法兰截止阀设计毕业论文.doc

YJZ-11BJ44型法兰式截止阀设计摘 要测量管路截止阀是用途非常广泛的机械产品，它主要用于各种流体工程系统的管道上。适用于石油、化工、轻工、电力、医药、冶金、航空等装置的自动控制系统中，是目前应用最普遍的新一代阀门。随着国民经济的快速发展，各个行业对阀门的要求也进一步提高。表现在阀门使用的密封性，压力要求更高。因此我们针对目前常用的普通阀门，研究一种新型的YZJ-11BJ44法兰式截止阀。该阀门主要由阀体，阀杆，筒体，阀瓣，密封件，紧固件，法兰，手轮和压盖组成。由于其主要零件与流体直接接触，因此在阀门设计时不紧要考虑机械强度，制造工艺和磨损等问题，还要考虑流体的物理化学作用和流体动力，热力，压力的作用所产生的问题。本文论述了YZJ-11BJ44型法兰截止阀设计的全过程，介绍了机械产品的设计时需注意的事项，提出了阀门材料的选择。关键词： 法兰，高压，截止阀摘 要11 前言41.1课题来源及研究意义512应解决的主要问题513国内外发展趋势与研究方向62 法兰式截止阀设计计算82.1设计方案分析82.1.1初步设计102.1.2技术设计112.1.3工作图设计112.2阀体的设计和计算122.2.1阀体设计的基本内容122.2.2阀体的结构设计122.2.3阀体壁厚及其计算152.2.4 阀体中法兰的设计与计算162.2.5截止阀密封面的选择及比压计算182.2.6 截止阀阀瓣的设计及强度校核202.3截止阀的密封设计302.3.1阀盖与阀体间的密封302.3.2阀杆填料处密封313 截止阀的检验353.1截止阀的压力试验353.2截止阀的安装使用和维护保养364 结 论38谢辞39参考文献401 前言阀门时流体输送系统的控制元件，而且没有比采用阀门更好的其它方法了。随着人们对阀门使用的越来越多，对阀门的要求也越来越高。本设计针对人们的需要为YZJ-11BJ44法兰截止阀。众所周知，由于现代社会的进步，能源的作用越发显得重要，石油作为一重要能源，其在国民经济的发展中依然起着主导作用。而随着我国石油工业的发展，在井口装置和采油树中，闸阀的使用相当的频繁。但它存在一系列底缺点，如它需要采用填料密封，这形成了泄露的根源，另外它的行程较长，与阀的密封件的摩擦使其寿命也受到了极大的限制。与闸阀相比，截止阀的显著优点是阀瓣的行程小，仅为闸阀行程的1/4，具有非常可靠的切断动作，使得这种阀门非常适合作为介质的切断或调节及节流使用。这就有可能采用波纹管来密封阀杆与阀盖之间的连接，有效的控制了阀的泄露问题，为截止阀的发展奠定了基础。多数高压截止阀不采用平衡式，且不使用手轮控制，而以电磁，气动，液动控制，这在一定程度上解决了启闭力矩的问题。且当主要控制方式失效，手轮便被作为备用操作方式。这样的设计便于实现电气化控制，但若主控失效，手轮的操作便会是极不方便的一种方式，因此解决阀门的启闭力矩过大问题势在必行。1.1课题来源及研究意义截止阀是油田井口装置的重要部件之一，在其他行业应用也相当广泛。截止阀的阀瓣一旦从关闭位置移开，它的阀座和阀瓣密封面之间就不在有接触，因而它的密封面机械磨损很小，故其密封性能是很好的。大部分截止阀的阀座和阀瓣比较容易修理或更换，而且在修理或更换密封元件时无需把整个阀门从管线上拆卸下来，这在阀门和管线焊成一体的场合时非常适用的。由于介质通过此类阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的最小流阻也较高于大多数其他类型的阀门。然而，根据阀体结构和阀杆相对于进，出口通道的布局，这种状况是可以改善的。同时，由于截止阀阀瓣开与关之间行程小，密封面又能承受多次启闭，因此它很适合用于需要频繁开关的场合。截止阀可用于大部分介质流程系统中。已研制出满足石化，电力，冶金，城建，化工的部门各种用途的多种形式的截止阀。12应解决的主要问题 截止阀的结构形式，外形尺寸，流体流动方向。阀杆形状及其尺寸，阀瓣形状，阀座形状，阀杆的动密封形式，密封件的尺寸，手轮形状，尺寸设计，并对重要零件的强度进行校核，把现代设计方法运用于YZJ-11BJ44YZJ-11BJ44法兰截止阀的结构设计中，掌握截止阀的工作原理，结构设计及计算方法，并能够用计算机辅助手段完成平衡式截止阀的设计。13国内外发展趋势与研究方向 我国阀门工业的起步较晚。在20世纪60年代开始研制单座阀，双座阀等产品，主要是仿制前苏联的产品。由于机械工业落后，机械加工精度低，因此产品泄露量较大，但尚能满足当时工业生产过程的一般控制要求。70年代开始，随着工业生产规模的扩大，工业过程控制要求的提高，一些控制阀产品已不能适应生产过程控制的要求，例如对高压力，高压降，低温，高温和腐蚀等介质的控制要求。为此，一些大型石油化工企业在引进设备的同时，也引进了一些控制阀，例如带平衡芯的套筒阀，偏心旋转阀等，为国内的控制阀制造厂商指明了开发方向。因此，70年代后期，一些制造厂已开始仿制偏心旋转阀等产品。80年代开始，随着我国改革开放政策的贯彻和落实，一些控制阀制造厂引进了国外著名控制阀门厂商的技术和产品，使我国控制阀产品的品种和质量得到明显提高。21世纪初，采用现场总线技术的控制阀产品问世，国外一些现场总线的控制阀和相关的产品，例如职能阀门定位器等，开始在国内一些新建工程中应用，国内一些厂商也开始研制有关产品。目前已能生产门类齐全阀门12大类，3000多个型号，40000多个规格的阀门产品，广泛应用与人民生活，工农业生产，海洋石油，油气，运输，城市建设，航天技术和核工业中，产品质量不断提高，使用寿命越来越长，阀门维修期已从过去的几个星期延长到1年半以上，合格品率答90%以上，阀门长期存在的“一跑二漏”现象已有明显好转；工艺装备水平不断进步，无论机加工和热加工工艺都已引进国外先进技术。国外通用阀门技术水平较高，发展速度快，主要表现在：阀门向大型化，高参数化，自动化和成套化方向发展，产品系列不断增加，新产品质量水平高，密封可靠，寿命长；阀门研究专业化，拥有科研测试基地，可以进行热态性能，耐磨，抗震，防火，可靠性等多种试验，可以对产品进行多方面性能测试。 国外市场近几年十分活跃，竞争相当激烈。东亚和东南亚的阀门进出口增长迅速，北美的欧共体等发达国家间的市场贸易持续发展，德国，意大利，日本，中国等国家和地区的出口扩大，美国，英国，法国等国家进口的高速增长，形成了国际阀门市场繁荣的支撑点，再者由于世界经济进一步国际化，跨国公司将不断推动国际阀门市场的发展国际贸易地区化势必成为另一大特点。目前，尽管我国阀门行业各生产厂家正逐步加大科研和开发力度，但产品技术上的落伍，使得竞争不得力，生产的阀门品种仅能满足市场需求的70%左右。短缺的低压大口径阀门及产需矛盾在品种和材质上的高中低压阀门，还有待开发的新产品，都需要我国阀门企业去研究，开发，拓展。市场的竞争，永远是优胜劣汰。加快产品结构的调整，技术的更新，新品的开发，品牌的创立等等是企业自身生存，发展，占领国内外市场的根基。2 法兰式截止阀设计计算2.1设计方案分析阀门作为管道系统中的一个重要组成部分，应保证安全可靠地执行管道系统对阀门提出的使用要求。因此，阀门设计必须满足工作介质的压力，温度，腐蚀，流体特性以及操作，制造，安装，维修等方面对阀门安全提出的全部要求。阀门设计必须明确给定技术要求数据，即“设计任务书”，在此基础上方可正确完成设计。下列数据是阀门设计所必须具备的基本数据：（1） 介质的工作压力：6.4MPa；（2） 介质的工作温度：高温；（3） 适用于无腐蚀性，非易燃易爆，无毒性，液态介质；（4） 公称通径：DN10mm（5） 结构长度：170mm；（6） 与管道的连接方式：法兰式；（7） 阀门的操作方法：手柄。（8） YZJ-11BJ44法兰截止阀实体图如图2.1所示图 2.1 YZJ-11BJ44法兰截止阀实体图在阀门技术设计和工作设计时应当掌握数据和技术要求有；（1） 阀门的流通能力和流体的阻力系数；（2） 阀门的启闭速度，启闭次数；（3） 驱动装置能源性质（交流电或直流电，电压，空气压力等）；（4） 阀门工作环境及其保养条件（是否防暴，是否热带气候条件等）；（5） 外形尺寸的限制；（6） 重量的限制；（7） 抗震要求。图 2.2 YZJ-11BJ44法兰截止阀外形尺寸机械产品，包括阀门产品的设计程序，目前世界各国基本上采用典型的“三段设计法”，既设计程序划分为：初步设计，技术设计，工作图设计三个阶段。2.1.1初步设计初步设计是为研究，确定产品的最佳设计方案而进行的工作。初步设计又称为“方案设计”和“编制技术任务书阶段”等。初步设计阶段的工作内容为：（1） 编制“技术任务书”（或“技术建议书”）；（2） 绘制方案略图和草图；（3） 提出“研究实验大纲”和编制“研究实验报告”。2.1.2技术设计技术设计是根据已批准的初步设计进一步设计，计算产品及其组成部分的结构，并绘制产品总图及主要零件装配图。技术设计阶段的工作内容是：（1） 绘制产品总图及主要部件装配图；（2） 完成设计计算书；（3） 编写技术经济分析报告。2.1.3工作图设计工作图设计是根据技术设计绘制全部工作图样和编制必须的设计文件。工作图设计阶段的工作内容为：（1） 编写设计文件目录和图样目录；（2） 编写明细表和各种汇总表；（3） 绘制零件图，部件装配图和总装配图；（4） 编制技术条件；（5） 编写试制鉴定大纲；（6） 编写包装设计图样及文件；（7） 编写使用说明书及阀门出厂文件；（8） 按标准化审查报告审查并编写出报告。以上各阶段的工作内容可根据部件产品的复杂程度。设计工作基础等做出适当调整，合并。2.2阀体的设计和计算2.2.1阀体设计的基本内容 阀体设计的基本内容有：（1）确定阀体材料 根据工作介质的性质确定合适的材料，保证材料具有足够的耐蚀性，并具有可靠的强度和刚度。（2）确定阀体的制造方法及结构形式根据阀门的总体设计，安装要求和材料工艺性能确定阀体的制造方法及结构形式。（3）确定阀体的结构长度和链接尺寸根据阀门公称通径和压力等级，结构长度，连接尺寸的有关标准或规定，确定阀体的结构长度和连接尺寸。（4）确定阀体的流动通道根据阀门的流通能力和流体阻力系数要求，确定合适的工作介质流动通道。2.2.2阀体的结构设计 结构设计与计算包括以下内容：（1） 阀座密封结构设计与计算；（2） 阀体与阀盖连接和密封结构设计与计算；（3） 启闭件导向结构设计；（4） 为增强阀体的强度，刚度的结构设计；（5） 阀体壁厚的设计与计算。由于阀门有多种类型，同类型的阀门结构形式又分成许多类别，因此，阀体的形状千变万化，尽管如此，由于阀体在受力和功能方面基本相似，故在结构上也有共性，在此将介绍阀体结构设计中最具代表性的截止阀的结构设计。截止阀阀体实体图2.3所示图2.3 截止阀阀体截止阀阀体结构设计截止阀阀体结构设计的原则适用于节流阀，调节阀，安全阀，减压阀，柱塞阀及止回阀等阀体的结构设计。1. 阀体的流道 截止阀阀体的流道为直通式，如图2.4图2.4 直通式阀体流道形式阀体流道设计的原则如下：（1） 阀体端口必须为圆形，介质流道应尽可能设计成直线形或流线形。尽可能避免介质流动方向的突然改变和通道形状和截面积的急剧变化，以减少流体阻力，腐蚀和冲蚀。（2） 在直通式阀体设计时应保证通道喉部的流通面积至少等于阀体端口的截面积。（3） 阀座直径不得小于阀体端口直径的90%。（4） 直流式阀体设计时，阀瓣启闭轴线与阀体流道出口端线的夹角通常为45度到60度。2. 阀体的结构锻造阀体 锻造阀体（图4-2）一般都用于小口径阀门，特别是由于公称通径小于或等于50mm的高温，高压阀门。锻造阀体的优点是质量能保证，组织致密，表面质量较好。其缺点是由于流道孔采用机械加工制成，在孔与孔德过渡区会产生锐角过渡面，造成流阻大，且易产生紊流，介质对阀体侵蚀大；锻件截面相比较不均匀性更大，因此在厚壁处所产生的热应力很大（特别是高温场合），常会在流道的锐角处发生开裂，并且锻造阀体材料利用率较低。2.2.3阀体壁厚及其计算 阀体壁厚的确定方法主要有：查表法，插入法和计算法。在此我们采用插入法计算。插入法式有“查表法”引伸出来的，适用于最小壁厚不能直接从设计标准中查出来的情况。插入法计算公式为：t=t+(t-t) (4-1)式中 t 计算的阀体壁厚（mm）; PN 阀门公称压力（MPa）; PN “最小壁厚表”中公称压力（小值）（MPa）；PN “最小壁厚表”中公称压力（大值）（MPa）；t 由PN1查表得出的壁厚（mm）；t 由PN2查表得出的壁厚（mm）。表 一般工业用钢制阀门阀体最小壁厚t （部分）（ASME B16.34-2004）(单位in)，当DN=10时，（1in=25.4mm）即0.37在0.4之间最后计算的壁厚差值也就相差不到0.8mm。如按0.25in计算则最小壁厚肯定符合0.20in。由表得：PN=15 PM PN= 26 MPt=0.13in t=0.15in将PN=25 MP和以上数据带入公式1-1中得已知：设计一台PN=6.4 MPa，DN=10 mm的截止阀，确定其壁厚值计算值圆整后取设计壁厚Tm =8m。2.2.4 阀体中法兰的设计与计算阀体中法兰设计与计算时必须同时考虑如下问题。（1）法兰强度和刚度直接影响着法兰连接的安全性和密封性。因此，法兰尺寸必须足以承受由于流体压力和其他载荷所引起的应力。截止阀法兰实体图2.5图2.5 法兰（2）螺栓应力的确定及密封垫片比压值的 选取，为保持垫片密封必须拧紧螺栓而引起的法兰中的应力。（3）由于阀门使用过程中温度变化，振动，水击以及由于管路传递载荷而引起的法兰中的应力。（4）材料的高温力学性能。总之，在设计与计算中法兰时，应将法兰，螺栓，垫片与管件视为一个整体受压元件，同时加以统筹考虑。中法兰设计的主要内容有：确定法兰型式和密封面型式；选择垫片（材料，型式和尺寸）；确定螺栓直径和数量及材料；确定法兰颈部尺寸，法兰宽度和厚度尺寸等。确定阀体中法兰尺寸的方法，与阀体壁厚的确定方法形似，主要有标准法兰参照法和计算法。由于法兰计算的复杂性，同时，因为建立了新国家标准GB112 GB9131钢制管法兰标准体系，所以中法兰设计采用标准法兰参照法式简便而可靠的。（一）标准法兰参照法在阀体结构设计过程中，根据阀门公称通径，介质流道设置以及启闭件，导向件尺寸等，通过设计制图可以初步确定阀体中腔尺寸和中法兰密封面型式，然后，根据中腔内径尺寸，参照对应于阀门公称压力和中法兰密封面型式形同的国家标准法兰系列，将公称通径与阀体中腔内径相等（或相近）的标准法兰尺寸作为阀体中法兰的设计尺寸。由此可见，“参照法”实际上式建立在“等效采用”国家标准法兰基础上的。我国新的国家标准GB9112GB913钢制管法兰为管道用法兰，而阀体中国法兰属“容器法兰”两者完全不同，故称为“参照法”，只有两者在法兰结构型式与法兰密封面型式相同的情况下，才能参照采用。钢制管法兰的尺寸标准时参照国际标准制订的。国际标准是由美国和德国两个体系的法兰尺寸标准合并而成的。在采用“参照法时应使中法兰标准与阀体连接法兰标准体系相同。新的法兰标准中，同一种法兰结构型式有多种密封面型式；同一种密封面型式又有多种压力等级。因此，在参照对应标准法兰时，要注意使法兰型式，密封面型式和公称压力三要素符合法兰结构设计的要求。用“参照法”确定中法兰尺寸后，有时为了追求中法兰尺寸的紧凑，允许在保证法兰厚度，法兰颈部尺寸及螺栓数量，螺栓孔径不改变的前提下，适当缩小螺栓孔中心圆直径和法兰的外径。根据经验，用“参照法”确定的中法兰尺寸不应小于阀体连接法兰的尺寸，对截止阀，通常取同一压力等级的高一个规格的尺寸。2.2.5截止阀密封面的选择及比压计算截止阀密封副的两种典型形式：1. 平面密封平面密封具有以下特点：（1） 平面的唯一性；（2） 平面的易加工性；（3） 理想平面程度难以保证；（4） 平面的抗变形能力强，密封面积大，介质作用力大，所需密封力大，只能采用光整弹性密封，故阀杆直径需较大。并且其表面不平度较难消除，平面度难以保证，所以泄露可能较大。 2. 锥面密封锥面密封具有以下特点：（1） 增大比压作用；（2） 锥面的自定心作用；（3） 密封方式的可变性；（4） 对下列因素具有敏感性；（a） 阀杆在阀瓣上的着力点（b） 阀杆在阀瓣的着力点至阀瓣与阀体密封面接触处的距离（c） 阀门的安装位置（d） 经分析这两种密封方式的特点，本设计采用锥面密封。截止阀密封面比压按下式计算：q = (4-2)式中 Q 阀座密封面上的总作用力（N）；Q按下式计算：Q = Q+ Q (4-3)式中 Q 介质密封力（N）； Q 阀座密封面上的介质力（N）.Q = (d+b)p (4-4)=(10+6) 6.4=1286.1N式中 p 介质压力（MP）.设计时取p=PN.Q计算如下：对于锥面密封（见图）Q = （d+b）bsin(1+)q (4-5)=3.14（10+6）6sin20（1+）13=1892.6N式中 半锥角（）； f 锥形密封面摩擦系数，见表所以 总压力： Q = Q+ Q =1892.6 + 1286.1 =3178.6 N所以截止阀密封面比压： q = = =10.5 MP =15 MP合格2.2.6 截止阀阀瓣的设计及强度校核通过前面密封方式的选择，设计一个圆锥面阀瓣。圆锥形阀瓣在绝大多数情况下是不计算的，而是采用近似方法来确定。由于阀瓣和阀座之间的介质运动速度较大，因此必须选择耐冲蚀性的材料。密封面用钴基堆焊焊丝堆焊。因为该焊丝为低碳钴烙钨合金焊丝，具有良好的耐热，耐腐蚀，耐磨性能，在650摄氏度左右，特性不变。堆焊层硬度为40-45HRC，适用于高温高压阀门密封面堆焊。阀瓣的锥角取为60，阀瓣里面有内螺纹。与阀瓣压盖配合固定阀杆。见附图截止阀阀瓣形式如下图所示。阀瓣的最大载荷式在关闭的最终，这时阀瓣受到阀杆力，介质作用力和密封面间摩擦力以及阀座支反力的作用，应对图中断面的剪切应力和断面的弯曲应力进行校核。 图2.6 锥面密封阀瓣图2.7 阀瓣实体图 对于介质从阀瓣下方流入的旋转升降杆阀瓣，其应力按下式计算。 = = = =63.27=84式中 s _ 阀瓣厚度（mm）;C _ 阀瓣厚度附加量（mm）;Q _关闭时阀杆的总轴向力（N）；Q _阀杆与填料间的摩擦力（N）； _阀杆螺纹的升角（）； _许用剪切应力（MP） 合格2.2.7阀杆的设计与计算 通过查机械设计手册，根据设计整体结构的需要设计阀杆各部分的结构和长度，具体尺寸见附图，阀杆实体图如下图：图2.8 阀杆实体图（一）阀杆总轴向力 截止阀中阀杆为升降阀杆，阀杆的总轴向力按升降阀杆的计算式计算，分别对阀门在关闭最终状态和开启瞬时的轴向力进行计算，从而确定阀杆的最大轴向力，在阀门关闭最终状态时，由于阀瓣的平衡式设计，使得阀瓣上，下部均受到介质的作用力。并且阀瓣上部与高压介质接触面积大于下部与介质接触面积，因此在阀门趋于关闭状态下时，阀瓣在介质压力下形成密封状态，当介质总力大小超过所需密封力，且在密封力允许的范围内时，阀杆不需要另行提供密封力即可完成阀门的密封，而当介质总力不足以提供所需密封力时，则由阀杆轴向力来补足。1.介质从阀瓣下方流入时，阀杆最大轴向力在关闭最终时产生，按下式计算：式中 _关闭最终时的阀杆总轴向力（N）;_密封力，即在密封面上形成密封比压所需的轴向力（N）;_关闭时作用在阀瓣上的介质力（N）；_阀杆与填料间的摩擦力（N）;_阀杆螺纹的升角，对于梯形螺纹，可按螺纹直径和螺距查表计算如下：1） = = =2236.7N式中半锥角，（）； 锥形密封面摩擦系数；2）按下式计算： =1286.1N3)按下式计算： = =723.5N 式中阀杆直径（）； 填料层的高度（）；阀杆与填料间的摩擦系数，对聚四氟乙烯填料取.4)按下式计算： = = =式中S螺距（）; _螺纹平均直径（）。所以，介质由阀瓣下方流入时，阀杆最大轴向力在关闭最终时产生。=2236.7+1286.1+723.5=3568.7N2.介质从阀瓣上方流入时，阀杆最大轴向力在开启瞬时产生，按下式计算：式中介质作用于阀杆上的轴向力（N）。按下式计算： = =50.24N所以 =1286.1+723.5-50.24 =1281.8N（二）阀杆力矩对于介质从阀瓣下方流入的情况，阀杆力矩按下式计算：式中_关闭时的阀杆力矩（）； _关闭时的阀杆螺纹摩擦力矩（）； _阀杆与填料间的摩擦力矩（）； _关闭时阀杆头部与阀瓣接触面间的摩擦力矩（）。（1）其中按下式计算：式中_关闭时阀杆螺纹的摩擦半径（）。= = =11.31所以= = =1.34所以 = =4782.1N（2）按下式计算： = =3610.2（3）按下式计算： =173.2所以 4782.1+3610.2+173.2 =8565.5（三）阀杆强度当介质从阀瓣下方流入时，最大载荷在关闭最终，这时阀杆受压，当介质从阀瓣上方流入时，最大载荷在开启最初，这时阀杆受拉。1.拉压应力按式校核：式中阀杆所受的拉压应力（）；_阀杆总轴向力（N）；F_阀杆的最小截面积，一般为螺纹根部或退刀槽的面积（）F=3.14=3.14=211.1；_材料的许用拉或压应力（）=所以 = =16.92.扭转剪切应力校核扭转剪切应力按下式计算：式中 _阀杆所受的扭转剪切应力（）；_计算截面处的力矩（）；_计算截面的抗扭断面系数（），对于圆形截面；_材料的许用扭转剪切应力（），。所以3.合成应力校核合成应力按下式校核： 符合许用要求。式中阀杆所受的合成应力（）； 材料的许用合成应力（）；注意：上式中的和应取同一截面上的值。2.3截止阀的密封设计 阀门的密封是阀门的最重要的指标之一，仪表管路用阀大多采用接触型密封。既可依靠两结合面紧密贴合，并在密封面形成具有阻止或限制介质通过的能力。2.3.1阀盖与阀体间的密封 垫片是用来充填两个结合面（如阀体和阀盖之间的密封面）间所有凹凸不平处，以防止介质从结合面间泄露。1.对垫片的要求垫片材料在工作温度下具有一定的弹性和塑性以及足够的强度，以保证密封。同时要具有良好的耐腐蚀性。2.垫片材料的种类和选择 垫片可分为软质和硬质两种，软质一般为非金属材料，如硬纸板，橡胶，石棉橡胶板，聚四氟乙烯等。硬质一般为金属材料或者金属包石棉，金属与石棉缠绕的等。垫片的形状哟很多，有扁平的，圆形的，椭圆形的，齿形的，透镜式的以及其他特殊形状的。 金属垫片的材料一般用08，10，20优质碳素钢和1Cr13,1Cr18Ni9不锈钢，加工精度和表面光洁度要求较高，适用于高温高压阀门。非金属垫片材料一般塑性较好，用不大的压力就能达到密封。适用于低温低压阀门。阀盖与阀体密封副承受高压介质作用，单位面积上受力大，工作条件恶劣，在具有腐蚀性的介质中工作必须给予可靠的密封，杜绝泄露。鉴于本次毕业设计的要求本设计采用20号优质碳素钢垫片密封。2.3.2阀杆填料处密封 在阀门上，填料是用来充填阀盖填料室空间，以防止介质经由阀杆和阀盖填料室空间泄露。1.对填料的要求（1）耐腐蚀性好，填料与介质接触，必须能耐介质的腐蚀。（2）密封性好，填料在介质及工作温度的作用下不泄露。（3）摩擦系数小，以减小阀杆与填料间的摩擦力矩。2.填料的种类 填料可分为软质填料及硬质填料两种：（1)软质填料：是由植物系，即大麻，亚麻，棉，黄麻等，或由矿物质，即石棉纤维，或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等编织的线绳，也有压成的成型的填料，以及近年来新发展的柔性石墨填料材料。植物质填料较便宜，常用于100摄氏度以下的低压阀门；矿物质填料可用于450500摄氏度的阀门。近年来使用橡胶O型圈做填料的结构在逐步推广，但介质温度一般限制在60摄氏度以下。高温高压阀门上的填料也有采用纯石棉加片状石墨粉压紧而成的。（2）硬质填料：即有金属或金属与石棉，石墨混合而成的填料以及聚四氟乙烯压合而成型的填料，金属填料使用较少。 该处密封性质，它要求填料产生足够大的内向力。以产生所要求的比压来达到密封。同时还要尽可能小的动摩擦系数，自润滑性和良好的耐摩性。这个地方密封性能的好坏，将直接的影响它上面零件的使用寿命和操作人员的安全。阀杆填料处多用盘跟密封。按操作形式又可分为：a.机械式密封 这种密封形式适用于压力不太高的场合。它的原理是完全依靠阀门的机械压力使填料产生一定径向力，从而形成密封所需的必要的比压来达到密封。这种结构对填料施加的力与介质的压力成倍递增。b.半机械式密封 我们国家的CQ形井口所用到的阀门就是采用的这种密封结构，其作用原理是主要依靠阀帽施加的机械密封力密封，于此同时也借助于介质压力产生的自密封。自密封力与介质压力成正比关系，压力越高，在填料的允许限度内，密封性能就越好。c.自动式填料函结构 我们国家自行设计制造的KQ-700,KQ-1000就是采用了这种结构。这种密封有A,B之分。 这种密封的原理是在高压时介质进入填料下部，将B型圈向上顶，通过中间隔环，紧紧压在A型圈上产生一径向密封力，这个力与介质压力成正比，从而达到自密封效果。在压力低时，依靠阀门直径密封圈内外径，填料函内外径之间存在一定的过盈量而产生密封力，来达到密封的效果。 二次密封装置时针对阀门填料易损件在使用中可能发生泄漏而设计的。一旦发生泄漏。对一般的中高压阀可通过旋紧阀帽加以控制。但是对于高压或者超高压阀门，封住泄漏靠旋紧阀帽需要相当大的力，显然零件强度和结构式不允许这样做的。 为了在高压工作状态下能有效地防止填料泄漏现象的发生而采取了填料函的二次密封装置，其具体形式见论文附图。该装置为一空心螺塞，上紧在阀盖上，其通道连通填料函的隔环处。当泄漏发生时。卸下螺帽，把一个专用工具连接在空心螺塞上，向里面注入塑料密封膏或者是密封油脂，直至泄漏停止。综合机械式密封，半机械式密封，自动式填料函结构的特点及本次毕业设计的特点采用半机械式密封。 3 截止阀的检验3.1截止阀的压力试验压力试验室阀门最基本的试验。每台阀门出厂前均应进行压力试验。目前国内有关阀门的标准有GB4981通用阀门压力试验和ZBJ16006阀门的试验与检验。GB4981是参照国际标准ISO5208工业用阀门的压力试订的，ZBJ16006是参照美国石油学会标准API598阀门检验和试验制订的1.阀门的壳体试验阀门的壳体试验是对阀门和阀盖等联结而成的整个阀门外壳进行的压力试验。其目的是检验阀体和阀盖的致密性及包括阀体与阀盖联结出在内的整个壳体的耐压能力。阀门在出厂前都必须经过壳体试验之前，不允许对阀门喷漆或进行其他防锈措施。但是允许进行曲密封作用的化学防锈处理及给衬里阀门衬里。在实验过程中，不得对阀门施加影响实验结果的外力。在此过程中应该保证压力维持不便。用液体做实验时，应该尽量不要让阀门腔体内有气体。在保证时间达到后，壳体包括填料函及阀体与阀盖连接处不得发生泄漏或引起结构的损伤。壳体实验的方法和步骤：（1）阀体在装配前和才有树，采油井口装置在出厂前，要以试验压力进行液比强度试验，以检验阀体和整套产品的设计结构，材料和工艺有否缺陷;(2)阀门，套管头，油管头和采油树在出厂前密封试验，以检测是否有渗漏现象；（3）液压试验介质为水；压力有零升至试验压力，稳压时间为不小于3分钟，将压力降到零，第二次将压力升至试验压力，稳压时间不小于3分钟，然后再将压力降至零。在两次稳压或升压期间，不发生渗漏现象，即判为合格。2.阀门的上密封试验 上密封试验室检查阀杆与阀盖密封副性能的试验。上密封试验的方法和步骤如下：封闭密封进口和出口，放松填料压盖，阀门处于全开状态，使上密封关闭，给体腔充满试验介质，并逐渐加压到规定的试验压力，然后检查上密封性能。 这项试验可在壳体试验之前进行。 查阀门设计手册表7-28上密封试验 API1598-1982本毕业设计的上密封试验的试验温度为小于52摄氏度；试验介质为：空气，惰性气体，煤油，水或年度不大于水的非腐蚀性液体，在此本次毕业设计我同样选择水作为试验介质。试验压力也爲Psi；试验最短持续时间15s;不允许泄漏，无明显可见的额点滴或外表面潮湿现象。3.2截止阀的安装使用和维护保养截止阀安装和使用：1.安装必须核对截止阀上的标志，合格证是否符合使用要求。2.检查截止阀的内腔和密封面，不允许有污物附着。3.检查连接螺栓是否均匀拧紧。4.检查填料是否压紧，应保证填料的密封性，但不妨碍阀杆的升降。5.截止阀应根据使用要求进行安装，但必须注意检修和操作时的方便。6.截止阀在使用中要求将阀门全开或全闭，不允许