双层卸灰阀阀门结构设计和改进探讨

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摘 要：文中主要介绍了双层卸灰阀阀门的四种结构形式，从实际使用的密封性要求、安装维护、生产加工成本、使用寿命等方面进行综合分析，通过优缺点比较，最终选择出性能优良、成本低廉、安装、使用维护方便的阀门结构形式作为最终设计方案，圆满解决了我公司阀门结构存在的问题。

关键词：双层卸灰阀；阀门结构；密封性；生产成本

1 引言

双层卸灰阀广泛用于冶金烧结和环保设备中，该产品能在密闭的回路中不断把粉状物料排出，基本原理：电动机变速后以合适的输出转速，通过机械机构控制上下阀门的开启和闭合。当上阀门开启时，下阀门闭合，物料从进料口进入，落到下阀门上，随着电机的转动，上阀门闭合，下阀门开启，将物料卸到皮带机上运走，然后下阀门闭合，上阀门重新开启，以此循环，达到在密闭回路中，不断把物料卸出的目的。由此可见阀门作为主要执行部件，首先必须保证闭合后与阀口有良好的密封性。由于阀门闭合是在重锤或弹簧通过机构作用下的急速闭合，因此阀门与阀口间存在较大冲击。阀口上与阀门接触部分进行了淬火处理HRC45～50，而阀门上与阀口冲击接触的阀板则为普通材质Q235-A，属易损件，需定期更换，这样就要求阀门结构必须能抗冲击，保证必要的使用寿命，同时要便于更换阀板。阀门结构合理与否、性能优劣直接影响双层卸灰阀的性能和使用效果。

2 存在的问题

我公司过去生产的双层卸灰阀阀门结构如图1所示。

图1

由阀板、阀座、联杆构成的阀门组件绕A轴线旋转，通过与阀口的配合，实现阀门的开启和闭合。阀口下部与阀板接触部分经淬火处理HRC45～50，阀板材质为Q235-A，当阀门急速闭合时，两者发生碰撞、冲击接触，逐渐在阀板上表面沿与阀口接触处，形成一圈凹槽，从产生更好的密封效果。由于阀板、阀座、联杆三者均为刚性连接，阀门结构是通过A轴及轴承安装在焊接箱体上，A轴线与阀口接触面的平行度及安装尺寸60mm不易较好保证，阀板与阀口接触瞬间，阀板因不能摆动补偿，可能与阀口间存在微小缝隙，导致密封不严。此外为较好保证安装尺寸，阀板上表面要进行加工，当用户现场急需更换阀板时，要配作加工或向生产厂家购买，同时还要最大限度的去保证安装尺寸，增加了使用维护费用。此阀门结构的确存在一定的隐患和设计缺陷，需要改善。

3 解决方案

针对上述存在的问题，我们认为要彻底解决问题，必须做到以下几点：（1）阀板相对阀口可摆动，以补偿安装及轴线与接触面的平行度误差；（2）阀板上下表面不需加工，便于安装、使用和维护；（3）保证阀门结构除阀板外其它件的工作可靠性和使用寿命。为此我们重新设计了以下三种阀门结构形式。

3.1 阀门结构一

如图2所示，阀板与阀座用螺栓连接，阀座轴耳上开孔通过销轴与联杆连接，阀板可绕销轴一定范围内转动（联杆上有限位凸台，防止阀板因完全翻转而不能与阀口顺利闭合），实现与阀口接触的摆动补偿，阀板上下面不需加工，仅加工阀座上表面即可，生产成本较低。但该结构却存在以下缺点：（1）阀板与阀口急速闭合时，销轴承受了主要冲击，频繁剪切，销轴可能会断裂；（2）阀板虽可绕销轴摆动，但在与销轴成90°方向上无法摆动，与阀口接触时还可能产生缝隙。经过分析后，此结构形式直接放弃。

图2

3.2 阀门结构二

如图3所示，阀板与阀座用螺栓连接，阀座内加工φ40的半球形孔，通与球头支杆、压板的配合与联杆相连，阀板可绕球形中心全方位小范围旋转（压板限位），与阀口接触闭合时可很好的摆动，补偿接触缝隙。阀板相对阀口急速闭合时，球形接触面承受了主要冲击，不必考虑强度问题，安全可靠。阀板上下面不用加工，用户可直接下板料制作，更换方便，费用较低。但球形支杆，特别是阀座上半球形孔的加工费工费时，如球形面配合不好间隙过大，阀板上面会出现较多划痕，较大的增加了生产成本。

图3

3.3 阀门结构三

如图4所示，阀板与阀座用螺栓连接，阀座下表面（两轴耳间）与联杆上大圆弧面接触配合，用φ18销轴穿过两轴耳φ19孔和联杆上φ22孔，将阀座和联杆连接起来。阀板下表面可绕销轴沿大圆弧面轻微转动（经计算可转角度2.4°，圆弧面限位），则在阀板和阀口的接触处（φ300圆），阀板的摆动量可达到6mm，完全可补偿误差，消除缝隙。在与销轴成90°方向上，由于联杆上连接孔为φ22相对φ18销轴，单边留有2mm间隙，在阀板与阀口碰撞接触时，阀板可旷荡摆动（双手晃动阀板，此方向上阀板可较灵活摆动，摆动量在φ300圆处可达10mm），能较好的适应与阀口的闭合。由于阀座下表面与联杆上圆弧面直接接触，承担了阀板闭合时的主要冲击，φ18销轴几乎不受剪切应力，因此强度足够，工作可靠。阀板上下表面也不需加工，更换方便，维护费用低。该阀门结构相对与结构二来说，几乎能达相同的使用效果，而生产加工更容易，生产成本较低。

为了验证此阀门结构的实际使用效果，我们将其在双层卸灰阀上做了试验，根据某用户双层卸灰阀一天工作15min的工艺习惯，我们进行了连续8h（相当于1个月的工作量）开机试验，最后检查发现仅φ18销轴表面有轻微划痕，其它件完好无损，阀板上表面形成一圈规则清晰的凹痕，密封效果良好。

图4

4 结 论

根据双层卸灰阀的实际工作要求，针对我公司原阀门结构存在的问题，我们对阀门结构进行了三种改进设计，在满足产品使用、维护要求的前提下，本着提高产品性价比，增强产品竞争力的理念，通过综合比较分析及必要的试验验证，最终选择结构三作为阀门结构形式，从根本上解决了我公司阀门结构存在的问题。

参考文献：

【1】白福厚，许宏武，刘立廷，单航. 烧结机密封系统改进设计[J]. 承钢技术. 2007（01）

【2】谢登高，邱庆利，葛勤宪，刘丰生. 烧结大烟道卸灰阀改造与应用[J]. 莱钢科技. 2011（01）