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中法蘭截止閥的設(shè)計(jì)計(jì)算
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第三節(jié) 中法蘭截止閥的設(shè)計(jì)計(jì)算 中法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)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(shè)計(jì)與計(jì)算。
閥體中法蘭設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)必須綜合考慮如下問(wèn)題：
1)法蘭強(qiáng)度和剛度直接影響著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(yīng)力。
2)螺栓應(yīng)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(yīng)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(yīng)力。
4)材料的高溫力學(xué)性能。
總之，在設(shè)計(jì)與計(jì)算中法蘭時(shí)，應(yīng)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(tǒng)籌考慮。
中法蘭設(shè)計(jì)的主要內(nèi)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)法蘭參照法（簡(jiǎn)稱(chēng)“參照法”）和計(jì)算法。
由于法蘭計(jì)算的復(fù)雜性，對(duì)于一般的設(shè)計(jì)者，要想僅僅通過(guò)計(jì)算而迅速地完成上述內(nèi)容是十分困難的。同時(shí)，因?yàn)榻⒘薈B/T 9112 - 9130管法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系，所以中法蘭設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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(nèi)部構(gòu)造上也基本是相同的，而不同結(jié)構(gòu)上對(duì)于材料的選擇是怎樣的呢？
法蘭截止閥的閥體的結(jié)構(gòu)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粒或粘度大的流體。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(biāo)準(zhǔn)閥體、閥蓋材料包括了9個(gè)等級(jí)的碳鋼、低合金鋼以及不銹鋼。在對(duì)于特殊的應(yīng)用上，可以提供其它等級(jí)的合金鋼和不銹鋼、提供完整系列的閥內(nèi)件材料用以滿(mǎn)足各種應(yīng)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(yīng)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(zhí)行機(jī)構(gòu)的適應(yīng)性所有閥門(mén)都可配置手輪，齒輪操作機(jī)構(gòu)，電動(dòng)馬達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或者氣動(dòng)或液動(dòng)缸體執(zhí)行機(jī)構(gòu)。還擁有更長(zhǎng)的使用壽命，其堅(jiān)固耐用的結(jié)構(gòu)確保多年穩(wěn)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(duì)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(dǎo)的。這類(lèi)閥瓣具有不同的角度面對(duì)閥座，因此具有線(xiàn)接觸作用，從而實(shí)現(xiàn)zui大限度的密封。適用于現(xiàn)場(chǎng)維修的zui簡(jiǎn)單的閥瓣類(lèi)型。法蘭連接國(guó)標(biāo)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)制造按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12235，結(jié)構(gòu)合理，密封可靠，性能優(yōu)良，造型美觀。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(zhǎng)。閥桿經(jīng)調(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)情況下進(jìn)行方便快捷不影響系統(tǒng)運(yùn)行。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：
設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 12235-2007
結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 12221-2005
連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 9113
壓力溫度等級(jí)：GB/T 12224-2005
試驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 13927-2008
l中法蘭截止閥的設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)法蘭參照法
在閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)閥門(mén)公稱(chēng)通徑、介質(zhì)流道設(shè)置以及啟閉件、導(dǎo)向件尺寸等，通過(guò)設(shè)計(jì)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(jù)中腔內(nèi)徑尺寸，參照對(duì)應(yīng)于閥門(mén)公稱(chēng)壓力和中法蘭密封面形式相同的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法蘭系列，將公稱(chēng)通徑與閥體中腔內(nèi)徑相等（或相近）的標(biāo)準(zhǔn)法蘭尺寸作為閥體中法蘭的設(shè)計(jì)尺寸。
由此可見(jiàn)，“參照法”實(shí)際上是建立在“等效采用”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法蘭基礎(chǔ)上的。
我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)是參照標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS 7005一I制訂的。標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)和德國(guó)兩個(gè)體系的法蘭尺寸標(biāo)準(zhǔn)合并而成，即PNO. 25MPa、0.6MPa、1．OMPa、2.5MPa、4 0MPa為德國(guó)尺寸系列；PN2．OMPa、5.OMPa、10．OMPa、15. OMPa、25．OMPa、42. OMPa為美國(guó)尺寸系列。
在采用“參照法”時(shí)應(yīng)使中法蘭標(biāo)準(zhǔn)與閥體連接法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系相同。
新的法蘭標(biāo)準(zhǔn)中，同一種法蘭結(jié)構(gòu)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(jí)。因此，在參照對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shù)量、螺栓孔徑不改變的前提下，適當(dāng)縮小螺栓孔中心圓直徑和法蘭的外徑。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，用“參照法”確定的中法蘭尺寸不應(yīng)小于閥體連接法蘭的尺寸。對(duì)截止馥同～壓力等級(jí)的高一個(gè)規(guī)格的尺寸。 通常取
2．圓形中法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算
圓形中法蘭的設(shè)計(jì)計(jì)算包括下列內(nèi)容：
1)確定墊片材料、形式及尺寸：
2)確定螺栓材料、規(guī)格及數(shù)量：
3)確定法蘭材料、密封面形式及結(jié)構(gòu)尺寸：
4)進(jìn)行應(yīng)力校核（計(jì)算中所有尺寸均不包括腐蝕裕量）。
截止閥中法蘭具體設(shè)計(jì)可參閱楊源泉主編的《閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)》。因篇幅太長(zhǎng)，本書(shū)不予摘取。
第四節(jié)高溫高壓截止閥中法蘭自緊密封計(jì)算
高溫高壓閥門(mén)通常采用楔形墊組合自緊密封結(jié)構(gòu)（伍德密i封墊結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2—2）。 寸結(jié)構(gòu)）（見(jiàn)圖2-1）和楔形密
F= 4Djp
F-內(nèi)壓引起的軸向力(N)：Dc_密封接觸圓直徑(mm)：
p-設(shè)計(jì)壓力(MPa)。預(yù)緊狀態(tài)時(shí)，楔形密封墊密封的軸向分力，即預(yù)緊螺栓的載荷為與本文相關(guān)的產(chǎn)品有美標(biāo)鈦截止閥
