我國核級氣動直通式隔膜閥需從國外進(jìn)口。完成核級氣動直通式隔膜閥國產(chǎn)化的研制，既可節(jié)約大量外匯，又可為備品備件和設(shè)備維修改造帶來方便。本文主要講述常閉式結(jié)構(gòu)的氣動隔膜閥。

2、工作原理

1. 閥體2. 隔膜3. 閥瓣4. 閥蓋5. 閥桿6. 下襯套  7. 支架8. 鞍形夾9. 調(diào)節(jié)螺桿10. 上襯套11. 氣缸  12. 氣缸薄膜13. 氣缸蓋14. 碟形彈簧15. 套筒  16. 手輪桿17. 襯套18. 推力球軸承19. 手輪

圖1 核級M 型氣動直通式隔膜閥

　　核級M 型氣動直通式隔膜閥( 圖1) 由閥體、閥蓋、隔膜、閥瓣、閥桿、調(diào)節(jié)螺桿、氣缸和手輪等部件組成，該閥分為常閉、常開和往復(fù)型3 種方式。常閉型結(jié)構(gòu)是閥門未接通氣源關(guān)閉時，由于彈簧向下方向的預(yù)緊力帶動閥桿向下運(yùn)動關(guān)閉閥門，保證閥門的密封性能。當(dāng)閥門接通氣源后，氣缸內(nèi)由于氣源壓力克服彈簧作用力帶動閥桿向上運(yùn)動，達(dá)到開啟效果。切斷氣源后，彈簧的預(yù)緊力作用使閥門恢復(fù)處于常閉狀態(tài)，此時可以通過旋轉(zhuǎn)手輪桿帶動套筒，套筒帶動調(diào)節(jié)螺桿和閥桿一起向上運(yùn)動，開啟閥門。

3、產(chǎn)品特點

3.1、閥體

　　核級M 型氣動直通式隔膜閥的閥體為直通式，質(zhì)與所有驅(qū)動部件處于完全隔離的狀態(tài)，從而避免了普通閥門的泄漏。閥門的設(shè)計泄漏量為0。

3.2、閥瓣

　　由于直通式隔膜閥的流道平滑，流阻小，可獲得較大的流量，但存在密封困難的弊端。為此，參照瓶塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計球錐形的閥瓣頭部，與隔膜粘貼牢固，以此增加隔膜的強(qiáng)度，隔膜同樣采用球錐形，與閥體上下兩端密封相配，利用橡膠的變形實現(xiàn)密封(圖2) 。

圖2 密封結(jié)構(gòu)

3.3、驅(qū)動裝置

　　核級M 型氣動直通式隔膜閥采用薄膜式氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)內(nèi)部零部件結(jié)構(gòu)緊密，抗震能力強(qiáng)，外形輕巧美觀，其使用壽命較活塞式氣缸相應(yīng)提高10 ～ 20 倍，且拆裝時更為方便。在氣源發(fā)生故障而中斷，且閥門又急需啟、閉的緊急情況下，可順時針旋轉(zhuǎn)手輪使閥門關(guān)閉，反之則開啟，以確保運(yùn)行安全。手輪桿支撐軸處安裝了推力球軸承，以降低閥門使用手輪操作時的力矩。接通氣源時旋轉(zhuǎn)手輪桿無效。

3. 4、彈簧

　　由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工況的特殊性，在彈簧設(shè)計中，需要考慮安裝空間、彈簧節(jié)距和震動等問題。

　　(1) 受安裝空間的限制，彈簧不能太高，防止壓緊后反作用力超過氣源壓力，閥門無法完全打開。

　　(2) 必須考慮彈簧節(jié)距，防止彈簧最大壓緊時高度小于其壓平高度。

　　(3) 閥門需做抗震試驗，應(yīng)該考慮彈簧安裝的穩(wěn)固性。

　　根據(jù)分析，選用了對合組合的碟形彈簧代替螺旋式彈簧，對合組合的碟簧能在保持力不變的情況下增加彈簧的高度，適應(yīng)產(chǎn)品的情況。碟形彈簧兩端不需要像螺旋彈簧那樣磨平，因此需要彈簧座的設(shè)計，對碟形彈簧起到導(dǎo)向和限位的作用，減少彈簧在工作中的不確定因素，保證閥門的安全可靠性( 圖3) 。

圖3 碟形彈簧安裝

3.5、隔膜與薄膜

　　隔膜與薄膜材料選用耐輻照劑量為1 × 105GY的橡膠材料，且滿足靜態(tài)特性、動態(tài)特性及熱態(tài)壽命要求。

結(jié)語

　　通過計算，能夠基本確定核級M 型氣動直通式隔膜閥設(shè)計的可靠性和安全性。由于閥體在鑄造過程中可能出現(xiàn)密封面的尺寸偏差，會造成球形密封面摩擦力的增加，故彈簧預(yù)緊力應(yīng)適當(dāng)考慮增加余量。設(shè)計過程中應(yīng)考慮防轉(zhuǎn)螺栓至氣缸防轉(zhuǎn)管頂部距離、調(diào)節(jié)螺桿下部凸臺與上襯套間距離、調(diào)節(jié)螺桿至手輪桿的距離和套筒頂部至汽缸蓋的距離均應(yīng)大于閥門的行程，以防止閥門出現(xiàn)開啟不足的現(xiàn)象。氣缸薄膜尺寸較大，制作過程中容易出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，故厚度較難掌握，應(yīng)通過反復(fù)試驗得出結(jié)論。