REXROTH減壓閥在苛刻的工況中設(shè)計要注意哪些事項

REXROTH減壓閥控制是自動化控制在I業(yè)里的終端控制元件，氣動球閥調(diào)節(jié)流動的流體 (介質(zhì)) , 以補償負載流動并使得被控制的過程盡可能地靠近需要的設(shè)定

點，基于其在工業(yè)自動化領(lǐng)域里的重要性,使得氣動球閥的設(shè)計及制造尤為重要,特別是某些嚴(yán)格苛刻的工況，如高溫、高壓差、高流速、氣蝕等,將從材料、結(jié)

構(gòu)、制造等方面加以論述。

一、力士樂減壓閥材料的選擇:

1、金屬材料;材料是至關(guān)重要的因素,如材料的性能、蠕變、熱膨脹率、抗氧化性、耐磨性、熱擦傷性及熱處理溫度等,這些是首先應(yīng)注意的事項。在高溫狀

況下,蠕變和斷裂是材料破壞的主要因素,特別是碳素鋼,當(dāng)長期暴露在425°C以上時,鋼中的碳化相可能轉(zhuǎn)變?yōu)槭?而對于奧氏體不銹鋼只有當(dāng)含碳量過0.4%

時,可以用于528*C以上。因此,在高溫下使用時,應(yīng)分別計算閥體材料的抗拉強度、蠕變、高溫時效等參數(shù)。而對于閥內(nèi)件的設(shè)計,還應(yīng)該附加考慮材料在高溫

的硬度、 配合部件的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)向部件的熱硬度差、 彈性變形、塑性變形等。在設(shè)計中,應(yīng)給予相應(yīng)的安全系數(shù)和系數(shù),以確保避免在多因素下所產(chǎn)生的破壞。

|并要熟悉高溫下材料的蠕變率,以選取合適的應(yīng)力.使材料的蠕變在正常使用壽命范圍內(nèi)不擴展至斷裂或允許其產(chǎn)生微變形而不影響導(dǎo)向零件的正常使用。

REXROTH減壓閥為避免氣動球閥內(nèi)件(閥芯、閥座)表面的磨損、沖蝕及氣蝕,高溫情況下要考慮材料的熱硬度,防止金屬硬度變化。在高壓差下，流體的大部

分能量集中于閥內(nèi)件進行釋放,對閥門內(nèi)件有負載的可能,而高溫下,大部分材料的機械性能變差，材料變軟,大大影響了閥內(nèi)件的使用壽命。因此,應(yīng)正確選擇合

適的材料,延長閥門的使用壽命。另外,還要考慮高溫時效對材料物理性能的影響,如韌性和晶間腐蝕的變化。當(dāng)使用溫度達到或過熱處理溫度時,閥內(nèi)件會產(chǎn)生退

火,硬度降低等問題,為防止材料硬度發(fā)生變化,高溫度極限的選擇必須在一 個安全的范圍內(nèi)。而相同的介質(zhì),在高溫狀況下,其分子的活動性相對活躍,某些具有

- 般腐蝕性的介質(zhì)可能對閥體及閥內(nèi)件金屬材質(zhì)帶來嚴(yán)重的腐蝕破壞,介質(zhì)以高速的離子狀態(tài)滲入金屬內(nèi)部,使材料的特性發(fā)生改變,如熱膨脹性、晶間腐蝕等,因

此,對材料的選擇, 除了之外,還應(yīng)考慮多因素下所產(chǎn)生的失效性。

REXROTH減壓閥高壓差、高流速情況下,即使溫度是常溫,也應(yīng)評估材料的特性,使材料可以滿足該工況。一般來說 ,常溫下,當(dāng)壓差過15bar時,應(yīng)將閥芯、

閥座的材料由316調(diào)整為司太立合金堆焊或更高要求的合金,對于弱腐蝕性的介質(zhì),可選用420QT (淬火+回火)、440QT等。 高壓差、高流速會帶來嚴(yán)重的沖蝕或

氣蝕，這對閥內(nèi)件材料的傷害非常大,因此,對閥體及閥內(nèi)件的材料要求非常高,對于閥芯應(yīng)考慮使用不銹鋼表面滲氮( HRC70 )處理,使之具有較強的耐沖蝕性,

提高閥門流量的精度和使用壽命。高溫下材料的抗氧化能力，也是一個非常 重要的參數(shù)。在溫度循環(huán)變化中,所選用的材料應(yīng)避免發(fā)生材料表面重復(fù)氧化，產(chǎn)生氧化

|皮等問題。-般情況下,奧氏體不銹鋼系、硬質(zhì)合金系及特種合金系的材料有較的高溫穩(wěn)定性，可根據(jù)不同的高溫工況選用合適的材料。

2、非金屬材料

減壓閥-般的非金屬材料無法承受高溫( 300°C以上) , 但柔性石墨可以承受700°C以上的高溫,因此高溫工況下,無論是靜密封還是動密封, -般可

以選取柔性石墨或復(fù)合材料,但應(yīng)注意摩擦系數(shù)會增大。

二、 氣動球閥零部件的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱系數(shù)的選擇:

REXROTH減壓閥設(shè)計中,必須仔細考慮不同零部件的熱膨脹對閥內(nèi)件動作的影響。當(dāng)高溫介質(zhì)流過閥門時，由于閥體的線膨脹系數(shù)往往小于閥座的線膨脹系數(shù)，

|所以閥體限制了閥座的徑向膨脹,閥座只能向內(nèi)徑膨脹,使得在高溫下,閥芯與閥座的工作間隙小于常溫下標(biāo)準(zhǔn)閥i ]設(shè)計的間隙,造成閥內(nèi)件卡死。閥芯與導(dǎo)向套也

|會產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。因此,閥[ ]在高溫下使用時,常溫下標(biāo)準(zhǔn)閥門的設(shè)計間隙(包括閥芯、閥座間;導(dǎo)向套、閥桿間)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加,這樣使其在高溫下工作也不會

發(fā)生卡死現(xiàn)象。因此間隙的設(shè)計顯得非常重要,因材料,尺寸及溫度差等參數(shù)的確認(rèn)對設(shè)計人員非常重要，目前,可從《鍋爐及壓力容器規(guī)范材料D篇性能》中得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

REXROTH減壓閥對泄漏量要求較高的場合下閥體和閥座盡量采用相同的合金鋼制造,并采用單座或籠式結(jié)構(gòu)，盡量避免采用雙座閥結(jié)構(gòu),還要在密封面進行硬化

處理,以免高溫下閥門泄露量大幅度增加。另外還應(yīng)考慮閥體、閥蓋及連接件承受由于高溫帶來的附加載荷造成的破壞。

減壓閥溫度的循環(huán)變化會使閥座和導(dǎo)向套松動,因此必須采用密封焊和搭接焊來防松或壓緊結(jié)構(gòu)。閥座墊片的密封是在密封力大于墊片的屈服極限才能

夠獲得,而在高溫、高壓及熱循環(huán)工況下,密封材料發(fā)生蠕變而產(chǎn)生滲漏,可采用整體閥座,由閥體上直接制成閥座并使之硬化。對于大口徑閥門,可在閥體上焊接

|閥座,去除墊片來避免不必要的泄漏。根據(jù)介質(zhì)的溫度高低,還要考慮填料函中填料可承受的溫度及執(zhí)行機構(gòu)可承受的溫度。

REXROTH減壓閥填料函結(jié)構(gòu)和使用溫度之間的關(guān)系:

三、減壓閥高溫高壓差周期性變化工況下密封結(jié)構(gòu):

用于減壓閥周期性變化的閥座密封面結(jié)構(gòu)可采用自對中契狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)用于零件膨脹造成密封線不圓及閥座的磨損，有自動對中和補償作用。在高溫

高壓差且溫度循環(huán)變化的情況下可有良的密封效果,其密封是依靠柔性閥座密封部位的彈性變形實現(xiàn)的