阀门设计

一、设计基本参数：

1、设计名称：截止阀阀体

2、执行标准：《中华人民共和国城镇建设行业标准CJ274-2008》（下简称《行业标准》）

《成都伦慈仪表有限公司企业标准Q/72538138-1.4-2910》（下简称《企业标准》）

《法兰标准JB/T79.2-1944》（下简称《法兰标准》）

《阀门设计手册》1992.12（下简称《手册》）

3、技术参数：①、公称尺寸DN：200mm

②、公称压力PN：4.0MPa

③、适用温度范围：-20℃≤T≤60℃

④、介质化学性能：天然气、人工煤气、液化石油气等。

4、阀门结构：①、阀体结构：三通式

②、中法兰结构：凹面密封法兰

二、阀体结构设计过程：

1、阀体材料的选择

阀体的材料要有足够的耐腐蚀性，要有可靠的强度和刚度。

由设计参数：公称尺寸DN：200mm 公称压力PN：4.0Mpa

查表2-8钢制截止阀的设计标准及适用范围及表2-9钢制截止阀的结构型式《手册》

可选的阀门类别有：①150.300磅级法兰式铸钢阀门JPI-7S-46

②法兰和对焊端钢制阀门ANSI B16.34

③法兰和对焊端钢制截止阀和截止止回阀BS 1837

④通用制截止阀、截止止回阀和升降式止回阀BS 5160

查表2-9铁制截止阀的设计标准及适用范围及2-10铁制截止阀的结构型式《手册》

①250磅级铸铁管法兰和法兰连接管件ANSI B16.2

所以其材料可选铸铁和钢。

再由表3-1国产材料的使用温度范围《手册》

可选的材料有球墨铸铁QT350-22 QT400-18 QT400-15… QT900-2

碳素钢WCA WCB WCC…30Mn

合金钢WC6 WC9 C5 …1Cr5Mo

为考虑其经济性和加工性能，此处设计选择用碳素钢作为阀体的材料。

再由表8承压件材料及表9 常用金属材料《行业标准》

不应小于15%

而且其δ

5

所以此设计阀体材料选WCA

2、确定阀体的制造方法

由选择的材料其加工方法为：先将铸造阀体整体成型，然后粗车两个端面，再加工中法

兰及镗阀体密封面

3、确定阀体的结构型式

其结构应简单方，方便加工，并具有较好的强度

以表2-9钢制截止阀的结构型式《手册》

此处设计采用的结构型式为：ANSI B16.34

流道：直通式

阀体与阀盖的连接：法兰连接

连接端：法兰连接

阀瓣座：锥形镶套式

4、阀体流道的确定

由阀体的流道的设计原则

（1）阀体端口必须为圆形，介质流道设计为成流线形，尽可能减小流阻，

（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端口的截面积，

（3）阀座直径不得小于端口直径的90%，

再由表6-6 ANSI B16.34规定的钢制阀门的流道直经《手册》

规定设计数据DN=200mm，

所以查表得此处设计选取流道直径为203mm。

5、阀体长度的确定

由表5法兰连接的调压器的结构长度《行业标准》

设计规定DN200mm PN4.0Mpa，

查表得其长度为568mm。

三、阀体壁厚设计计算过程：

1、由查表法确定阀体的最小厚度

由查表6-241一般工业用钢制截止阀与升降式止回阀的壳体最小壁厚（ANSI B16.34）《手

册》得

阀体设DN200mm PN4.0mm 时，

查得其最小壁厚为11.2mm 。

2、由计算法确定阀体的最小厚度

按塑性材料薄壁阀体厚度公式计算：

[]2.3pDN t C p

σ=+- 式中：设计压力p=4 Mpa ；

设计内径DN= 200mm ；

许用拉应力[]σ=σb /n b 与σs /n s 两者中的较小值。

查表3-15碳素钢铸试样的力学性能（GB12229）

WCA 级的力学性能

σb =415Mpa σs =205Mpa

σb /n b =415/4.25=97.6Mpa

σs /n s =205/2.3=86.9Mpa

=4.15

再查表4-14附加裕量C 值《手册》

C=5mm

所以t=9mm

综上所述，最后圆整后确定实际最小壁厚为12mm 。

四、 阀体连接法兰选取：

由于设计要求其端面法兰以97.2-1994为法兰标准，因此直接查表选取。

由表1 PN4.0Mpa 凹凸面整体铸钢法兰尺寸 (《法兰标准》)

直接选择 DN200的行为端面连接法兰的设计尺寸。

五、 阀体中法兰设计计算过程：

1、确定法兰的结构型式

[]p PDN

C t -=-σ3.2

由设计参数及加工要求确定其法兰型式为：

整体式凹面密封法兰

2、确定法兰尺寸

（1）用“参照法”确定法兰尺寸

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。而对截止阀， 通常取同一压力等级的高一个规格的尺寸。

由表1PN4.0Mpa 凹凸面整体铸钢法兰尺寸《法兰标准》

选择其中DN225的行尺寸为中法兰的设计尺寸。

（2）用计算法确定法兰尺寸

①、垫片材料、型式及尺寸确定

由表4-17垫片性能参数《手册》及图4-22法兰型式《法兰标准》

此处选择设计其密封材料为自紧式垫片合成橡胶（1b 型）。

由表4-18垫片基本密封宽度《手册》

b 0 =b=10mm

D G =260mm

垫片预紧力计算

预紧状态下最小预紧力（公式4-13《手册》）

F G =3.14 D G by

=4082N

操作状态下最小预紧力（公式4-14《手册》）

F P =6.28D

G bmp

= 13062N

宽度校核（公式4-15《手册》）

=4.8<5 ②、螺栓材料、规格及数量的确定

先预计螺栓直经为27mm, 初步布置12颗，

则由表4-19 螺栓的布置得

S=38 Se=28 其最大间

[]Y D A N g b b 28.6min σ=62

=-S