氣動法蘭式球閥設計選型方案

一，氣動法蘭式球閥設計選型方案管路設計
是一個單轉90°轉換閥。氣動執(zhí)行器（氣動頭）在氣源壓力的作用下推動活塞以驅動閥門執(zhí)行開關動作。氣動閥門使用0.3到0.8 MPa的供氣壓力。它們通常配備以下組件來過濾減壓閥，電磁閥，限位開關，氣動頭和其他組件。根據(jù)閥門的故障，閥門的作用將分為氣動閥門，單作用和雙作用球閥兩類。氣動球閥廣泛適用于天然氣、油品、化工、冶金、造紙、電力、礦業(yè)、印染、生物制藥、日用化工、食品飲料、水處理及空氣處理等行業(yè)的流體控制或調節(jié)控制，與自動化氣動儀表配套使用。   單作用氣動執(zhí)行器學名彈簧活塞式氣缸，常用于對管路系統(tǒng)對開關閥有需要自動復位的場所。氣動單作用執(zhí)行器工作原理：單作用氣動執(zhí)行器內部帶有圓柱形高強度彈簧，在突然斷氣的情況下，依靠彈簧的彈性作用氣缸活塞推動氣缸連桿恢復到出廠設置位置。單作用氣動閥門出廠前均會根據(jù)現(xiàn)場工況設置閥常開或常閉狀態(tài)，常開型：通氣關、斷氣開，常閉型：通氣開、斷氣關。單作用氣缸特點結構簡單、有效行程小、耗氣量少。

       雙作用氣動執(zhí)行器學名氣動活塞式氣缸，雙作用氣動執(zhí)行器是指由內部兩個活塞分別輸入壓縮空氣，以實現(xiàn)雙向運動的氣動執(zhí)行器。雙作用氣動執(zhí)行器對比單作用市場應用量要大得多的多。氣動雙作用執(zhí)行器工作原理：因雙作用氣動執(zhí)行器與單作用不同沒有復位彈簧，所以需要氣缸的活塞前進或者后退都能輸出力，推力或者拉力。氣源從活塞上腔進時,連桿向下運動。氣源從活塞下腔進時,連桿向上運動。雙作用氣缸特點結構簡單、行程可根據(jù)需要選擇。需要注意的是氣缸若不帶緩沖裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長的氣缸，活塞撞擊端蓋的力量很大，容易損壞零件。

氣動閥門執(zhí)行器接口尺寸主要有五種分別為：

內螺紋2分=G1/4"，6.6mm；

內螺紋3分=G3/8"，9.5mm；

內螺紋4分=G1/2"，12.7mm；

內螺紋6分=G3/4"，19.1mm；

內螺紋1寸=G1"，25.4mm。

       兩類氣缸屬氣動雙作用應用，因其體積小、重量輕、開關速度快，常用于氣動軟密封對夾蝶閥D671X、氣動鑄鋼球閥Q641F等開關閥門上。

氣動法蘭式球閥設計選型方案工作原理圖
圖1雙作用氣動球閥工作原理圖（1.氣動頭2.電磁閥3.過濾器減壓閥4.空氣源）
是雙作用氣動球閥的示意圖。壓縮空氣（氣源）首先通過過濾減壓閥，除去其中含有的水分，油和固體塵粒，并將系統(tǒng)壓力調整到設定值以提供穩(wěn)定的空氣壓力。然后，氣體從端口b流入電磁閥入口端口a，進入氣動頭，推動活塞，排氣通道為d-E。線圈通電后，電磁閥改變方向，氣體從端口d流向氣動頭。將活塞向相反方向推行動，排氣管道是b?c。
單作用氣動球閥的工作原理圖
單作用氣動球閥工作原理圖（1.氣動頭2.電磁閥3.過濾器減壓閥4.空氣源）
是的示意圖。如前所述，壓縮空氣首先通過過濾減壓閥。當電磁閥的線圈通電時，氣體流入電磁閥的入口a，并從端口b流入氣動頭。 ，推動活塞作用，同時氣動頭內彈簧被壓縮。當發(fā)生故障（失電或斷電）時，電磁閥恢復彈簧位置，氣源被阻塞，氣動頭彈簧釋放壓縮力，活塞向相反方向移動。排氣通道為b? c，可以將閥門停在設定的開啟或關閉位置，以防止事故發(fā)生。
其次，氣動球閥的常見需求和解決方案
為了滿足不同類型的管道系統(tǒng)，有必要選擇相應的管道系統(tǒng)。 “表1"是普通氣動元件的選擇原則。

《表 1》 氣動元件的選型原則

氣動球閥廣泛適用于天然氣、油品、化工、冶金、造紙、電力、礦業(yè)、印染、生物制藥、日用化工、食品飲料、水處理及空氣處理等行業(yè)的流體控制或調節(jié)控制，與自動化氣動儀表配套使用。   單作用氣動執(zhí)行器學名彈簧活塞式氣缸，常用于對管路系統(tǒng)對開關閥有需要自動復位的場所。氣動單作用執(zhí)行器工作原理：單作用氣動執(zhí)行器內部帶有圓柱形高強度彈簧，在突然斷氣的情況下，依靠彈簧的彈性作用氣缸活塞推動氣缸連桿恢復到出廠設置位置。單作用氣動閥門出廠前均會根據(jù)現(xiàn)場工況設置閥常開或常閉狀態(tài)，常開型：通氣關、斷氣開，常閉型：通氣開、斷氣關。單作用氣缸特點結構簡單、有效行程小、耗氣量少。

       雙作用氣動執(zhí)行器學名氣動活塞式氣缸，雙作用氣動執(zhí)行器是指由內部兩個活塞分別輸入壓縮空氣，以實現(xiàn)雙向運動的氣動執(zhí)行器。雙作用氣動執(zhí)行器對比單作用市場應用量要大得多的多。氣動雙作用執(zhí)行器工作原理：因雙作用氣動執(zhí)行器與單作用不同沒有復位彈簧，所以需要氣缸的活塞前進或者后退都能輸出力，推力或者拉力。氣源從活塞上腔進時,連桿向下運動。氣源從活塞下腔進時,連桿向上運動。雙作用氣缸特點結構簡單、行程可根據(jù)需要選擇。需要注意的是氣缸若不帶緩沖裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長的氣缸，活塞撞擊端蓋的力量很大，容易損壞零件。

氣動閥門執(zhí)行器接口尺寸主要有五種分別為：

內螺紋2分=G1/4"，6.6mm；

內螺紋3分=G3/8"，9.5mm；

內螺紋4分=G1/2"，12.7mm；

內螺紋6分=G3/4"，19.1mm；

內螺紋1寸=G1"，25.4mm。

       兩類氣缸屬氣動雙作用應用，因其體積小、重量輕、開關速度快，常用于氣動軟密封對夾蝶閥D671X、氣動鑄鋼球閥Q641F等開關閥門上。

氣動球閥結構特點為：

　　◆氣動執(zhí)行器：采用新型系列GT型氣動執(zhí)行器，有雙作用式和單作用式（彈簧復位），齒輪齒條傳動，安全可靠；大口徑閥門采用系列HAW型氣動執(zhí)行器拔叉式傳動，結構合理，輸出扭矩大，有雙作用式和單作用式（彈簧復位）；參考本公司氣動執(zhí)行器樣本。

　　◆殼體結構：固定式球閥的閥體根據(jù)用戶需要及實際工況條件的不同可設計為鑄造結構、鍛造結構及全焊接結構三種形式，其中全焊接結構的球閥主要適用于埋地使用。

　　◆ *的閥座密封結構：

　　浮動式球閥采用唇型彈性密封圈結構設計，保證密封的可靠性，對于低壓、超低壓或真空；正況用球閥，采用板簧加載的閥座密封結構，能確保球閥可靠的密封。中、高溫球閥的閥座材料可選用對位聚苯或金屬材料。

　　固定式球閥根據(jù)壓力的大小、介質性質及密封要求的不同而選擇球前密封結構、球后密封結構或前后雙密封結構。中、高溫球閥的閥座材料可選用對位聚苯或金屬材料。

　　◆阻塞與排泄：當閥門處于關閉狀態(tài)時，上下游側的閥座使液體阻斷，閥體中腔的積滯物可以通過排泄裝置進行排泄。

　　◆自動泄壓結構：當中腔壓力出現(xiàn)異常升高現(xiàn)象時，中腔介質能依靠本身的推力推動閥座而自動泄壓，從而確保閥提安全。

　　◆閥桿的可靠密封：閥桿采用有倒密封的下裝式結構，倒密封的密封力隨介質壓力增高而增大，故能確保閥桿的可靠密封，而且，當閥桿異常升壓時，閥桿不會噴出。

　　◆防火結構：根據(jù)工況及用戶的需要，球閥可設計為防火結構。球閥的耐火設計執(zhí)行API607及JB/T6899等標準的規(guī)定，一旦發(fā)生火災而使軟密封圈燒損時，球閥的防火結構可阻止介質的大量泄漏，防止火災的進一步擴大。

　　◆防靜電結構：當操作閥門時，由于球體和閥座之間的磨擦，會產生牛靜電電荷并積聚在球體上，為防止產生靜電火花，特在閥門上設置靜電裝置，將積聚在球體上的電荷導出。

　　全通徑結構及縮徑結構：為滿足用戶的不同需要，本公司球閥產品有全通徑和縮徑兩種系列。全通徑球閥的通道內徑與管道內徑一致，便于清掃，而縮徑系列球閥的重量相對較輕，但流阻力僅為相同口徑截止閥1/7左右，故縮徑系列球閥的應用前景較為廣闊。

三是氣動法蘭式球閥設計選型方案氣動元件的選擇
1.氣動頭選擇
在選擇氣動頭時，首先要確定它是單作用氣動頭還是雙作用氣動頭。然后，根據(jù)氣門運行條件，氣源壓力和其他參數(shù)，選擇符合輸出轉矩要求的氣動頭。
為了說明氣動頭的選型過程：選擇球閥16×14BS15J，實際壓力為19.5MPa;氣動頭的選擇為：EMERSON，單作用，故障位置關閉，氣源壓力為0.55MPa。
檢查“球閥扭矩表"，可用數(shù)據(jù)，參見“表2"。
以安全系數(shù)1.4為例，閥門各位置的扭矩值見表3。
根據(jù)EMERSON產品目錄，氣動頭型號為G7028-SR4-CW。如表3所示，每個扭矩值都大于閥門相應的扭矩值并符合要求。

《表 2》 球閥扭矩數(shù)據(jù)

《表 3》 扭矩值

2. 電磁閥選型
電磁閥選型的時候，要注意電磁閥的特征參數(shù)是否滿足需要，如壓力范圍、流通介質、工作溫度、流通系數(shù)、電壓、防爆要求以及其他功能等。
3. 過濾減壓閥選型
過濾減壓閥選型的時候，要注意過濾減壓閥的壓力范圍、流通介質、工作溫度、排水裝置（自排、手排）及濾芯精度等。
4. 限位開關選型
限位開關選型的時候，要注意反饋方式（機械式、感應式）、位置指示的顏色是否符合要求，以及是否符合相應的防爆等級等。