2.0C全启式安全阀设计计算书(6.0)

2.0寸卫生级全启式安全计算书

根据《实用阀门设计手册》（陆培文主编，机械工业出版社出版，2006年1月第1版）所列安全阀的通用计算项目如下（表5-39）及安全阀专用计算项目：

通用及专用计算项目：

1.阀体厚度计算

2．阀盖厚度

3．阀座密封面面上计算比压

4．弹簧理论计算

5．安全流道直径计算

6．安全阀额定排量计算

本阀门阀体材质采用316L,阀盖采用304，快装卡箍采用304，因阀门设计手册上没有相应的材质，故采用相近的1Cr18Ni9Ti材质进行验算。

一．阀体厚度计算（表5-168，第1014页）

阀体厚度S’B=(P*Dn)/(2.3*［σL］-P)+C;

其中：P为公称压力,安全阀设计公称压力：0.7Mpa,故P=0.7

计算通径Dn=72.9mm

许用应力［σL］查表3-3（第597）,［σL］=92Mpa

设计给定腐蚀余量C为0.5mm

计算给果：S’B=0.846mm

阀体最薄处设计厚度S B：1.65mm

S’B< S B=1.65mm

故阀体厚度设计合理。

二．阀盖厚度

因本安全阀采用的是卡箍连接，其阀盖等同于快装盲板，依据DIN 32675-2009标准，对于快装接头使用工作压力之规定：

Rohraußendurchmesser von 6,35 mm bis 42,4 mm: 2,5 MPa (25 bar);

Rohraußendurchmesser von 48,3 mm bis 76,2 mm: 1,6 MPa (16 bar);

Rohraußendurchmesser von 85,0 mm bis 219,1 mm: 1,0 MPa (10 bar).

本安全阀连接采用85口径的快装卡盘（106），依据以上所引用标准要求，工作压力为1.0Mpa，故符合设计要求。

三．3．阀座密封面面上计算比压（表5-197,第1115页）

介质压力为p时密封面上比压力：q1=D m(p S-p)/4b≥q MF

因设计输入的整定压力p s=0.7Mpa,

依据安全阀密封性能试验的相关规定《实用阀门设计手册》表10-40，安全阀的密封性能试验压力，为整定压力的90%，

故：设备正常工作压力:p=0.63Mpa,

关闭件密封面平均直径：DM=32.16mm(设计给定)

关闭件密封面宽度：

b=1.3mm (设计给定)

M

密封面必需压力: q MF=(0.4+0.6PN)/ 10/

b(表3-13，662页)

M

b=1.3mm(设计给定)

M

PN：取1.0Mpa

计算结果：

q=2.77Mpa

MF

密封面比压力：q1= D m(p S-p)/4b =4.33 Mpa,

验算结果：q1=4.33≥q MF =2.77, 故密封设计合格。

四．弹簧理论计算( <弹簧直接载荷式安全阀弹簧计算>，中国特种设备安全第25卷第11期，第5页。)

本安全阀为全启式安全阀故:

1. 刚度λ=［（P d -P S ）A+0.1P d A 1］/h

=［（0.721-0.7）*811.9+0.1*0.721*3637.9］/8.04

= 34.7N/mm,

取刚度：35N/mm

整定压力：P s =0.7Mpa

排放压力：P d =P s *1.03=0.721Mpa

介质作用面积：A=3.14*(D m 2)/4=3.14*32.162=811.9mm 2

阀瓣开启后受介质作用面积增加部分：A 1=3.14*(D w 2+D m 2)/4=3637 .9mm 2 本全启式安全阀反冲盘外径按:D w =2.0D=61.2;取D w =60mm

密封面中径：Dm=32.16mm,

阀瓣开启高度:h=D/4=32.16/4=8.04mm

钢丝计算直径：d ‘=1.6

］τ/'2［KC P =1.67.377/5.333*1.288*849=6.3mm 故钢丝直径：d=6.0mm

'2P =3.14*Dm 2*P S /4+λh=3.14*32.162*0.7/4+35*8.04=849N

本安全阀采用与密封面中径相同的弹簧中径：即弹簧中径：D2=32 假设弹簧丝径：d=6

弹簧：C=32/6=5.333

弹簧弯曲系数：K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C=1.288

τ［］=0.35σb =0.35*1079=377.7Mpa

2. 弹簧工作圈数：n=(71000*d 4)/(8*D 23λ)=（71000*6.04）/(8*323*35)=10.0

故弹簧工作圈数：n=10圈

3. 弹簧实际刚度：λ=(71000*d 4)/(8*D 23*10)=35.1N/mm.

4.计算弹簧节距：

极限负荷：P’j=(πd3τj)/(8KD2)=( 3.14*6.03*485)/(8*1.288*32)=998N.

工作极限剪应力：τj=0.45σb=1079*0.45=485Mpa.

极限负荷下变型量：F’j= P’j/λ=998/35.1=28.4mm.

单圈极限变形量：f’j= F’j/n=28.4/10=2.84mm.

间距：δ≈f’j，取3.5

节距:t=δ+d=3.5+6.0=9.5.

自由度度：H0=nt+1.5d=104mm.

工作极限负荷下变形量：F j=nδ=10*3.5=35mm.

工作极限负荷：P j=λF j=35.1*35=1228.5N.

最大工作负荷:P2=P2y+λh=(3.14*Dm2p d1)/4+34.5*8.04=625+277=902N.

最大工作负荷下变形量: F2= P2/λ=902/35.1=25.6mm.

最小工作负荷：P1=(3.14*Dm2p d)/4=3.14*32.162*0.7/4=568N

最小工作负荷下变形量：F1= P1/λ=568/35.1=16.2mm

最大工作负荷高度：H2= H0-F2=104-25.6=78.4mm

最小工作负荷高度：H2= H0-F1=104-16.2=87.8mm

弹簧展开长度：L=3.14*D2*n1/cosa=3.14*32*10/0.9958=1009mm

弹簧螺旋角:a=arctan(t/D2)= arctan(9.5/(3.14*32))=5.41

细长比：b=H0/D2=3.25<3.7，故符合使用要求。

安全阀弹簧参数:

规格：υ6.0x32x104,有效圈数：10，总圈数：12，节距：9.5mm，最小变形量：

16.2mm，最小负荷：568N，最大变形量：25.8N,最大负荷:902N,极限变形量：

35mm,极限负荷：1228.5N,刚度：35.1N/mm,螺旋角：5.41度.