調節閥彈簧

　　調節閥彈簧
　　
　　上海申弘閥門有限公司
　　
　　彈簧是很多調節閥的主要部件，因此其合適的選擇就顯得尤為重要，一般來說，調節閥的范圍選擇有幾個重要因素需要考慮，如穩定性和輸出力這兩個方面，但是除這兩點之外，還需要考慮調節閥彈簧能適用的特殊情況以及綜合其他眾多因素考慮，以下是詳細情況。閥門彈簧是指用于各類閥門上的彈簧，閥門彈簧在閥門中決定開啟壓力、閥瓣的行程以及在關閉狀態下密封的穩定性。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。閥門彈簧閥門中的彈簧決定著許多止回閥、安全閥、保險閥和其它各種閥門的正常運行,彈簧決定開啟壓力、閥瓣的行程以及在關閉狀態下密封的穩定性。選用的GB/T24588-2009不銹鋼彈簧鋼絲、高溫彈簧合金線、油淬火回火合金彈簧鋼絲50CrVA、55CrSiA、60Si2MnA、琴鋼絲、T9A等，以嚴格保證彈簧良好的耐高溫、壽命、穩定性、耐腐蝕性能等要求。閥門彈簧在閥門中決定開啟壓力、閥瓣的行程以及在關閉狀態下密封的穩定性，如果這些彈簧出了問題，那整個閥門就很難在正常的運作。那我們就來總結下閥門彈簧失效的原因，那樣大家在以后的操作中也可注意以及避免。
　　
　　我們平時閥門彈簧頻繁失效的原因總結如下：
　　
　　1、高壓力----彈簧所承受荷載按外力作用的形式可分為靜載荷、沖擊載荷、震動載荷，大多數彈簧失效的原因是由于大的變形以及高負荷引起的高應力造成的。高應力只適用于靜負荷彈簧，低應力的疲勞壽命較長。
　　
　　2.氫脆---彈簧在電鍍或酸洗后，若沒有進行適當的氫處理，將引起彈簧鋼因變脆而失效，但是有色金屬的閥門彈簧卻不受此影響。在電鍍溶液中，用于水分子的電解，總是或多或少的存在一定數量的氫離子，氫離子一部分形成氫氣溢出，一部分以氫原子的狀態滲入鍍層和金屬體中，使金屬本體和鍍層的韌性下降而變脆，這就是氫脆。所以應在電鍍或酸洗后烘箱或電阻爐內去氫處理，根據彈簧的大小和鍍層的厚度確定溫和和時間，一般正常的溫度選擇在150-250攝氏度之間，保溫時間0.5-5小時之間。
　　
　　3．劇烈彎曲和缺口----拉伸、扭曲和平板彈簧產生的急彎，平板彈簧的缺口或劃痕可引起很高的應力集中，造成失效，因此，彎曲半徑應盡可能大，并避免打印記。
　　
　　4.疲勞----彈簧重復變形，特別是大于106次循環時，即使是中等應力，也可能引起疲勞破壞。操作條件苛刻時，應該要使用低應力。應提高彈簧的抗疲勞度，在合理的選材情況下，噴丸強化不但使彈簧獲得光潔的表面，而且還能提高彈簧的抗疲勞度，延長彈簧的使用壽命，能緩解甚至阻止表面的脫碳、小坑、壓痕、裂紋等缺陷。噴丸能使表面發生微小的塑性變性，所產生的殘余應力能部分的抵消彈簧在以后反復載荷時所產生的拉應力，而拉應力正是裂紋產生的根源。
　　
　　調節閥彈簧
　　
　　穩定性：如果從這一方面來考慮彈簧，那么其重要的便是硬度，越硬越好，因為這樣的彈簧能夠克服摩擦力、克服輕微震蕩，并且閥芯還能自如的進行往返運動。
　　
　　輸出力：上海申弘閥門有限公司表示，從這一方面考慮，軟彈簧，即彈簧范圍比較小的情況下其輸出力會比較小，這是從執行機構的整體輸出力上來考慮的。
　　
　　特殊情況：對于大口徑、大壓差、有顆粒等特殊環境下，彈簧范圍的選定就需要經過詳細而科學的計算來確定。
　　
　　綜合性能：這主要是要將以上的穩定性和輸出力像結合來考慮的。
　　
　　YBT5136-1993閥門用鉻釩彈簧鋼絲.
　　
　　GB/T1239.2-2009冷卷圓柱螺旋彈簧技術條件
　　
　　GB/T18983-2003油淬火回火彈簧鋼絲
　　
　　JB/T10802-2007彈簧噴丸強化
　　
　　JB/T6655-1993耐高溫彈簧技術條件
　　
　　一、“標準彈簧范圍”的錯誤說法應予糾正
　　
　　彈簧是氣動調節閥的主要零件。彈簧范圍是指一臺調節閥在靜態啟動時的膜室壓力到走*行程時的膜室壓力，字母用Pr表示。如Pr為20～100KPa，表示這臺調節閥靜態啟動時膜室壓力是20KPa，關閉時的膜室壓力是100KPa。常用的彈簧范圍有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa?由于氣動儀表的標準信號是20～100KPa，因此傳統的調節閥理論把與氣動儀表標準信號一致的彈簧范圍（20～100KPa）定義成標準彈簧范圍。調節閥廠家按20～100KPa作為標準來出廠，這是十分錯誤的。
　　
　　為了保證調節閥正常關閉和啟動，就必須用執行機構的輸出力克服壓差對閥芯產生的不平衡力，我們知道對氣閉閥膜室信號壓力首先保證閥的關閉到位，然后再繼續增加的這部分力，才把閥芯壓緊在閥座上克服壓差把閥芯頂開。我們又知道，不帶定位器調節閥的大信號壓力是100KPa，它所對應的20～100KPa的彈簧范圍只能保證閥芯走到位，再也沒有一個克服壓差的力量，閥門工作時必然關不嚴造成內漏。為此，就必須調整或改變彈簧范圍，但是，把它說成“標準彈簧范圍”就出問題了，因為是標準就不能改動。如果我們堅持標準，按“標準彈簧范圍”來調整，那么，它又怎么能投用呢?在現實中，卻有許多使用廠家和安裝公司；都堅持按“標準彈簧范圍”20～100KPa來調整和驗收調節閥，又確實發生閥門關不嚴的問題。錯誤的根源就在此。
　　
　　正確的提法應該是“設計彈簧范圍”，是我們設計生產彈簧的零件參數。工作時根據氣開氣閉還要作出相應的調整，我們稱為工作彈簧范圍。仍以上述為例，設計彈范圍20～100KPa，對氣閉閥我們可以將工作彈簧范圍調到10～90KPa，這樣就有10KPa，作用在膜室的有效面積Ae上；又如氣開閥，有氣打開，無氣時閥關閉，此時克服壓差靠的是彈簧的預緊力。為了克服更大的壓差，需調緊預緊力，還需帶定位器，若定位器氣源為140KPa，我們可以將設計彈簧范圍20～100KPa調緊到50～130KPa，此時輸出力為50Kpa×Ae。如果把20～100KPa作為標準彈簧固定的話，就只有20Kpa×Ae，帶定位器也失去作用。由此可見，氣開閥帶定位器也必須調高彈簧范圍的起點壓力才能提高執行機構的輸出力。
　　
　　對不帶定位器的場合，氣閉閥我們還可以設計20～80KPa，這樣不帶定位器仍有20KPa.Ae的輸出力。所以彈簧范圍應根據氣開氣閉、帶定位器與否、壓差產生的不平衡力作用的方向，三者結合起來才能設計出相適應的彈簧。為什么國外設計的彈簧很多，高達十幾種，就是此道理。由此可見，標準彈簧范圍的提法是錯誤的，它讓人們在“標準”二字上而不能改動，誤導人們死套20～100KPa來調校，結果造成無輸出力或輸出力不夠。正確的提法應是：將“標準彈簧范圍”提法取消，改為“設計彈簧范圍”。其中20～100KPa的彈簧范圍稱為常用彈簧范圍。
　　
　　二、彈簧范圍的選擇
　　
　　彈簧范圍的選擇主要從調節閥的穩定性、輸出力兩方面考慮。
　　
　　1)調節閥的穩定性上選擇
　　
　　從調節閥的穩定性上選擇，彈簧應該是越硬越好，如選用40～200KPa、60～180KPa的彈簧，它不僅克服輕微振蕩、克服摩擦力，而且能使閥芯住復運動自如。
　　
　　2)從輸出力上選擇
　　
　　由于執行機構的輸出力是執行機構總的合力減去彈簧的張力、摩擦力、彈簧越軟，其輸出力就越大。所以，從輸出力上考慮應該選擇軟彈簧（即小的彈簧范圍）。
　　
　　3)從綜合性能上選定彈簧范圍
　　
　　若從穩定性上選擇，要選用彈簧范圍大的硬彈簧；若從輸出力來看，又應該選用彈簧范圍小的軟彈簧，兩者互為矛盾，因此應予以綜合考慮。在滿足輸出力的情況下，盡量選用范圍大的硬彈簧。筆者建議，對薄膜調節閥充分利用定位器250KPa的氣源，選用60～180KPa的彈簧。它對氣開閥有60KPa的輸出力，對氣閉閥有250－180＝70KPa的輸出力，其彈簧范圍Pr為180－60＝120KPa。再看傳統的20～100KPa的彈簧配140KPa的氣源時的輸出力；氣開閥為20KPa，氣閉閥與140－100＝40KPa，其彈簧范圍Pr＝100－20＝80KPa。由此不難看出，無論從輸出力、剛度上講，我們建議選擇60～180KPa的彈簧范圍遠遠*于常規彈簧范圍。
　　
　　4)特殊情況彈簧范圍的選擇
　　
　　若遇大口徑、大壓差、含顆粒等場合時，其彈簧范圍的選定通過詳細計算來滿足。與本文相關的論文有：中國閥門產值遞增