水隔离矿浆泵输浆系统中三通球阀的设计与应用
在使用水隔离渣浆泵输送泥浆的系统中,为了节省铺设外部管道的投资,通常设计两台水隔离渣浆泵共用一条泥浆输送管道(设备配置为一台泵运行,另一台泵备用)。在这种情况下,为了确保泵和管道之间的正确连接,使用两个截止阀进行过渡切换。然而,当截止阀的公称直径超过150毫米时,手动开启扭矩很大。在泥浆的冲刷下,截止阀的密封部分磨损很快,导致阀门关闭时内漏,进口阀报废。因此,美国MILLER(米勒)设计了一个三通球阀来代替原来管道中的两个截止阀。
美国MILLER(米勒)当泥浆流过进口三通球阀左侧时,球体在泥浆的推动下向右滚动,直到与右侧阀座接触。此时,球和阀座将关闭右侧管道,使泥浆只能从左侧进入,从中间管道流出。如需改变方向,只需停止左隔水泥浆泵,启动右泵,使球体向左滚动并与左阀座接触,使泥浆从右侧进入,从中间管道流出,实现泵与管道的切换,替代原进口截止阀的切断功能。当泥浆流过三通球阀时,球离开流动段,被冲刷的部分很小。它的过流成分只有阀座,是圆形的,流动阻力很小。为了实现泥浆顺利换向,三通球阀两侧各配有两个小直径卸料阀(50ram)。当泥浆需要换向时,打开球对面的卸料阀,降低那里的压力,以保证球滚向低压侧,并使其与低压侧的阀座紧密接触。相反,如果另一侧的卸荷阀打开,球也会滚向卸荷阀打开的一侧。当三通球阀反向时,卸荷阀起辅助作用,当泥浆正常循环时,卸荷阀总是完全关闭。
三通球阀采用卡式结构,阀体为焊接结构。该阀结构紧凑,壁厚均匀。该阀门生产周期短,成本低,安装方便。与其他类型的阀门相比,这种结构的阀体对~rq-和设计尺寸的精度要求相对较低。阀体强度可以计算为薄。
墙体计算公式的确定。在s+c公式中——考虑腐蚀裕量后的阀体壁厚,mm——阀体内腔最大内径,mm——设计压力,公称压力PN,MPa。
[l]-材料的容许拉伸应力,MPa
c——附加余量,毫米
阀体壁厚的计算除了强度外,还应考虑刚度和耐磨性,因此其最小壁厚≥6ram较为合适。
球体是易损件,延长其使用寿命是其结构设计的主要目的。目前,浮动球阀的应用越来越广泛,这是因为浮动球在工作时与阀座的接触位置自身不断变化,使其磨损均匀,并具有无需导向就能自动回到原来位置的能力,从而扩大了应用范围,延长了使用寿命。浮动球阀的球体有多种形式,如实心钢球、空心钢球和橡胶钢芯球。对于水隔离渣浆泵输送系统,目前园区的工作压力在2.5MPa以下,橡胶钢芯球比纯钢球具有更好的耐磨性。使用寿命长,密封更可靠。为了防止球面磨损,密封比压应满足qM。
确保密封所需的质量管理特定压力,兆帕
c——密封面的材料常数
——选择密封面材料时考虑介质压力。
对比压力值的影响系数
——介质工作压力,兆帕
BM-密封面宽度,m
口-实际比压力,MPa
[q]——密封面材料的允许比压
对于中等硬度的橡胶
4-16pn
实际比压由阀座和介质压力的实际接触面积决定。密封面材料的允许比压是根据阀座和球体中较软的材料来计算的,即选用中等硬度的橡胶,通常为5MPa。球的橡胶厚度为20-25毫米,橡胶层薄的球容易磨损,橡胶层厚的球容易变形并从阀座孔中挤出。制作球体时,橡胶和钢芯连接处不应有油污。目前使用的橡胶是丁腈橡胶。硬度为AB5~ 90,钢芯为铸铁,规格为~lNlmm、l~ 0irgn、~250mm、e ~ 31Xlrren。这种球体在2.5兆帕运行时很少出现剥落和开裂,如果压力超过2.5兆帕,橡胶层应改为氪气。3.3阀座的硬度、强度和耐腐蚀性。常用材料为40Cr,毛坯为锻件,加工后的流动段采用高边淬火。