠旋转手轮使阀杆转动而带动球转动来达到启闭目的。 3．3本阀门关闭时手柄按顺时针方向旋转（操作器上设有开关标记）。 3．4本阀门采用PTFE阀座，工艺简单、密封更换方便。 3．5采用A105套球对PTFE软密封，关闭力矩小，易密封。 3．6采用可换式密封结构，维修方便。 3．7球阀的阀座具有自泄压作用从而保证阀门中腔的泄压。 — 1 —
江苏大学 工程图学课程设计说明书 课题名称截止阀课程设计 学生姓名： 专业班级： 学号： 指导教师： 2015年7 月 2 日
目录 第一章．概述 1.1截止阀的整体描述 (4) 1.2截止阀的应用 (4) 1.3截止阀的分类 (5) 第二章．常见机械部件的工作原理及结构分析 2.1部件的工作原理 (6) 2.2部件的结构与功能分析 (6) 2.2.1部件的功能执行机构 (6) 2.2.2部件的操纵机构 (7) 2.2.3支撑框架机构 (8) 2.2.4密封装置 (9) 2.2.5防松装置 (9) 2.3部件的装配路线分析 (10) 第三章.装配图的设计与表达分析 3.1装配图的视图表达方案分析 (11) 3.1.1主视图 (11) 3.1.2左视图 (11) 3.1.3俯视图 (12) 3.1.4局部视图及断面图 (12) 3.2装配图的尺寸分析 (14) 第四章.零件图的设计与表达分析
4.1零件图的形体分析与视图表达方案分析 (14) 4.2主要零件图的尺寸分析 (16) 4.3主要零件图的技术要求分析 (17) 4.4手轮 (17) 4.5旋杆螺母 (17) 4.6阀盖 (18) 4.7阀杆 (18) 4.8填料压盖 (19) 4.9阀座 (19) 第五章．改进性设计说明 (20) 第六章．小结与感悟 (20) 参考文献 (20)
截止阀 设计说明书 摘要 在这次课程设计中，小组研究对象为截止阀。为了了解截止阀的零件类型及作用，截止阀的装配过程，截止阀如何去工作运行以及其他类型的截止阀特征，小组制定了以下思路。首先小组成员根据装配图分工拆画零件图及其立体图，并各自拆画主要零件图。其次小组完成装配示意图并将各零件立体图装配在一起组成截止阀立体图，运用爆炸图直观明了的展示截止阀的装配关系。最后查阅书籍，上网了解更多截止阀类型作用，拓展视野。在本次课程设计中我负责了截止阀手轮和截止阀主要零件图阀体的拆画以及装配示 意图，截止阀零件立体图装配截止阀立体图，截止阀爆炸图的绘制，并查阅书籍，了解更多截止阀的类型及作用。通过这次课程设计让我学习了设计的过程。 第一章.概述 1.1截止阀的整体描述 截止阀（stop valve,Globe Valve）的启闭件是塞形的阀瓣，密封上面呈平面或海锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。阀杆的运动形式，，也有升降旋转杆式可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。因此，这种类型的截流截止阀阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。 截止阀又称截门阀，属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀门时，操作力所需要克服的阻力，是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力，关阀门的力比开阀门的力大，所以阀杆的直径要大，否则会发生阀杆顶弯的故障。从自密封的阀门出现后，截止阀的介质流向就改由阀瓣上方进入阀腔，这时在介质压力作用下，关阀门的力小，而开阀门的力大，阀杆的直径可以相应地减少。同时，在介质作用下，这种形式的阀门也较严密。 1.2截止阀的应用 截止阀作为最重要的截断类阀门之一,在航空航天领域发挥着重要的作用。作为航天设备的重要元件,截止阀实现了介质输送、截止、调节等功能,其密封性能直接影响到航天设备的安全可靠运行。研究典型截止阀密封特性的影响因素及影响规律,对阀门密封副的结构设计具有指导意义,从而提高 阀门的密封性能和可靠性。同时在工业方面也有着诸多应用，形成了例如针形截止阀，直流式截止阀，角式截止阀，钢球或陶瓷球密封截止阀，高温高压电站截止阀，氧气管路用截止阀，石油液化气截止阀，上螺纹阀杆截止阀，
截止阀图例 ?用途:安装于管路或设备上,用以启闭管路中的介质,是应用比较广泛的一种阀门。角式截止阀适用于管路成90°相交处。 ?低进高出的安装特点。 闸阀图例 ?装于管路上作启闭（主要是全开全关）管路及设备中介质用，其特点是介质通过时阻力很小。其中暗杆渣阀的阀杆不做升降运动，适用于高度受限制的地方；明杆闸阀的阀杆做升降运动，只能用于高度不受限制的地方。 球阀图例 ?装于管路上作启闭 管路中介质用，其 特点开关迅速。 各种蝶阀图例 ? 旋塞阀图例 ?装于管路上作启闭（主要是全开全关）管路中介质用，其特点开关迅速。 ?三通式旋塞阀安装于T型管路上，除作为管路开关设备外，并具有分配、换向作用。 止回阀图例 ?升降式止回阀装于水平管路或设备上，以阻止管路、设备中介质倒流。 ?旋启式止回阀装于水平或垂直的管路、设备上，以阻止其中介质倒流。底阀图例 ?一种专用止回阀，装于水泵的进水管末端，用以阻止水源中的杂质进入进水管和阻止进水管中的水倒流。 ?亦分为升降式和旋启式。 疏水阀图例 ?装于蒸汽管路或加热器、散热器等蒸汽设备上，能自动排除管路或设备中的冷凝水，并能防止蒸气泄漏。 减压阀图例 ?装于工作压力不大于1.3MPa，工作温度不大于300℃的蒸汽或空气管路上，能自动将管路内介质压力减低到规定的数值，并使之保持不变。隔膜阀图例
安全阀图 气化 一、本工号任务及特点： 二、气化主要反应 完全氧化——不完全氧化——变换反应——甲烷化反应——炭黑生成反应 三、气化主要技术 德士古Texaco——谢尔Shell——GSP——四喷嘴——多元料浆新型技术——灰熔 流化床粉煤气化技术——碎煤熔渣加压气化技术 四、四喷嘴气化技术的主要特点及问题 特点：流场分析——撞击流、混合好、转化率高、有效气成分高——激冷室为喷 淋鼓泡复合式——煤气初步净化：先粗后细——国产化技术，专利费低，运行成本低， 可大型化。 问题：初期投资比德士古技术高，阀门多、煤浆泵多、控制系统复杂，工业化初 期阶段——我厂属国内最大的首套装置。 五、主要设备 气化炉——烧嘴——激冷环 六、本设计工艺流程分析 煤——氧——工艺气——渣——黑水 七、主要技术指标 比氧耗——比煤耗——气体组份 ＭPa℃CO H2CO2CH4Ar N2H2S COS NH3 HCN 206 4.1 1350 42.83 32.82 23.45 0.025 0.12 0.22 0.44 0.024 0.063 0.00063 5 3.8 214 42.87 32.85 23.40 0.024 〞〞〞〞0.050 0.00053 “206”为燃烧室出口工艺气“ 5 ”为本工号出口工艺气 八、老装置运行中出现的主要问题