1、低溫截止閥故障
低溫截止閥是一種工作在低溫氣氫或液氫介質(zhì)中,用來接通或切斷管路介質(zhì)的裝置。本文介紹一種用于氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上的低溫截止閥,針對(duì)在使用過程中出現(xiàn)閥門無法動(dòng)作的問題,進(jìn)行了故障分析,通過改進(jìn)結(jié)構(gòu),使閥門正常運(yùn)行于試驗(yàn)系統(tǒng)中�！ �
2、低溫截止閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、技術(shù)參數(shù)
低溫截止閥的技術(shù)參數(shù)如下。
工作介質(zhì)低溫氣氫、液氫
公稱通徑65mm
高使用壓力25MPa
最低使用溫度液氫溫度
驅(qū)動(dòng)方式氣動(dòng)(氣缸雙向通氣)
操作氣源氮?dú)?5±012MPa
連接方式法蘭式
2、低溫截止閥結(jié)構(gòu)
低溫截止閥由閥體、閥瓣、閥桿和汽缸等組成。閥體、閥蓋和閥桿等 均采用不銹鋼,閥瓣采用銅。上下兩段閥桿中間用環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布板 實(shí)現(xiàn)絕熱,法蘭密封面采用鋁墊片,填料使用聚四氟乙烯,汽缸使用雙特密封 ,以減小摩擦力,閥門整體采用聚氨酯發(fā)泡保溫�！�3、低溫截止閥設(shè)計(jì)
1、低溫截止閥材料選用
航天火箭用低溫推進(jìn)劑一般有液氫、液氧和氟等,因此要求閥門材料能 耐低溫、耐腐蝕與低溫介質(zhì)相容并具有比較低的導(dǎo)熱性。目前,運(yùn)用較多的 金屬材料有奧氏體鋼、銅或鋁等,非金屬材料有玻璃鋼、聚四氟乙烯等�！ �
從金相考慮,金屬材料中具有面心立方晶格的奧氏體鋼、銅和鋁在低溫 狀態(tài)下不會(huì)出現(xiàn)低溫脆性,但因鋁及鋁合金的硬度不高,鋁密封面的耐磨、 耐擦傷性能差,所以在低溫閥門中的使用有一定的限制,僅用于低壓和小口 徑閥門中。
低溫閥門用墊片必須在常溫、低溫及溫度變化下具有可靠的密封性和 復(fù)原性,因此一般選擇性能變化小的墊片材料。如浸漬聚四氟乙烯的石棉填 料或成型塑料件填料,而玻璃鋼由于導(dǎo)熱系數(shù)很小,大多用作熱橋元件�！ �
2、低溫截止閥密封結(jié)構(gòu)
在關(guān)閉件設(shè)計(jì)時(shí),閥座采用較硬的材料———不銹鋼,閥瓣采用較軟的 材料———銅,當(dāng)?shù)蜏叵聤W氏體發(fā)生相變時(shí),密封面高低不平,軟材料在操作 力的作用下產(chǎn)生形變而使其與閥座貼合緊密,補(bǔ)償由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力引 起的材料變形,解決了高壓低溫工況下的密封性問題�！ �
3、低溫截止閥絕熱結(jié)構(gòu)
為較好地實(shí)現(xiàn)低溫截止閥的絕熱,將閥蓋設(shè)計(jì)成細(xì)長結(jié)構(gòu),加長熱橋,防 止因填料函部分過冷而使處在填料函部位的閥桿以及閥蓋上部的零件結(jié)霜, 影響使用。采用隔熱墊(材料為環(huán)氧酚醛層壓玻璃鋼布)將閥桿分為上、下 兩部分,減小熱流,實(shí)現(xiàn)絕熱。閥門整體采用外絕熱形式,使用聚氨脂發(fā)泡保 溫,保層厚200mm�！ �
4、低溫截止閥故障分析
低溫截止閥應(yīng)用于試驗(yàn)系統(tǒng)后,出現(xiàn)了無法動(dòng)作的故障。在對(duì)該閥解體 后發(fā)現(xiàn),閥桿與閥蓋出現(xiàn)了咬合,閥桿表面的中心線對(duì)稱位置處有兩處較深 的劃痕,與之相配的閥蓋下法蘭相應(yīng)位置上也有兩處劃痕。經(jīng)過分析,引起 故障的原因有兩方面。
(1)低溫截止閥存儲(chǔ)期
閥門存放期間水平放置并處于開啟狀態(tài),閥桿與閥瓣形成懸臂梁結(jié)構(gòu), 懸臂長147mm,懸臂重418kg。由于重力作用引起下閥桿彎曲,使得下閥桿和 閥蓋法蘭孔同軸度偏差增大。原設(shè)計(jì)中同軸度最大偏差為0.1mm,拆除后實(shí) 測(cè)同軸度偏差約為0.4mm。由于兩零件材料均為OCr18Ni9不銹鋼,低溫下無 法進(jìn)行潤滑,動(dòng)作時(shí)由于同軸度偏差大產(chǎn)生咬合現(xiàn)象�！ �
(2)低溫截止閥加工期
經(jīng)檢查,閥蓋上的銷釘槽沒有按圖紙加工(圖1)。將圖紙中的方形槽加 工成圓弧形槽,影響了銷釘和銷釘槽的正常配合,下閥桿承受側(cè)向力,從而導(dǎo) 致下閥桿和閥蓋產(chǎn)生干涉。
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