Проектирование и материальные инновации шариковых клапанов высокого давления

Структуры традиционных шариковых клапанов высокого давления подвержены таким проблемам, как концентрация напряжения и сбой герметизации при столкновении с средами сверхвысокого давления. Чтобы решить эти проблемы, современные шариковые клапаны высокого давления принимают более научный дизайн структурной оптимизации. Например, в структуре корпуса клапана кованые интегральные клапанные тела используются для замены традиционных лисовых тел с разделением клапанов. Процесс формирования приводит к более высокой плотности и более однородной внутренней структуре материала тела клапана, эффективно повышая прочность и сопротивление давлению корпуса клапана. Между тем, интегральная структура уменьшает точки соединения, избегая рисков утечки, вызванных сварщиками или фланцами. С точки зрения конструкции сферы используется оптимизированная структура сферы, снижая сопротивление, когда жидкость проходит и сводит к минимуму промывание сферы жидкостью. Это не только продлевает срок службы клапана, но и снижает потребление энергии системы. Кроме того, некоторые шариковые клапаны высокого давления включают в себя дизайн сферы точек с несколькими поддержкой. Добавляя опорные структуры для сферы, сила среднего давления на сферу диспергируется, что еще больше повышает стабильность сферы под высоким давлением.

Производительность герметизации является одним из ключевых индикаторов шариковых клапанов высокого давления . Традиционные методы герметизации склонны к таким проблемам, как износ и утечка герметичной поверхности в среде высокого давления. В настоящее время в технологии запечатывания шаровых клапанов были сделаны значительные прорывы. Новая двойная структура широко используется. Эта структура имеет герметизирующие сиденья по обе стороны сферы, образуя двухстороннее уплотнение. Когда клапан закрыт, сиденья с обеих сторон прижимают к сфере одновременно. Даже если одна поверхность герметизации слегка изношена, другая сторона все еще может обеспечить хорошую производительность герметизации, значительно повышая надежность герметизации клапана. Более того, некоторые шариковые клапаны высокого давления принимают саморегивающий конструкцию герметизации, используя среднее давление, чтобы подтолкнуть сиденье, чтобы тесно вписаться в сферу. Чем выше давление, тем лучше эффект герметизации.

Металлические материалы являются основными производственными материалами для шариковых клапанов высокого давления , а их свойства напрямую влияют на прочность клапана и сопротивление давлению. Традиционная углеродная сталь и низкопластная сталь склонны к таким проблемам, как коррозия и усталостные переломы в высокотемпературных условиях высокого , давления и высоко коррозийных сред . Чтобы решить эти проблемы, новые высокопроизводительные металлические материалы широко используются при производстве шариковых клапанов высокого давления . Например, материалы из супер из нержавеющей стали работают превосходно в условиях высокого давления с коррозийными средами из-за их превосходной коррозионной стойкости. Эти материалы добавляются с помощью легирующих элементов, таких как молибден и азот, которые повышают устойчивость материала к ячеек и расщелинам коррозии. Материалы из сплава на основе никеля также стали важным выбором для шариковых клапанов высокого давления . Сплавы на основе никеля обладают хорошей высокотемпературной прочностью, устойчивостью к окислению и коррозионной стойкости, что позволяет им стабильно работать в течение длительных периодов в сложных средах с высокой температурой, высоким давлением и сильной коррозией. В экстремальных условиях труда, таких как глубоководные нефтяные и газовые клапаны, шариковые клапаны высокого давления, изготовленные из никелевых сплавов, могут противостоять огромному давлению воды и коррозии морской воды, обеспечивая надежную работу клапанов. Между тем, процессы плавки металлических материалов постоянно улучшаются. Усовершенствованные процессы, такие как вакуумное плавание и переворачивание электрославов, используются для повышения чистоты и качества металлических материалов, снижения внутренних примесей и дефектов и еще больше улучшить характеристики шариковых клапанов высокого давления.

Применение неметаллических материалов в шаровых клапанах высокого давления также становится все более широко распространенным, в основном используется в компонентах, таких как уплотнения и сиденья клапанов. Традиционные резиновые уплотнительные материалы склонны к старению и деформации в средах высокого давления и высокотемпературной среды, что приводит к разрушению герметизации. Новые неметаллические герметизирующие материалы, такие как политетрафторээтилен (PTFE) и его модифицированные материалы, имеют превосходную коррозионную стойкость, температурную стойкость и самосмазование. Материалы PTFE могут поддерживать стабильную производительность в диапазоне температур от -200 ° C до 260 ° C и иметь хорошую коррозионную устойчивость к большинству химических сред. Заполняя и модифицируя материалы PTFE, такие как добавление арматурных материалов, таких как стеклянные волокна и углеродные волокна, их прочность и износ могут быть улучшены, что делает их более подходящими для требований к уплотнению в условиях высокого давления. Некоторые новые композитные материалы, такие как композиты с углеродным волокном, также применяются при производстве шариковых клапанов высокого давления. Этот материал имеет такие преимущества, как высокая прочность, низкая плотность и устойчивость к коррозии и может использоваться для изготовления легких компонентов клапана, улучшения эксплуатационных характеристик и срока службы клапанов. При проектировании уплотнений также принимается комбинация композитных материалов и металлических материалов для полного использования преимуществ как и повышения производительности и надежности герметизации.