调节阀弹簧

　　调节阀弹簧
　　
　　上海申弘阀门有限公司
　　
　　弹簧是很多调节阀的主要部件，因此其合适的选择就显得尤为重要，一般来说，调节阀的范围选择有几个重要因素需要考虑，如稳定性和输出力这两个方面，但是除这两点之外，还需要考虑调节阀弹簧能适用的特殊情况以及综合其他众多因素考虑，以下是详细情况。阀门弹簧是指用于各类阀门上的弹簧，阀门弹簧在阀门中决定开启压力、阀瓣的行程以及在关闭状态下密封的稳定性。上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀,蒸汽减压阀,先导式减压阀,空气减压阀,氮气减压阀,水用减压阀,自力式减压阀,比例减压阀)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。阀门弹簧阀门中的弹簧决定着许多止回阀、安全阀、保险阀和其它各种阀门的正常运行,弹簧决定开启压力、阀瓣的行程以及在关闭状态下密封的稳定性。选用的GB/T24588-2009不锈钢弹簧钢丝、高温弹簧合金线、油淬火回火合金弹簧钢丝50CrVA、55CrSiA、60Si2MnA、琴钢丝、T9A等，以严格保证弹簧良好的耐高温、寿命、稳定性、耐腐蚀性能等要求。阀门弹簧在阀门中决定开启压力、阀瓣的行程以及在关闭状态下密封的稳定性，如果这些弹簧出了问题，那整个阀门就很难在正常的运作。那我们就来总结下阀门弹簧失效的原因，那样大家在以后的操作中也可注意以及避免。
　　
　　我们平时阀门弹簧频繁失效的原因总结如下：
　　
　　1、高压力----弹簧所承受荷载按外力作用的形式可分为静载荷、冲击载荷、震动载荷，大多数弹簧失效的原因是由于大的变形以及高负荷引起的高应力造成的。高应力只适用于静负荷弹簧，低应力的疲劳寿命较长。
　　
　　2.氢脆---弹簧在电镀或酸洗后，若没有进行适当的氢处理，将引起弹簧钢因变脆而失效，但是有色金属的阀门弹簧却不受此影响。在电镀溶液中，用于水分子的电解，总是或多或少的存在一定数量的氢离子，氢离子一部分形成氢气溢出，一部分以氢原子的状态渗入镀层和金属体中，使金属本体和镀层的韧性下降而变脆，这就是氢脆。所以应在电镀或酸洗后烘箱或电阻炉内去氢处理，根据弹簧的大小和镀层的厚度确定温和和时间，一般正常的温度选择在150-250摄氏度之间，保温时间0.5-5小时之间。
　　
　　3．剧烈弯曲和缺口----拉伸、扭曲和平板弹簧产生的急弯，平板弹簧的缺口或划痕可引起很高的应力集中，造成失效，因此，弯曲半径应尽可能大，并避免打印记。
　　
　　4.疲劳----弹簧重复变形，特别是大于106次循环时，即使是中等应力，也可能引起疲劳破坏。操作条件苛刻时，应该要使用低应力。应提高弹簧的抗疲劳度，在合理的选材情况下，喷丸强化不但使弹簧获得光洁的表面，而且还能提高弹簧的抗疲劳度，延长弹簧的使用寿命，能缓解甚至阻止表面的脱碳、小坑、压痕、裂纹等缺陷。喷丸能使表面发生微小的塑性变性，所产生的残余应力能部分的抵消弹簧在以后反复载荷时所产生的拉应力，而拉应力正是裂纹产生的根源。
　　
　　调节阀弹簧
　　
　　稳定性：如果从这一方面来考虑弹簧，那么其重要的便是硬度，越硬越好，因为这样的弹簧能够克服摩擦力、克服轻微震荡，并且阀芯还能自如的进行往返运动。
　　
　　输出力：上海申弘阀门有限公司表示，从这一方面考虑，软弹簧，即弹簧范围比较小的情况下其输出力会比较小，这是从执行机构的整体输出力上来考虑的。
　　
　　特殊情况：对于大口径、大压差、有颗粒等特殊环境下，弹簧范围的选定就需要经过详细而科学的计算来确定。
　　
　　综合性能：这主要是要将以上的稳定性和输出力像结合来考虑的。
　　
　　YBT5136-1993阀门用铬钒弹簧钢丝.
　　
　　GB/T1239.2-2009冷卷圆柱螺旋弹簧技术条件
　　
　　GB/T18983-2003油淬火回火弹簧钢丝
　　
　　JB/T10802-2007弹簧喷丸强化
　　
　　JB/T6655-1993耐高温弹簧技术条件
　　
　　一、“标准弹簧范围”的错误说法应予纠正
　　
　　弹簧是气动调节阀的主要零件。弹簧范围是指一台调节阀在静态启动时的膜室压力到走*行程时的膜室压力，字母用Pr表示。如Pr为20～100KPa，表示这台调节阀静态启动时膜室压力是20KPa，关闭时的膜室压力是100KPa。常用的弹簧范围有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa?由于气动仪表的标准信号是20～100KPa，因此传统的调节阀理论把与气动仪表标准信号一致的弹簧范围（20～100KPa）定义成标准弹簧范围。调节阀厂家按20～100KPa作为标准来出厂，这是十分错误的。
　　
　　为了保证调节阀正常关闭和启动，就必须用执行机构的输出力克服压差对阀芯产生的不平衡力，我们知道对气闭阀膜室信号压力首先保证阀的关闭到位，然后再继续增加的这部分力，才把阀芯压紧在阀座上克服压差把阀芯顶开。我们又知道，不带定位器调节阀的大信号压力是100KPa，它所对应的20～100KPa的弹簧范围只能保证阀芯走到位，再也没有一个克服压差的力量，阀门工作时必然关不严造成内漏。为此，就必须调整或改变弹簧范围，但是，把它说成“标准弹簧范围”就出问题了，因为是标准就不能改动。如果我们坚持标准，按“标准弹簧范围”来调整，那么，它又怎么能投用呢?在现实中，却有许多使用厂家和安装公司；都坚持按“标准弹簧范围”20～100KPa来调整和验收调节阀，又确实发生阀门关不严的问题。错误的根源就在此。
　　
　　正确的提法应该是“设计弹簧范围”，是我们设计生产弹簧的零件参数。工作时根据气开气闭还要作出相应的调整，我们称为工作弹簧范围。仍以上述为例，设计弹范围20～100KPa，对气闭阀我们可以将工作弹簧范围调到10～90KPa，这样就有10KPa，作用在膜室的有效面积Ae上；又如气开阀，有气打开，无气时阀关闭，此时克服压差靠的是弹簧的预紧力。为了克服更大的压差，需调紧预紧力，还需带定位器，若定位器气源为140KPa，我们可以将设计弹簧范围20～100KPa调紧到50～130KPa，此时输出力为50Kpa×Ae。如果把20～100KPa作为标准弹簧固定的话，就只有20Kpa×Ae，带定位器也失去作用。由此可见，气开阀带定位器也必须调高弹簧范围的起点压力才能提高执行机构的输出力。
　　
　　对不带定位器的场合，气闭阀我们还可以设计20～80KPa，这样不带定位器仍有20KPa.Ae的输出力。所以弹簧范围应根据气开气闭、带定位器与否、压差产生的不平衡力作用的方向，三者结合起来才能设计出相适应的弹簧。为什么国外设计的弹簧很多，高达十几种，就是此道理。由此可见，标准弹簧范围的提法是错误的，它让人们在“标准”二字上而不能改动，误导人们死套20～100KPa来调校，结果造成无输出力或输出力不够。正确的提法应是：将“标准弹簧范围”提法取消，改为“设计弹簧范围”。其中20～100KPa的弹簧范围称为常用弹簧范围。
　　
　　二、弹簧范围的选择
　　
　　弹簧范围的选择主要从调节阀的稳定性、输出力两方面考虑。
　　
　　1)调节阀的稳定性上选择
　　
　　从调节阀的稳定性上选择，弹簧应该是越硬越好，如选用40～200KPa、60～180KPa的弹簧，它不仅克服轻微振荡、克服摩擦力，而且能使阀芯住复运动自如。
　　
　　2)从输出力上选择
　　
　　由于执行机构的输出力是执行机构总的合力减去弹簧的张力、摩擦力、弹簧越软，其输出力就越大。所以，从输出力上考虑应该选择软弹簧（即小的弹簧范围）。
　　
　　3)从综合性能上选定弹簧范围
　　
　　若从稳定性上选择，要选用弹簧范围大的硬弹簧；若从输出力来看，又应该选用弹簧范围小的软弹簧，两者互为矛盾，因此应予以综合考虑。在满足输出力的情况下，尽量选用范围大的硬弹簧。笔者建议，对薄膜调节阀充分利用定位器250KPa的气源，选用60～180KPa的弹簧。它对气开阀有60KPa的输出力，对气闭阀有250－180＝70KPa的输出力，其弹簧范围Pr为180－60＝120KPa。再看传统的20～100KPa的弹簧配140KPa的气源时的输出力；气开阀为20KPa，气闭阀与140－100＝40KPa，其弹簧范围Pr＝100－20＝80KPa。由此不难看出，无论从输出力、刚度上讲，我们建议选择60～180KPa的弹簧范围远远优越于常规弹簧范围。
　　
　　4)特殊情况弹簧范围的选择
　　
　　若遇大口径、大压差、含颗粒等场合时，其弹簧范围的选定通过详细计算来满足。与本文相关的论文有：中国阀门产值递增