中法蘭截止閥的設計計算

                       上海申弘閥門(mén)有限公司

  第三節 中法蘭截止閥的設計計算 中法蘭的設計計算
    之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現在介紹閥體與閥蓋連接處基本為圓形的。連接形式可歸納為五類(lèi)，見(jiàn)表2-3。這里重點(diǎn)介紹法蘭連接的設計與計算。
    閥體中法蘭設計與計算時(shí)必須綜合考慮如下問(wèn)題：
    1)法蘭強度和剛度直接影響著(zhù)法蘭連接的安全性和密封性，因此，法蘭尺寸必須足以承受由于流體壓力和其他載荷所引起的應力。
    2)螺栓應力的確定及密封墊片比壓值的選取，為保持墊片密封必須擰緊螺栓而引起的法蘭中的應力。
    3)由于閥門(mén)使用過(guò)程中溫度變化、振動(dòng)、水擊以及由于管路傳遞載荷而引起的法蘭中的應力。
    4)材料的高溫力學(xué)性能。
    總之，在設計與計算中法蘭時(shí)，應將法蘭、螺栓、墊片與管件視為一個(gè)整體受壓元件，同時(shí)加以統籌考慮。
    中法蘭設計的主要內容有：確定法蘭形式和密封面形式；選擇墊片（材料、形式和尺寸）；確定螺栓直徑和數量及材料；確定法蘭頸部尺寸，法蘭寬度和厚度尺寸等。
    確定閥體中法蘭尺寸的方法，與閥體壁厚的確定方法相似，主要有：標準法蘭參照法（簡(jiǎn)稱(chēng)“參照法”）和計算法。
    由于法蘭計算的復雜性，對于一般的設計者，要想僅僅通過(guò)計算而迅速地完成上述內容是十分困難的。同時(shí)，因為建立了CB/T 9112 - 9130管法蘭標準體系，所以中法蘭設計采用標準法蘭參照洼是簡(jiǎn)便而可靠的。 法蘭截止閥是存量zui多的截止閥，種類(lèi)按照閥桿螺紋的位置分可有外螺紋式、內螺紋式；按照介質(zhì)的流向分可有直通式、直流式和角式；按照密封形式分則可有填料密封截止閥和波紋管密封截止閥。那么無(wú)論是哪種內部構造上也基本是相同的，而不同結構上對于材料的選擇是怎樣的呢？
法蘭截止閥的閥體的結構形式有直通式、直流式和直角式三種。其中以直通式zui為常見(jiàn)，但流體的阻力也是zui大的。直流式流體阻力會(huì )小很多，但也多用于含固體顆?；蛘扯却蟮牧黧w。而直角式的閥體則多采用鍛造進(jìn)行，的用法是用于較小通經(jīng)、較高壓力的的截止閥上。法蘭截止閥的標準閥體、閥蓋材料包括了9個(gè)等級的碳鋼、低合金鋼以及不銹鋼。在對于特殊的應用上，可以提供其它等級的合金鋼和不銹鋼、提供完整系列的閥內件材料用以滿(mǎn)足各種應用環(huán)境以及提供備選填料和墊圈材料用以滿(mǎn)足各種應用環(huán)境。它還有易于操作性，其螺紋閥座環(huán)易于接近進(jìn)行維修或更換。且其執行機構的適應性所有閥門(mén)都可配置手輪，齒輪操作機構，電動(dòng)馬達執行機構，或者氣動(dòng)或液動(dòng)缸體執行機構。還擁有更長(cháng)的使用壽命，其堅固耐用的結構確保多年穩定可靠的使用。兩件式填料壓蓋防止壓蓋翹起和閥桿損壞。對于塞型的閥瓣能夠提供的zui簡(jiǎn)單，的閥瓣類(lèi)型。所有通徑閥門(mén)的這種閥瓣是通過(guò)閥桿引導的。這類(lèi)閥瓣具有不同的角度面對閥座，因此具有線(xiàn)接觸作用，從而實(shí)現zui大限度的密封。適用于現場(chǎng)維修的zui簡(jiǎn)單的閥瓣類(lèi)型。法蘭連接國標截止閥適用于公稱(chēng)壓力PN1.6～16.0Mpa，工作溫度-29～550℃的石油、化工、制藥、化肥、電力行業(yè)等各種工況的管道上，切斷或接通介質(zhì)。截止閥適用介質(zhì)為：水、油品、蒸汽、酸性介質(zhì)等。操作方式有：手動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)等。
結構特點(diǎn)：
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥截止閥產(chǎn)品設計制造按國家標準GB12235，結構合理，密封可靠，性能優(yōu)良，造型美觀(guān)。閥瓣、閥座密封面耐磨、耐高溫、耐腐蝕、抗擦傷性能好、使用壽命長(cháng)。閥桿經(jīng)調質(zhì)及表面氮化處理，有良好的抗腐蝕性和抗擦傷性?？刹捎酶鞣N配管法蘭標準及法蘭密封面形式，滿(mǎn)足各種工程需要和用戶(hù)要求。倒密封采用螺紋連接密封座或本體堆焊奧氏體不銹鋼而成，密封可靠，填料與日俱更換可在不停機情況下進(jìn)行方便快捷不影響系統運行。

標準規范：
設計制造標準：GB/T 12235-2007
結構長(cháng)度標準：GB/T 12221-2005
連接法蘭標準：GB/T 9113
壓力溫度等級：GB/T 12224-2005
試驗檢驗標準：GB/T 13927-2008 

 l中法蘭截止閥的設計計算標準法蘭參照法
    在閥體結構設計過(guò)程中，根據閥門(mén)公稱(chēng)通徑、介質(zhì)流道設置以及啟閉件、導向件尺寸等，通過(guò)設計制圖可以初步確定閥體中腔尺寸和中法蘭密封面形式，然后，根據中腔內徑尺寸，參照對應于閥門(mén)公稱(chēng)壓力和中法蘭密封面形式相同的國家標準法蘭系列，將公稱(chēng)通徑與閥體中腔內徑相等（或相近）的標準法蘭尺寸作為閥體中法蘭的設計尺寸。
    由此可見(jiàn)，“參照法”實(shí)際上是建立在“等效采用”國家標準法蘭基礎上的。
    我國國家標準GB/T 9112 - 9130為管道用法蘭，而閥體中法蘭屬“容器法蘭”，兩者不*等同，故稱(chēng)為“參照法”。只有兩者在法蘭結構形式與法蘭密封面形式相同的情況下，才能參照采用。
    鋼制管法蘭的尺寸標準是參照標準ISO/DIS 7005一I制訂的。標準是由美國和德國兩個(gè)體系的法蘭尺寸標準合并而成，即PNO. 25MPa、0.6MPa、1．OMPa、2.5MPa、4 0MPa為德國尺寸系列；PN2．OMPa、5.OMPa、10．OMPa、15. OMPa、25．OMPa、42. OMPa為美國尺寸系列。
    在采用“參照法”時(shí)應使中法蘭標準與閥體連接法蘭標準體系相同。
    新的法蘭標準中，同一種法蘭結構形式（如整體法蘭）有多神密封面形式（如平面、凸面、凹凸面等）；同一種密封面形式又有多種壓力等級。因此，在參照對應標準法蘭時(shí)，要注  意法蘭形式、密封面形式和公稱(chēng)壓力三要素符合中法蘭結構設計的要求。
    用“參照法”確定中法蘭尺寸后，有時(shí)為了追求中法蘭尺寸的緊湊，允許在保證法蘭厚度、法蘭頸部尺寸及螺栓數量、螺栓孔徑不改變的前提下，適當縮小螺栓孔中心圓直徑和法蘭的外徑。根據經(jīng)驗，用“參照法”確定的中法蘭尺寸不應小于閥體連接法蘭的尺寸。對截止馥同～壓力等級的高一個(gè)規格的尺寸。 通常取

    2．圓形中法蘭的設計計算
    圓形中法蘭的設計計算包括下列內容：
    1)確定墊片材料、形式及尺寸：
    2)確定螺栓材料、規格及數量：
    3)確定法蘭材料、密封面形式及結構尺寸：
    4)進(jìn)行應力校核（計算中所有尺寸均不包括腐蝕裕量）。
    截止閥中法蘭具體設計可參閱楊源泉主編的《閥門(mén)設計手冊》。因篇幅太長(cháng)，本書(shū)不予摘取。
    第四節高溫高壓截止閥中法蘭自緊密封計算
    高溫高壓閥門(mén)通常采用楔形墊組合自緊密封結構（伍德密i封墊結構（見(jiàn)圖2—2）。    寸結構）（見(jiàn)圖2-1）和楔形密

    F= 4Djp
  F-內壓引起的軸向力(N)：Dc_密封接觸圓直徑(mm)：
  p-設計壓力(MPa)。預緊狀態(tài)時(shí)，楔形密封墊密封的軸向分力，即預緊螺栓的載荷為與本文相關(guān)的產(chǎn)品有美標鈦截止閥