新产品新技术混联组合阀门的设计、制造与应用陈美凤李贵杰（沈阳新光阀门制造厂110043）前言近年来，随着电子技术的飞速发展，各类机械设备的自动控制也随之发展。本文主要是对化工行业的制冷装置中“混联组合阀门”原件在自动控制方面作几点浅显的讨论。

　　二、阀门应用及发展中的需求在机械设备、化工装置等很多方面阀门的应用极为广泛，如在各类气、液回路及容器中都是重要的控制原件。阀门原件的种类繁多，大都构成系列产品，但由于科学技术的不断发展，对阀门原件的应用不再仅仅局限于过去的方式、性能，单功能的阀门原件应用范围将不断减小，它将被组合阀门原件在很大的应用范围内取代。因此扩展本专业的设计思维能力，以新颖、简单的结构，合理、可靠的性能及全新的创意，设计出满足现代化控制的阀门类产品是科技发展的需求。

　　混联组合阀门是将两上以上（包括两个）的单功能阀门通过结构方式的合理化简，应用串联、并联或串并混联方法组合（集成）成一个阀门，以实现其预想得到的控制功能。在机械设备、化工装置等液、气回路的工作系统控制过程中，混联组合阀门具有操作集中、体形小、轻便、减少回路的密封结合面数量、确保整体系统密封可靠等特点。

　　1.某制冷设备系统所需阀门控制的程序见图表一工「A则B发生銮图表一系统控制程序它的系统工作与阀门控制回路的有关参数：PE=2.5MPa，单向阀a、b应能承受的大背压力（反向压力）为2.5MPa，单向阀的开启压力Pa开为0.040.06MPa，Pb开为0.0150.025MPa，工作温度为-25+ 120T：，工质为氨气，不可使工质微漏（逆流）。图表一中令是控制各a、b分回路工质流向的单向阀，幸是手动控制应急开关，A、B、C、D发生器是应用单管脱出，吸附工质方式：控制顺序1：A发生器脱出工质；控制顺序2：A发生器吸附工质，同时B发生器脱出工质，当某发生器完成脱出、吸附工质过程后，将停止运行，等待程控指令，按这样的控制顺序依次完成整体工作系统循环。

　　2.混联组合阀门的结构方案的确定依据图表一系统控制程序，将系统所需阀门进行组合（集成）设计，见，A、B、C、D为控制程新产品新技术序交替脱出、吸附工质的发生器接口，各接口上装有易拆卸的过滤原件，E、F为制冷装置的工作系统回路的主接口。按程序控制交替运行的工质从发生器脱出流向E，经工作循环回到F后被发生器吸附，以完成整体工作循环。它的单向阀是自动控制工质流向的，手动控制应急开关设计为球阀，12背面的相同及对称位置上有8个等同球阀开关，提供4个分回路的应急控制，一但某一单向阀出现故障时，球阀可接替其完成工质流向控制，待设备工作完毕后进行维修。球阀在设备运行正常时为常开状态。

　　结构方案拟定过程中要对单功能阀门进行专项的结构设计，重点考虑问题是组合要紧凑、结构要简单，通过图样的进一步拟定，在符合控制要求的条件下，应对工艺制造、安装、拆分、维修、使用寿命、安全、可靠性、经济性等要素进行分析，作出初步的确认（如材料选择与介质、工作压力、温度有关，重要原件的工艺制造的难易性等问题）。初步确认后待解决的问题是理论计算，以证实确认的可靠性，关于这些问题利用相关技术手册中的资料进行正确的定性定量处理就可以解决，这里仅就阀体壁厚的确定给以论述。

　　阀体的壁厚是一个关键，如果以相关设计手册中的壁厚系列表来确定壁厚值，那就显得过于保守，因为手册中的表是供的数据，比如阀体内腔（指承受压力腔）的形体与大小都各自不同，而表中的系列数据在此方面没有表明，所以机械地去应用是不确切的。

　　根据应力状态理论，阀体部分截面受力分析见，如选on2，由于阀体的内腔为圆柱形，根据分析，已知腔内承受的压力P=25kgf/cm2，D=45cm，由可知是径向拉伸应力问题，在管壁作用的拉伸应力只，即S圆柱形内腔所承受应力的微分面积为P.L.D/2.d，通过积分求出上述Y方向投影的总和压力为：由平衡条件2Y =0，即应力矢量和为零（式（1）、（2）均为Y向矢量），得：N+N+N‘=0，则有由于对工况状态各种因素的分析，如工作振动、介质的腐蚀、阀门原件整体的抗弯、扭的疲劳应力、寿命指标等问题，则安全可靠的修正值应取得适当（关于这方面的数据的综合指数很难准确的下定论），这里按n=8~10修正（对于薄壁件的修正值应取此范围），将工况状态的已知数据代人⑷式得01（254.5/2224=.2513，如阀体应用精铸件，按铸件的工艺条件可铸小壁厚3~5，但由于铸件在密封性上与轧制的金属型材有些差异，所以可取上限值，即取t 5.从本阀门的使用得出结论，此混联组合阀门产品应用二年之久，其阀体的工作状态正常。

　　4.结构设计与加工制造过程中几个问题的思考1）从的上下端单向阀结构看结构简单、紧凑，它与常规单体阀门的结构方式有所改变。

　　a.采用圆锥螺旋弹簧，所占用的空间小，并减振，其工作状态相对圆柱螺旋弹簧在此应用更好些。

　　b.在2.5MPa的回路中单向阀一般应用聚四氟乙烯或合金材料作为阀瓣密封的较为广泛，但在此应用不妥，因为回路中的压力是从零开始逐渐上升，在低压过程中这两种材料就不能实现密封；但要应用橡胶材料又不能承受2.5MPa的压力，这就出现了单向阀应用什么密封材料的讨论问题。通过0形橡胶圈的密封应用联想，如果能使硬度较高的橡胶材料经硫化膜压为凸起R面，如形，这样承压问题就解决了，经过应用密封效果良好。这种密封结构形式发挥了橡胶弹性密封故有的优势，在单向阀门的应用中比较适合，原因是开启压力低，橡胶材料制作的密封副不至于因瞬时动压效应而脱离阀瓣体，背向压力虽高但不存在开启动压效应，这种背压状态与O形橡胶的固定密封方式相同，所以单向阀应用此种结构密封方式，在开启压力较低、口径不大于￠50的条件下，其密封性能是比较可靠的。

　　2）中的上中下三阀体加工工艺的一些讨论：从中上中下三个阀体的形体来看，上下阀体是五通与中阀体的上下四通法兰连接，中阀体除上下四通法兰外，中间还有四通与上下四通法兰垂直相连，三个阀体的形体比较复杂，机械加工的难点就是三个阀体如何加工才能保证四通配合的形位要求，即加工过程中应用什么样的定位方法问题，如果选用多轴自动机床加工容易保证要求，但设备投资较大，不经济。如果选用轻型坐标镗床（一般厂家具有的通用设备）作一个符合四通形位要求的模板，加工前以模板四通孔定位，应用磁座千分表调整镗头并旋转之找出保证形位要求的旋转中心，这样就解决了四通法兰加工的难点。

　　为阀体加工前的定位简图，将模板按规定位置装在镗床工作台面上，找正基面B夹牢模板，再装工件；其后以基面B为基准找正工件C面与之夹牢工件，然后调整镗头位置，并将磁座千分表吸牢在镗头，应用表以A为基准旋转镗头使其旋转中心与A基准中心吻合，同时读表，如果读数符合规定要求，即可对工件进行加工。此方法可保证多孔法兰的加工形位要求，即以的加工方法可以解决多孔形位要求的难点问题。

　　五、浅淡混联组合阀门的应用及未来发展通过上文的几方面论述，从电子技术推动工业的发展到工业发展所需要的各类应用原件的更新及改造来看，阀门行业的单一功能结构的产品将被组合阀门所取代，原因如下：1.单一功能阀门原件从材料资源方面分析远不及组合阀门原件的利用率；2.单一功能阀门连接面过多，从状态来分析，密封方面不是刚体形式，可靠性不及组合阀门；问题与对策3.单一功能阀门从所占空间及重量来分析（尤其是运动设备上应用）更比不上组合阀门；4.从经济方面分析，组合阀门原件在材料利用率上比较占优势，如果加工方法选择适当，且组合的形体简单（即工艺性好），其中的应用零件采用系列标准化，那么经济性的效果更为突出；5.对于应用组合阀门的设备，从其整体结构及控制系统操作方面分析，由于组合阀门原件既有体积小、轻便又有使控制系统集中操作等优点，所以设备的整体机构必然获得简化，控制的可靠性、操作的简单性等都有可观的提高，该设备的技术含量及应用也得到不同程度提高；6.从阀门原件在各行业各类设备上的应用而言，可概括为对气、液回路及容器等系统循环的工质（介质装卸）起预定的程序控制。其控制方式从不同年代的发展过程来看可分为：手动――气液传动、电动（机动）――自动控制的三个阶段。本课题所谈的混联组合闽门原件从应用的方式看，可归于自动控制的阀门原件行列，它主要应用在：a.陆地大型制冷、制冰的设备上（如电厂利用余热代替电力制冷，此种设备是能源二次利用的节能设备）；b.海上鱼船、货船的制冷设备上（船上的制冷是利用气轮机、柴油机尾气的余热代替电力制冷，此种设备是能源再次利用的节能设备），以上两类制冷设备在制冷过程中既作到了能源再次利用（节能）又作到了简化机构（取代了电力驱动的压缩机）以上这种结构的混联组合阀门产品的应用范围虽然谈不上广泛，但从发展的方向来分析，阀门的混联组合不仅局限于一种形式，从功能和控制两项需求来看可变化成多种形式组合，以实现其不同的控制功能，满足各种设备不同需求。

　　综上所述，如果组合阀门原件在相关领域得以广泛应用，则有助于推动基础工业的整体发展，以适应我国科学技术领域的迅速发展。