2.1.2Simulación de movimiento tridimensional
Para verificar la confiabilidad del diseño y cálculo de la distancia excéntrica de la esfera y el ángulo de inclinación del asiento de la válvula, se utilizó el software SolidWorks para simular el proceso de ensamblaje de la esfera. Arregló el asiento de la válvula e hizo que la esfera se moviera verticalmente hacia arriba y hacia abajo. Como se muestra en la Figura 7, en el proceso de simulación de la instalación de la esfera, incluso si las dimensiones de la esfera y el asiento de la válvula cumplían con los requisitos de la fórmula (4), el desmontaje y el montaje no fueron fluidos y ocurrieron interferencias. La interferencia ocurrió en la parte superior de la esfera y el asiento de la válvula, y el cambio de interferencia del proceso de instalación de la bola se puede ver en la Figura 8. El tamaño máximo de interferencia se pudo ver en el diámetro más grande en el plano horizontal de la esfera. Ocurrió interferencia porque solo se analizó la coordinación entre los puntos en un plano de simetría vertical que pasa por el centro del asiento de la válvula en el proceso de diseño. Fue solo un análisis bidimensional, y no se consideró la relación entre la esfera y el asiento de la válvula.
En el proceso de diseño, para garantizar el efecto de sellado de la válvula de bola, el elemento de almacenamiento de energía elástico tenía una cierta cantidad de compresión. Por lo tanto, siempre que el tamaño de la interferencia no exceda el límite de compresión del elemento de almacenamiento de energía elástica, podría desmontarse y montarse teóricamente sin causar una gran influencia. Para reducir la resistencia de la pelota en el proceso de desmontaje y montaje, el elemento de almacenamiento de energía elástica que debía seleccionarse debería tener una compresión suficiente, que debería ser al menos mayor que el tamaño de interferencia. Además, la fuerza de preapriete generada después de la compresión podría cumplir con los requisitos de sellado y no debería ser demasiado grande para no aumentar el par de apertura y cierre de la válvula de bola.
Por lo tanto, el resorte de disco podría generar una gran fuerza de preapriete con solo una pequeña cantidad de compresión, lo que no era aplicable aquí. Se podrían seleccionar varios juegos de resortes como los elementos de almacenamiento de energía elástica requeridos, que no solo tenían suficiente compresión, sino que también podían producir la fuerza de preapriete requerida.
Figura 7 La simulación para el montaje
Figura 8 Datos de interferencia
3.El diseño del sello medio.
Los sellos intermedios generalmente usan juntas enrolladas de metal. Las juntas enrolladas de metal se utilizan ampliamente en el campo de las válvulas de temperatura ultrabaja. Están hechos por el devanado alternativo de metal y varios rellenos, que pueden soportar temperaturas ultrabajas, alta presión y otros entornos. Al cambiar la combinación de materiales de la junta, se puede resolver la corrosión de la junta causada por los medios. Las juntas enrolladas de metal de grafito se utilizan generalmente en válvulas de temperatura ultrabaja de GNL. El gas y el líquido son difíciles de penetrar en el grafito, lo que hace que el grafito se use más. Cuando la presión media no es alta, se puede usar la estructura de sellado que se muestra en la Figura 9 (a) y (b). La estructura es simple y el método de procesamiento es conveniente. Cuando la presión es alta, se puede usar la estructura de sellado que se muestra en la Figura 9 (c) y (d), y el uso de la junta de anillo octogonal o el sellado de la superficie de lengüeta y ranura puede hacer que la junta se presione uniformemente. Sin embargo, el procesamiento es complicado.
Cuando el medio no tiene alta presión y no es tóxico ni inflamable, el requisito se puede cumplir con solo una junta de bobinado. Cuando el medio tiene alta presión y no es tóxico ni inflamable, si el sellado falla debido a un solo sellado y un accidente, es fácil que cause peligro. Por lo tanto, en este caso, generalmente se adoptan dos sellos y se adopta un sello de labios para el otro sello. El sellado del sello de labios es hacer que el labio se deforme por la presión del medio, y el labio está firmemente unido a la superficie de sellado para lograr el efecto de sellado. Cuanto mayor sea la presión del medio, más ajustado será el labio y la superficie de sellado y mejor será el efecto de sellado. Hay un resorte de metal en el sello de labios, que puede proporcionar una fuerza de sellado inicial, cumplir con los requisitos para la presión específica de sellado inicial y compensar la pérdida por desgaste. En la industria del GNL, el uso de dos sellos en el medio de la válvula de temperatura ultrabaja es más seguro y confiable.
Figura 9 La estructura de sellado del canal medio
4.La estructura de sellado del vástago.
En las válvulas de temperatura ultrabaja, el empaque de sellado del vástago generalmente es PTFE o grafito. Sin embargo, el PTFE tiene un gran coeficiente de expansión y un gran flujo en frío. Rara vez se usa en válvulas de temperatura ultrabaja. El gas y el líquido son difíciles de penetrar en el grafito y se usan ampliamente en el campo de temperaturas ultrabajas.
En la industria del gas natural licuado, también se utilizan dos estructuras de sellado para un uso seguro y se proporciona un sello de labios antes del sello de empaque para mejorar el rendimiento del sellado. La posición coincidente del vástago de la válvula y el empaque se puede nitrurar para mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste del vástago de la válvula y para aumentar la vida útil.
Figura 10 La estructura de sellado del vástago
5.Conclusión
Para satisfacer las necesidades del rápido desarrollo de la industria del GNL, la estructura de las válvulas de temperatura ultrabaja debe optimizarse continuamente para brindar comodidad al desarrollo de la industria.
En comparación con algunos comunesválvulas de bola flotante, la estructura de este nuevo tipo de válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja no solo puede lograr de manera confiable el efecto de sellado, sino que también se puede desarmar y ensamblar fácilmente sin herramientas, lo cual es conveniente para el mantenimiento en línea. Además, tiene piezas simples y fácil procesamiento.
La dificultad de este nuevo tipo de válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja radica en el diseño de la distancia excéntrica de la bola y el ángulo de inclinación del asiento de la válvula. Debe calcularse de acuerdo con una fórmula determinada y combinarse con los requisitos para la fuerza de sellado inicial antes de que pueda determinarse; el software SolidWorks se puede utilizar para realizar una simulación de ensamblaje y comprobar su fiabilidad.
Hay diferentes opciones para el sellado del canal central y el vástago de la válvula según las propiedades químicas y la presión del medio. En el transporte de GNL, el canal medio generalmente usa dos sellos; uno es un sello de labios y el otro sello es una junta enrollada de metal. El sellado del vástago de la válvula también adopta dos estructuras de sellado. Uno es el sellado de labios y el otro es el empaque de grafito.
Para verificar la confiabilidad del diseño y cálculo de la distancia excéntrica de la esfera y el ángulo de inclinación del asiento de la válvula, se utilizó el software SolidWorks para simular el proceso de ensamblaje de la esfera. Arregló el asiento de la válvula e hizo que la esfera se moviera verticalmente hacia arriba y hacia abajo. Como se muestra en la Figura 7, en el proceso de simulación de la instalación de la esfera, incluso si las dimensiones de la esfera y el asiento de la válvula cumplían con los requisitos de la fórmula (4), el desmontaje y el montaje no fueron fluidos y ocurrieron interferencias. La interferencia ocurrió en la parte superior de la esfera y el asiento de la válvula, y el cambio de interferencia del proceso de instalación de la bola se puede ver en la Figura 8. El tamaño máximo de interferencia se pudo ver en el diámetro más grande en el plano horizontal de la esfera. Ocurrió interferencia porque solo se analizó la coordinación entre los puntos en un plano de simetría vertical que pasa por el centro del asiento de la válvula en el proceso de diseño. Fue solo un análisis bidimensional, y no se consideró la relación entre la esfera y el asiento de la válvula.
En el proceso de diseño, para garantizar el efecto de sellado de la válvula de bola, el elemento de almacenamiento de energía elástico tenía una cierta cantidad de compresión. Por lo tanto, siempre que el tamaño de la interferencia no exceda el límite de compresión del elemento de almacenamiento de energía elástica, podría desmontarse y montarse teóricamente sin causar una gran influencia. Para reducir la resistencia de la pelota en el proceso de desmontaje y montaje, el elemento de almacenamiento de energía elástica que debía seleccionarse debería tener una compresión suficiente, que debería ser al menos mayor que el tamaño de interferencia. Además, la fuerza de preapriete generada después de la compresión podría cumplir con los requisitos de sellado y no debería ser demasiado grande para no aumentar el par de apertura y cierre de la válvula de bola.
Por lo tanto, el resorte de disco podría generar una gran fuerza de preapriete con solo una pequeña cantidad de compresión, lo que no era aplicable aquí. Se podrían seleccionar varios juegos de resortes como los elementos de almacenamiento de energía elástica requeridos, que no solo tenían suficiente compresión, sino que también podían producir la fuerza de preapriete requerida.
Figura 7 La simulación para el montaje
Figura 8 Datos de interferencia
3.El diseño del sello medio.
Los sellos intermedios generalmente usan juntas enrolladas de metal. Las juntas enrolladas de metal se utilizan ampliamente en el campo de las válvulas de temperatura ultrabaja. Están hechos por el devanado alternativo de metal y varios rellenos, que pueden soportar temperaturas ultrabajas, alta presión y otros entornos. Al cambiar la combinación de materiales de la junta, se puede resolver la corrosión de la junta causada por los medios. Las juntas enrolladas de metal de grafito se utilizan generalmente en válvulas de temperatura ultrabaja de GNL. El gas y el líquido son difíciles de penetrar en el grafito, lo que hace que el grafito se use más. Cuando la presión media no es alta, se puede usar la estructura de sellado que se muestra en la Figura 9 (a) y (b). La estructura es simple y el método de procesamiento es conveniente. Cuando la presión es alta, se puede usar la estructura de sellado que se muestra en la Figura 9 (c) y (d), y el uso de la junta de anillo octogonal o el sellado de la superficie de lengüeta y ranura puede hacer que la junta se presione uniformemente. Sin embargo, el procesamiento es complicado.
Cuando el medio no tiene alta presión y no es tóxico ni inflamable, el requisito se puede cumplir con solo una junta de bobinado. Cuando el medio tiene alta presión y no es tóxico ni inflamable, si el sellado falla debido a un solo sellado y un accidente, es fácil que cause peligro. Por lo tanto, en este caso, generalmente se adoptan dos sellos y se adopta un sello de labios para el otro sello. El sellado del sello de labios es hacer que el labio se deforme por la presión del medio, y el labio está firmemente unido a la superficie de sellado para lograr el efecto de sellado. Cuanto mayor sea la presión del medio, más ajustado será el labio y la superficie de sellado y mejor será el efecto de sellado. Hay un resorte de metal en el sello de labios, que puede proporcionar una fuerza de sellado inicial, cumplir con los requisitos para la presión específica de sellado inicial y compensar la pérdida por desgaste. En la industria del GNL, el uso de dos sellos en el medio de la válvula de temperatura ultrabaja es más seguro y confiable.
Figura 9 La estructura de sellado del canal medio
4.La estructura de sellado del vástago.
En las válvulas de temperatura ultrabaja, el empaque de sellado del vástago generalmente es PTFE o grafito. Sin embargo, el PTFE tiene un gran coeficiente de expansión y un gran flujo en frío. Rara vez se usa en válvulas de temperatura ultrabaja. El gas y el líquido son difíciles de penetrar en el grafito y se usan ampliamente en el campo de temperaturas ultrabajas.
En la industria del gas natural licuado, también se utilizan dos estructuras de sellado para un uso seguro y se proporciona un sello de labios antes del sello de empaque para mejorar el rendimiento del sellado. La posición coincidente del vástago de la válvula y el empaque se puede nitrurar para mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste del vástago de la válvula y para aumentar la vida útil.
Figura 10 La estructura de sellado del vástago
5.Conclusión
Para satisfacer las necesidades del rápido desarrollo de la industria del GNL, la estructura de las válvulas de temperatura ultrabaja debe optimizarse continuamente para brindar comodidad al desarrollo de la industria.
En comparación con algunos comunesválvulas de bola flotante, la estructura de este nuevo tipo de válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja no solo puede lograr de manera confiable el efecto de sellado, sino que también se puede desarmar y ensamblar fácilmente sin herramientas, lo cual es conveniente para el mantenimiento en línea. Además, tiene piezas simples y fácil procesamiento.
La dificultad de este nuevo tipo de válvula de bola flotante de temperatura ultrabaja radica en el diseño de la distancia excéntrica de la bola y el ángulo de inclinación del asiento de la válvula. Debe calcularse de acuerdo con una fórmula determinada y combinarse con los requisitos para la fuerza de sellado inicial antes de que pueda determinarse; el software SolidWorks se puede utilizar para realizar una simulación de ensamblaje y comprobar su fiabilidad.
Hay diferentes opciones para el sellado del canal central y el vástago de la válvula según las propiedades químicas y la presión del medio. En el transporte de GNL, el canal medio generalmente usa dos sellos; uno es un sello de labios y el otro sello es una junta enrollada de metal. El sellado del vástago de la válvula también adopta dos estructuras de sellado. Uno es el sellado de labios y el otro es el empaque de grafito.
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