电动驱动双向球阀结构三维设计

在化工流体输送、市政给排水、暖通空调循环、制药洁净管路这类需要精准通断控制的管路上，这类电动驱动的双向球阀是非常常见的控制元件，和手动球阀相比，它不需要人员到现场操作，能够接入工控系统实现远程的启闭控制，在一些高空布设、介质有危险性、操作空间狭窄的管段上，这类阀的适配性远高于手动操作的阀件。从结构上看，这个阀分为上下两个核心部分，上部是电动执行机构壳体，下部是球阀的阀体部分，执行机构的输出轴和阀体的阀杆采用同轴直连的结构，没有额外的传动连杆，传动间隙更小，启闭的到位精度更高，也减少了中间传动件的磨损点，长期运行的故障率更低。上部的电动执行器采用方形的压铸铝壳体，表面做了黄色的防腐喷塑处理，这种壳体的防护等级一般能达到IP65以上，能够适应车间、户外管廊这类有少量淋水、粉尘的安装环境，壳体侧面预留了电气接线的接口，顶部的位置是阀位反馈的指示结构，能够直观显示当前阀门是处于全开还是全关状态，执行器侧面的几个调节旋钮是用来设置行程限位的，在现场调试的时候，可以根据实际管路的通径要求，调整阀门的全开、全关停止位置，避免执行器过转损坏阀座密封。下部的阀体采用三片式的不锈钢结构，两端是内螺纹连接接口，这种连接方式适合小通径的管路安装，不需要焊接法兰，安装的时候直接和带外螺纹的管段拧紧即可，后期维护拆检也很方便，只需要松开阀体两端的连接螺栓，就能把中间的阀芯部分拆出来，更换密封件或者清理阀芯上的结垢，不需要把整个阀体从管路上切割下来。阀芯采用通孔式的球体结构，流道和管路通径是等径设计，介质流过的时候的阻力非常小，几乎没有压损，适合输送带有少量细小颗粒的流体、高粘度的流体，不会出现介质沉积在阀腔内部的问题，阀座采用软质密封材料，密封面的贴合度很高，双向承压的时候都能做到零泄漏，不管介质是从阀的哪一端流入，都能可靠截断。做这个结构的三维建模的时候，首先要确定的是执行器和阀体的连接尺寸，执行器底部的安装法兰要和阀体上部的阀盖安装孔位完全匹配，阀杆的插入深度要和执行器输出轴的卡槽对应，不能出现安装后阀杆窜动的问题；其次要考虑安装边界，执行器的宽度、高度尺寸要和周边的管路、支架留出足够的操作空间，尤其是接线侧要预留出接线、调试的操作距离，不能贴墙或者贴其他管线布设，否则后期检修的时候没法拆开接线盖。在实际选型应用的时候，要注意这个阀的承压等级和介质温度范围，软密封的阀座适合温度不超过180摄氏度的工况，如果是高温介质的话需要更换硬质合金密封的阀座，电动执行器的供电电压、控制信号类型也要和现场的工控系统匹配，常见的有开关量控制、模拟量调节两种类型，如果只是做通断控制选开关型即可，如果需要调节管路的流量大小，就要选带调节功能的执行器，能够根据控制信号调整阀芯的开度，实现流量的比例调节。建模的时候所有的配合面都要按照实际的公差要求留好配合间隙，比如阀杆和阀盖之间的密封槽尺寸，要和选配的O型圈线径匹配，压缩量控制在15%-25%之间，既保证密封效果，又不会因为压缩量过大导致阀杆转动的阻力太大，增加执行器的负载。三片式阀体的连接螺栓长度要计算准确，拧紧之后螺栓要露出螺母2-3个牙距，不能太长顶到执行器的底部壳体，也不能太短导致啮合牙数不够，承压的时候出现脱扣的问题。这类阀在安装的时候一般要保持执行器竖直向上的状态，尽量不要倾斜或者倒置安装，否则执行器内部的齿轮润滑脂会渗漏，长期运行会导致齿轮磨损加快，阀位反馈的精度也会受影响。在管路上安装的时候，要在阀的前后两端加装支架支撑，不能让阀的重量全部由管路承担，尤其是通径稍大的型号，执行器本身的重量不小，如果没有支撑，长期运行会导致管路变形，阀杆和执行器输出轴不同心，出现启闭卡涩的问题。