REXROTH減壓閥在苛刻的工況中設(shè)計(jì)要注意哪些事項(xiàng)

REXROTH減壓閥控制是自動(dòng)化控制在I業(yè)里的終端控制元件，氣動(dòng)球閥調(diào)節(jié)流動(dòng)的流體 (介質(zhì)) , 以補(bǔ)償負(fù)載流動(dòng)并使得被控制的過程盡可能地靠近需要的設(shè)定

點(diǎn)，基于其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里的重要性,使得氣動(dòng)球閥的設(shè)計(jì)及制造尤為重要,特別是某些嚴(yán)格苛刻的工況，如高溫、高壓差、高流速、氣蝕等,將從材料、結(jié)

構(gòu)、制造等方面加以論述。

一、力士樂減壓閥材料的選擇:

1、金屬材料;材料是至關(guān)重要的因素,如材料的性能、蠕變、熱膨脹率、抗氧化性、耐磨性、熱擦傷性及熱處理溫度等,這些是首先應(yīng)注意的事項(xiàng)。在高溫狀

況下,蠕變和斷裂是材料破壞的主要因素,特別是碳素鋼,當(dāng)長(zhǎng)期暴露在425°C以上時(shí),鋼中的碳化相可能轉(zhuǎn)變?yōu)槭?而對(duì)于奧氏體不銹鋼只有當(dāng)含碳量過0.4%

時(shí),可以用于528*C以上。因此,在高溫下使用時(shí),應(yīng)分別計(jì)算閥體材料的抗拉強(qiáng)度、蠕變、高溫時(shí)效等參數(shù)。而對(duì)于閥內(nèi)件的設(shè)計(jì),還應(yīng)該附加考慮材料在高溫

的硬度、 配合部件的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)向部件的熱硬度差、 彈性變形、塑性變形等。在設(shè)計(jì)中,應(yīng)給予相應(yīng)的安全系數(shù)和系數(shù),以確保避免在多因素下所產(chǎn)生的破壞。

|并要熟悉高溫下材料的蠕變率,以選取合適的應(yīng)力.使材料的蠕變?cè)谡Ｊ褂脡勖秶鷥?nèi)不擴(kuò)展至斷裂或允許其產(chǎn)生微變形而不影響導(dǎo)向零件的正常使用。

REXROTH減壓閥為避免氣動(dòng)球閥內(nèi)件(閥芯、閥座)表面的磨損、沖蝕及氣蝕,高溫情況下要考慮材料的熱硬度,防止金屬硬度變化。在高壓差下，流體的大部

分能量集中于閥內(nèi)件進(jìn)行釋放,對(duì)閥門內(nèi)件有負(fù)載的可能,而高溫下,大部分材料的機(jī)械性能變差，材料變軟,大大影響了閥內(nèi)件的使用壽命。因此,應(yīng)正確選擇合

適的材料,延長(zhǎng)閥門的使用壽命。另外,還要考慮高溫時(shí)效對(duì)材料物理性能的影響,如韌性和晶間腐蝕的變化。當(dāng)使用溫度達(dá)到或過熱處理溫度時(shí),閥內(nèi)件會(huì)產(chǎn)生退

火,硬度降低等問題,為防止材料硬度發(fā)生變化,高溫度極限的選擇必須在一 個(gè)安全的范圍內(nèi)。而相同的介質(zhì),在高溫狀況下,其分子的活動(dòng)性相對(duì)活躍,某些具有

- 般腐蝕性的介質(zhì)可能對(duì)閥體及閥內(nèi)件金屬材質(zhì)帶來嚴(yán)重的腐蝕破壞,介質(zhì)以高速的離子狀態(tài)滲入金屬內(nèi)部,使材料的特性發(fā)生改變,如熱膨脹性、晶間腐蝕等,因

此,對(duì)材料的選擇, 除了之外,還應(yīng)考慮多因素下所產(chǎn)生的失效性。

REXROTH減壓閥高壓差、高流速情況下,即使溫度是常溫,也應(yīng)評(píng)估材料的特性,使材料可以滿足該工況。一般來說 ,常溫下,當(dāng)壓差過15bar時(shí),應(yīng)將閥芯、

閥座的材料由316調(diào)整為司太立合金堆焊或更高要求的合金,對(duì)于弱腐蝕性的介質(zhì),可選用420QT (淬火+回火)、440QT等。 高壓差、高流速會(huì)帶來嚴(yán)重的沖蝕或

氣蝕，這對(duì)閥內(nèi)件材料的傷害非常大,因此,對(duì)閥體及閥內(nèi)件的材料要求非常高,對(duì)于閥芯應(yīng)考慮使用不銹鋼表面滲氮( HRC70 )處理,使之具有較強(qiáng)的耐沖蝕性,

提高閥門流量的精度和使用壽命。高溫下材料的抗氧化能力，也是一個(gè)非常 重要的參數(shù)。在溫度循環(huán)變化中,所選用的材料應(yīng)避免發(fā)生材料表面重復(fù)氧化，產(chǎn)生氧化

|皮等問題。-般情況下,奧氏體不銹鋼系、硬質(zhì)合金系及特種合金系的材料有較的高溫穩(wěn)定性，可根據(jù)不同的高溫工況選用合適的材料。

2、非金屬材料

減壓閥-般的非金屬材料無法承受高溫( 300°C以上) , 但柔性石墨可以承受700°C以上的高溫,因此高溫工況下,無論是靜密封還是動(dòng)密封, -般可

以選取柔性石墨或復(fù)合材料,但應(yīng)注意摩擦系數(shù)會(huì)增大。

二、 氣動(dòng)球閥零部件的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱系數(shù)的選擇:

REXROTH減壓閥設(shè)計(jì)中,必須仔細(xì)考慮不同零部件的熱膨脹對(duì)閥內(nèi)件動(dòng)作的影響。當(dāng)高溫介質(zhì)流過閥門時(shí)，由于閥體的線膨脹系數(shù)往往小于閥座的線膨脹系數(shù)，

|所以閥體限制了閥座的徑向膨脹,閥座只能向內(nèi)徑膨脹,使得在高溫下,閥芯與閥座的工作間隙小于常溫下標(biāo)準(zhǔn)閥i ]設(shè)計(jì)的間隙,造成閥內(nèi)件卡死。閥芯與導(dǎo)向套也

|會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。因此,閥[ ]在高溫下使用時(shí),常溫下標(biāo)準(zhǔn)閥門的設(shè)計(jì)間隙(包括閥芯、閥座間;導(dǎo)向套、閥桿間)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加,這樣使其在高溫下工作也不會(huì)

發(fā)生卡死現(xiàn)象。因此間隙的設(shè)計(jì)顯得非常重要,因材料,尺寸及溫度差等參數(shù)的確認(rèn)對(duì)設(shè)計(jì)人員非常重要，目前,可從《鍋爐及壓力容器規(guī)范材料D篇性能》中得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

REXROTH減壓閥對(duì)泄漏量要求較高的場(chǎng)合下閥體和閥座盡量采用相同的合金鋼制造,并采用單座或籠式結(jié)構(gòu)，盡量避免采用雙座閥結(jié)構(gòu),還要在密封面進(jìn)行硬化

處理,以免高溫下閥門泄露量大幅度增加。另外還應(yīng)考慮閥體、閥蓋及連接件承受由于高溫帶來的附加載荷造成的破壞。

減壓閥溫度的循環(huán)變化會(huì)使閥座和導(dǎo)向套松動(dòng),因此必須采用密封焊和搭接焊來防松或壓緊結(jié)構(gòu)。閥座墊片的密封是在密封力大于墊片的屈服極限才能

夠獲得,而在高溫、高壓及熱循環(huán)工況下,密封材料發(fā)生蠕變而產(chǎn)生滲漏,可采用整體閥座,由閥體上直接制成閥座并使之硬化。對(duì)于大口徑閥門,可在閥體上焊接

|閥座,去除墊片來避免不必要的泄漏。根據(jù)介質(zhì)的溫度高低,還要考慮填料函中填料可承受的溫度及執(zhí)行機(jī)構(gòu)可承受的溫度。

REXROTH減壓閥填料函結(jié)構(gòu)和使用溫度之間的關(guān)系:

三、減壓閥高溫高壓差周期性變化工況下密封結(jié)構(gòu):

用于減壓閥周期性變化的閥座密封面結(jié)構(gòu)可采用自對(duì)中契狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)用于零件膨脹造成密封線不圓及閥座的磨損，有自動(dòng)對(duì)中和補(bǔ)償作用。在高溫

高壓差且溫度循環(huán)變化的情況下可有良的密封效果,其密封是依靠柔性閥座密封部位的彈性變形實(shí)現(xiàn)的