 我国沟槽阀门材料改进措施及发展方向
沟槽阀门中的止动环是常用的元件，一般为开口式金属环，起限位作用。止动环按截面一般有圆截面和矩形截面止动环。圆截面止动环因为加工简单，安装方便，因此被大量使用，但是若设计或加工不当，会发生止动环脱落故障，则阀门失效，引发事故。在工程应用中，一般采用增加沟槽深度和增加活阀端部倒角的方式进行防脱，但是对于止动环脱落的物理机制，和采用的防脱方法为何有效，没有专门的研究。
沟槽阀门止动环圆截面受力分析，活阀在气体压力作用下打开，遇到止动环停止。止动环在阀中的位置见，虽然止动环放置在圆形沟槽内，但是因为加工问题，止动环和沟槽都不可能为理论圆形，因此其接触不是面接触，而是线接触，在横截面上显示为点接触。阀门止动环防脱分析，可以增加预紧力，增加止动环预紧力的方式有很多：采用高弹性模量的材料、增加止动环截面直径等。这里为了计算的一致性，不改变材料尺寸，仅将弹性模量改为300GPa。则初始止动环应力分布明显增加，止动环脱出到相同位置，活阀轴向力增大到230N。可见，增加止动环的弹性模量，增加了止动环的初始预紧力，并大大提高了活阀推动止动环脱出的轴向力。因此，是有效的防脱措施，类似可证明，增加止动环截面直径和止动环初始外径，同样能有效防脱。
沟槽阀门改进止动环受力：
为了防止止动环脱落，在其他条件不变的情况下，将活阀端部进行倒角，则计算结果，此时轴向力为340N，止动环应力已接近屈服应力，但止动环没有脱出，所以端部倒角可以很好的防止止动环脱出。另外，增加沟槽深度使得活阀推力F作用力方向指向沟槽内，也可以防止止动环脱出，这里不再验证。经过理论分析可知，止动环脱落的原因是当外载施力方向与阀门轴线夹角过小时，随着载荷增加，支反力在止动环径向的分力，克服了止动环的预变形力，并推动止动环继续变形，并最终导致止动环脱落。为了防止止动环脱落，可采取以下措施：加深沟槽深度；活阀端部倒角；选用弹性模量和屈服强度高的材料制作止动环；增大止动环初始内径；增大止动环丝径。最后采用有限元软件，分析了止动环脱落的过程，验证了防脱措施的有效性。
沟槽阀门材料改进措施：
1、通过热处理工艺来改变阀门零部件材料的成分或内部结构，提高阀门的强度；
2、采用喷焊、熔覆、喷涂等技术使零部件表而耐磨损能力提高；
3、采取化工等防护措施，解决引起阀门损坏主要原因之一的腐蚀问题。
沟槽阀门是一种通用的机械产品，品种繁多，应用范围广。一方而，阀门在整个工作装置和系统中起着至关重要的作用；另一方而，阀门的失效会导致系统、设备无法正常工作，尤其是核能、航空、航天领域，阀门的失效甚至会导致灾难性事故的发生。这就要求阀门必须具有高的可靠性，相应的可靠性研究在阀门研究当中具有举足轻重的作用。国内外在提高沟槽过滤器使用性能和使用寿命等方而进行了大量的研究工作，包括阀门的可靠性分析、可靠性设计、可靠性试验和提高阀门可靠性的各种方法。目前在阀门可靠性研究领域，密封问题、振动躁声问题和可靠性试验问题是人们关注的焦点也是难点。同时，阀门作为典型的机械产品，种类相当多，目前尚未有统一的规范来指导阀门的可靠性研究，因此，阀门可靠性技术研究的总结和展望对今后系统地进行阀门可靠性研究有重要的理论和现实意义。
沟槽阀门的失效模式及失效原因：
1、卡滞。失效原因：由于应力蠕变造成的导杆稠门体变形、阀杆弯曲变形、填料压得过多、过紧等物理原因，使阀杆活动受阻；由于污染、腐蚀等化学原因造成阀门导杆与导向件之间摩擦力过大，使阀杆活动受阻。
2、渗漏。失效原因：密封接触而被腐蚀、磨损，有划痕或有污染物，造成不密合；弹簧或紧固件发生蠕变，造成关闭压力不足；密封件未压紧或造成损伤，如划痕、老化变形及腐蚀变质等；螺栓松紧程度不一，使阀体与阀盖压合不紧；紧固件松动，造成密封接触而接触力不足；阀门关闭时，由于活动零件变形或间隙中有杂物引起阀杆与阀座接触偏离。
3、振动及噪声。失效原因：介质流动过程中的振动使得管道、阀门固定基座剧烈振动，也会使阀门随之振动；因阀体内部腔室线型设计不良，介质流动性能不稳定发生振动；弹簧刚度不足，致使输出信号不稳定而急剧变动，易引起振动；阀门的频率与系统频率接近，引起共振；阀门的过度节流导致介质流动产生漩涡与阀门相互作用；弹簧刚度过大。
4、阀门工作压力波动。失效原因：导阀弹簧太软；导阀阀口接触不良；阻尼孔太大，阻尼作用不够强；工作液不干净，堵塞阻尼孔；阀芯有毛刺或变形，运动不灵活；出现共振。
沟槽阀门可靠性设计需要考虑的因素多。根据所有阀门的性能和特点，在对阀门进行可靠性设计时，需要考虑6个方而的可靠性因素：工作稳定可靠，活动部件无卡涩现象；良好的抗振动性能；快速开启和关闭；压力损失小；良好的密封J哇；足够的强度。对不同环境下工作的阀门进行设计时，需要充分考虑阀门可靠性设计中的不同影响因素。比如设计高温条件下工作的阀门必须考虑材料不同的热膨胀系数。沟槽Y型过滤器在高温情况下要考虑高温应力和蠕变疲劳对各个部件的作用和影响。阀门强度可靠性设计的方法逐渐从安全系数法发展向应用概率统计方法。
沟槽阀门可靠性研究发展方向：一方而将更为先进的设计手段和技术运用到阀门的设计中来，另一方而必须将可靠性设计的理念融入到阀门的设计过程当中，阀门可靠性的提高要从设计开始。深入研究阀门的失效机理，使阀门故障现象的研究逐步从定性到定量，尤其是密封性和振动/噪声的理论分析。阀门系统大都属于典型的机械串联系统，而且可靠度要求比较高。对这一特点，寻找合适的可靠性分配方法，实现阀门各零部件可靠度的合理分酉己。国外可靠性元件数据库系统建立比较完善，相对而言国内较为落后。因此，必须运用阀门研制、试验和使用过程中记录的各个方而的性能数据，建立阀门的可靠性数据库，辅助阀门的可靠性分析、设计、试验，使阀门的可靠性研究进一步规范化和程序化。随着科学技术的发展，阀门的可靠性不断提高，在试验及使用中经常出现无故障情形。为了解决阀门可靠性试验中小子样、无故障情形下的可靠性评估问题，要充分利用经验和先验信息，形成适用于阀门可靠性、寿命的评估方法。
上海喆庆阀门有限公司（http://www.shzqfm.com）生产的沟槽过滤器、沟槽Y型过滤器、Y型过滤器等产品，品种齐全，现货供应。产品采用国外先进技术，具有安装快速、简易、安全、可靠等优势功能。 |
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