三通球阀在水隔离矿浆泵浆液输送系统中的设计和应用

在使用水隔离矿浆泵进行浆液输送的系统中,为了节省铺设外管线的投资，常常设计成2台水隔离矿浆泵共用一条输送浆液管道(设备配置为一台泵运行， 另一台泵备用)。在这种情况下,为了保证泵与管道的正确连接， 采用2个截止阀进行过渡切换。但是当截止阀公称直径超过150mm时，手动开启力矩较大。截止阀在浆液的冲刷下， 密封部位磨损较快,导致阀门关闭时内漏，进口阀门报废。因此， 设计了三通球阀， 代替原输送管道中的2台截止阀。

    进口三通球阀的左侧有浆液流过时，球体在浆液的推动下向右滚动， 直至与右侧阀座接触。此时， 球体与阀座将封闭右侧管路，使浆液只能从左侧进入， 从中间管道流出。如果需要换向， 只将左侧水隔离矿浆泵停止运行， 启动右侧泵，就可使球体滚向左侧．并与左侧阀座接触， 从而达到浆体从右侧进入， 从中间管道流出， 实现泵与管道的切换， 即可代替原进口截止阀的截止作用。浆液流过三通球阀时， 球体离开过流断面， 受冲刷的部位很小。其过流部件只有阀座， 园而流阻很小。为了能顺利实现浆液换向， 在三通球阀的两侧各配备个小通径的卸荷阀(通径为50ram)。在浆液需要换向时，打开球体对面的卸荷阀，降低该处的压力， 以保证球体向低压侧滚动，并使其与低压侧阀座紧密接触。反之．打开另一侧的卸荷阀，球体同样会向开启卸荷阀侧滚动。卸荷阀在三通球阀换向时起辅助作用， 在浆液正常流通时， 始终处于全关闭状态。

     三通球阀采用对夹式结构， 其阀体为焊接结构。该阀结构紧凑． 阀体壁厚均匀。阀门生产周期短， 费用低且安装方便。这种结构的阀体与其他类型的阀门相比． 对~rq-及设计尺寸的精度要求相对较低。其阀体强度计算可按薄

壁圆筒计算公式确定。s + c式中 — — 考虑腐蚀裕量后阀体的壁厚，mm— — 阀体中腔最大内径，mm一设计压力，取公称压力PN，MPa

[ L]—— 材料的许用拉应力，MPa

c— — 附加裕量，mm

阀体壁厚的计算除了考虑强度之外， 还应考虑其刚度及耐磨性， 所以其最小壁厚≥6ram较合适。

     球体是易损件． 延长其使用寿命是其结构设计的主要目的。目前浮动球阀使用越来越广泛， 因为浮动球体在工作中不断自行改变与阀座的接触位置， 使其磨损均匀， 具有不用导向就能自动回落原位置的能力， 扩大了使用范围， 延长了使用寿命。浮动球阀的球体有实心钢球、空心钢球和橡胶钢芯球等多种形式。对于水隔离矿浆泵输送系统而言， 园目前其工作压力都在2．5MPa以下， 采用橡胶钢芯球比纯钢球耐磨性能好。使用寿命长，密封更可靠。为了防止球体表面的磨损，其密封比压应满足qM<q

式中 qM— — 保证密封所需的比压，MPa

c— — 密封面材料常数

— — 密封面材料已选定时考虑介质压

力对比压值的影响系数

— — 介质的工作压力，MPa

bM— — 密封面的宽度，m

口— — 实际比压，MPa

[q]— — 密封面材料的许用比压

对于中等硬度橡胶

4十6PN

    实际比压由阀座实际接触面积及所受介质压力所确定。密封面材料的许用比压按阀座与球体中较软材料计算， 即按中等硬度的橡胶选取，通常为5MPa。球体的橡胶厚度取20-25mm，橡胶层薄的球体易磨损破坏，橡胶层厚的球体易变形， 易从阀座孔挤出。制作球体时，橡胶与钢芯结合处不能有油污。目前使用的橡胶为丁腈橡胶。硬度为AB5～ 90， 钢芯为铸铁， 规格有~lNlmm、l~ 0irgn、~250mm 和e~31Xlrren等。这种球体在2．5MPa下运行很少出现脱皮及裂开等现象。压力超过2．5MPa，橡胶层应改为聚氪酯。3．3 阀座的硬度、强度和耐腐蚀性。常用材料为40Cr，毛坯为锻件， 机加后的过流断面采用高濒淬

火．其淬火深度2～ 4mm． 表面硬度为HRC50～55。阎座孔与阀门通径相同， 可取0．9DN， 其密封面宽度由密封比压决定。

        经过几年的生产运行证明，三通球阀具有结构简单， 易损件少， 密封可靠，无内漏，耐磨性强，使用寿命长， 换向省力， 动作可靠，制造容易及成本低等特点。该阀适用于浆体管道输送系统， 特别是输送含有2ram 以下颗粒介质的系统。