中法蘭截止閥的設計計算

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  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，見表2-3。這里重點介紹法蘭連接的設計與計算。
    閥體中法蘭設計與計算時必須綜合考慮如下問題：
    1)法蘭強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)由于閥門使用過程中溫度變化、振動、水擊以及由于管路傳遞載荷而引起的法蘭中的應力。
    4)材料的高溫力學性能。
    總之，在設計與計算中法蘭時，應將法蘭、螺栓、墊片與管件視為一個整體受壓元件，同時加以統籌考慮。
    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（簡稱“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，要想僅僅通過計算而迅速地完成上述內容是十分困難的。同時，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便而可靠的。 法蘭截止閥是存量zui多的截止閥，種類按照閥桿螺紋的位置分可有外螺紋式、內螺紋式；按照介質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，但流體的阻力也是zui大的。直流式流體阻力會小很多，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行，的用法是用于較小通經、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足各種應用環境以及提供備選填料和墊圈材料用以滿足各種應用環境。它還有易于操作性，其螺紋閥座環易于接近進行維修或更換。且其執行機構的適應性所有閥門都可配置手輪，齒輪操作機構，電動馬達執行機構，或者氣動或液動缸體執行機構。還擁有更長的使用壽命，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簡單，的閥瓣類型。所有通徑閥門的這種閥瓣是通過閥桿引導的。這類閥瓣具有不同的角度面對閥座，因此具有線接觸作用，從而實現zui大限度的密封。適用于現場維修的zui簡單的閥瓣類型。法蘭連接國標截止閥適用于公稱壓力PN1.6～16.0Mpa，工作溫度-29～550℃的石油、化工、制藥、化肥、電力行業等各種工況的管道上，切斷或接通介質。截止閥適用介質為：水、油品、蒸汽、酸性介質等。操作方式有：手動、齒輪傳動、電動、氣動等。
結構特點：
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥截止閥產品設計制造按國家標準GB12235，結構合理，密封可靠，性能優良，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。閥桿經調質及表面氮化處理，有良好的抗腐蝕性和抗擦傷性。可采用各種配管法蘭標準及法蘭密封面形式，滿足各種工程需要和用戶要求。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
    在閥體結構設計過程中，根據閥門公稱通徑、介質流道設置以及啟閉件、導向件尺寸等，通過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，參照對應于閥門公稱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，“參照法”實際上是建立在“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，要注  意法蘭形式、密封面形式和公稱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《閥門設計手冊》。因篇幅太長，本書不予摘取。
    第四節高溫高壓截止閥中法蘭自緊密封計算
    高溫高壓閥門通常采用楔形墊組合自緊密封結構（伍德密i封墊結構（見圖2—2）。    寸結構）（見圖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)。預緊狀態時，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的產品有美標鈦截止閥