本文針對(duì)制冷截止閥的節(jié)能發(fā)展方向，設(shè)計(jì)了一種鋼質(zhì)節(jié)能型制冷截止閥，優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)，工程應(yīng)用表明低溫工況下可以滿足使用要求，且節(jié)能效果顯著，具有很好的推廣價(jià)值。

1、研究背景

　　統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)總的能源利用率約為30%，這相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家60 年代的水平。根據(jù)國(guó)內(nèi)專家的預(yù)測(cè)，按目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源生產(chǎn)的發(fā)展速度，我國(guó)未來的能源缺口在15%左右。因此節(jié)能對(duì)保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要。我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)量現(xiàn)在居世界第一,但是我國(guó)的企業(yè)生產(chǎn)鏈相對(duì)比較落后和不完整，我國(guó)也在一直從“制造業(yè)大國(guó)”逐漸向“制造業(yè)強(qiáng)國(guó)”進(jìn)行轉(zhuǎn)變，節(jié)能減排、低碳環(huán)保也應(yīng)在我國(guó)的制冷設(shè)備發(fā)展中得到體現(xiàn)。目前，我國(guó)已將制冷設(shè)備的發(fā)展納入了《節(jié)能減排發(fā)展規(guī)劃》當(dāng)中。

　　制冷是耗能大的行業(yè)之一，制冷裝置的節(jié)能是我國(guó)節(jié)能工作中重要的一環(huán)，制冷裝置的節(jié)能包括制冷裝置的設(shè)計(jì)、操作調(diào)節(jié)、維護(hù)管理，以及技術(shù)改造各個(gè)環(huán)節(jié)。因此，作為制冷裝置不可缺少的一部分，制冷截止閥同樣也必須具有很好的節(jié)能性，市場(chǎng)上必然需要一種既能滿足

　　系統(tǒng)使用要求又能提高整個(gè)制冷裝置節(jié)能性的新型節(jié)能型制冷截止閥產(chǎn)品。通過開發(fā)節(jié)能型制冷截止閥產(chǎn)品，必然會(huì)給制冷行業(yè)帶來一次技術(shù)革命，其意義十分重大。本文研究設(shè)計(jì)了鋼質(zhì)節(jié)能型截止閥，并探討了其應(yīng)用情況。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　鋼質(zhì)節(jié)能型制冷截止閥的組成結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵之一，而確定截止閥結(jié)構(gòu)，應(yīng)先確定閥門整體形式。

2.1、閥體的結(jié)構(gòu)形式選擇和毛坯獲得方式

　　作為閥門重要的組成部分，閥體的結(jié)構(gòu)形式直接決定閥門的整個(gè)結(jié)構(gòu)形式。目前，閥體的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一是直通式，即閥桿中心線與閥體中心線成90°;另外一種為直流式，即閥桿中心線與閥體中心線成45°。閥門的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了整個(gè)閥門的節(jié)能性能，而衡量閥門節(jié)能效果的一個(gè)重要參數(shù)就是閥門的流量系數(shù)和流阻系數(shù)。為了確定閥門的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行了以下對(duì)比，DN50 閥門的典型流量系數(shù)對(duì)照表見表1。截止閥流阻系數(shù)ζ對(duì)照表見表2。

表1 DN50 閥門的典型流量系數(shù)對(duì)照表

表2 截止閥流阻系數(shù)ζ對(duì)照表

　　通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)：直流式“Y”型閥門具有流量系數(shù)大，流阻系數(shù)小的特點(diǎn)，為了盡最大限度提升閥門節(jié)能效果，研究決定閥體整體結(jié)構(gòu)采用直流式“Y”型結(jié)構(gòu)。

　　閥體毛坯的形成主要有鑄造、鍛造、焊接三種方法。由于鑄造工藝限制，鑄造閥體廢品率比較高，而且外觀往往達(dá)不到技術(shù)要求，主要缺點(diǎn)是流道形狀多變，因此流通能力不強(qiáng);鍛造閥體流道孔采用機(jī)械加工制成，所以在孔與孔的過渡區(qū)會(huì)產(chǎn)生銳角過渡面，造成流阻系數(shù)大，且易產(chǎn)生紊流，使得介質(zhì)對(duì)閥體侵蝕大;而焊接閥體具有重量輕，表面質(zhì)量好，清潔度高，流阻系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，綜合確定閥體采用無縫鋼管、彎頭、鋼板焊接制成。圖1 是閥體三維立體效果圖。

圖1 閥體三維立體效果圖

2.2、閥門與制冷系統(tǒng)中管道連接形式

　　傳統(tǒng)閥門與系統(tǒng)管道都采用法蘭式連接，每只閥門出廠時(shí)都必須配帶兩片法蘭和若干緊固用螺栓，由于采用這種形式，所以閥體兩端必須設(shè)計(jì)兩片與外配法蘭相同大小與厚度的凹法蘭，使閥門重量大大增加，而且外配法蘭與凹法蘭采用墊片密封，當(dāng)閥門安裝到系統(tǒng)后，又增加兩個(gè)可能的漏點(diǎn)。研究決定采用對(duì)焊式連接，即每只閥門在進(jìn)、出口彎頭兩端加工出標(biāo)準(zhǔn)坡口，然后直接將閥門與管道焊接。

2.3、上密封形式

　　上密封結(jié)構(gòu)是提高閥門密封性能的一個(gè)重要措施，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有閥門為了降低成本大部分都沒有上密封或采用金屬對(duì)金屬硬密封結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)往往由于閥門的開啟關(guān)閉或加工質(zhì)量原因造成泄露。為提高上密封性能，采用了先進(jìn)的金屬對(duì)工程塑料的軟密封結(jié)構(gòu)，大大提高密封性能，為閥門開啟后新增加一道密封，大大提高了閥門的密封性能。

2.4、閥瓣與閥桿連接形式

　　閥瓣與閥桿連接后與閥體構(gòu)成閥門的主要密封面，閥桿與閥瓣的連接必須保證在閥門關(guān)閉過程中隨著閥桿的螺旋向下移動(dòng)閥瓣必須僅作直線向下移動(dòng)，只有這樣才能防止閥門在關(guān)閉的過程中閥瓣密封面的磨損，即閥瓣不會(huì)隨著閥桿螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了閥瓣密封面與閥體密封面的摩擦，另一方面連接又要承受住系統(tǒng)一定的反向壓力，因此采用了類似軸承結(jié)構(gòu)的滾珠連接結(jié)構(gòu)，大大提高了閥門的使用性能。

3、材料的選擇

　　因?yàn)榈蜏亻y不僅要求在低溫下保證正常工作，同時(shí)也要保證其常溫的工作性能，因此對(duì)于其所使用的材料不僅要滿足常溫機(jī)械性能，同時(shí)也要滿足低溫下所需的機(jī)械性能[2]。由于該產(chǎn)品用于制冷系統(tǒng)，所以選擇閥門用材料時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮材料的低溫性能，而且閥門連接形式為對(duì)焊式，所以還要考慮材料的焊接性能，為了不增加產(chǎn)品成本又滿足使用要求，閥體采用20#優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼;閥桿采用不銹鋼，以提高閥桿的耐腐蝕性能;閥蓋采用鑄鋼。

　　填料是保證閥門密封性能的重要組成部分，所以填料材料的選擇十分重要，國(guó)內(nèi)閥門填料大部分有兩種，一是柔性石墨，另一種就是聚四氟乙烯，兩者各有長(zhǎng)短，為了取兩者的長(zhǎng)處，采用了特殊材料配方，即為復(fù)合聚四氟乙烯，這種材料既有柔性石墨的潤(rùn)滑性又有聚四氟烯的高強(qiáng)度性能。鋼質(zhì)節(jié)能型截止閥的主要零件的材料見表3。

表3 鋼質(zhì)節(jié)能型截止閥的主要零件的材料

4、結(jié)語

　　在我國(guó)無論是制冷機(jī)的主機(jī)閥門，還是容器及冷藏間管道上的閥門大部分是一閥專用。截止閥就是一閥專用，采用上述技術(shù)方案設(shè)計(jì)出的鋼質(zhì)節(jié)能型截止閥已投放市場(chǎng)，工程實(shí)踐應(yīng)用表明：產(chǎn)品性能優(yōu)越，安裝到制冷系統(tǒng)后，既保證了普通閥門具有的截止功能，又具有良好的密封性能，而且節(jié)能效果顯著，具有操作簡(jiǎn)便、流量大、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

　　總的來說，制冷系統(tǒng)運(yùn)行成本激增已經(jīng)成為制約我國(guó)制冷行業(yè)發(fā)展的一個(gè)突出因素，所以市場(chǎng)上必然需要一種既能滿足系統(tǒng)使用要求又能提高整個(gè)制冷裝置節(jié)能性的新型節(jié)能型制冷閥門產(chǎn)品，節(jié)能已經(jīng)成為未來閥門的發(fā)展趨勢(shì)，而新研發(fā)的鋼質(zhì)節(jié)能型截止閥提高了傳統(tǒng)閥門應(yīng)有的密封性能而且節(jié)能性能大大提升，進(jìn)入市場(chǎng)后，該產(chǎn)品受到極大的歡迎，取得了良好的效果，產(chǎn)品供不應(yīng)求，從市場(chǎng)反應(yīng)來看，該產(chǎn)品推廣應(yīng)用前景廣闊。