調(diào)節(jié)閥彈簧
　　
　　上海申弘閥門有限公司
　　
　　彈簧是很多調(diào)節(jié)閥的主要部件，因此其合適的選擇就顯得尤為重要，一般來說，調(diào)節(jié)閥的范圍選擇有幾個(gè)重要因素需要考慮，如穩(wěn)定性和輸出力這兩個(gè)方面，但是除這兩點(diǎn)之外，還需要考慮調(diào)節(jié)閥彈簧能適用的特殊情況以及綜合其他眾多因素考慮，以下是詳細(xì)情況。閥門彈簧是指用于各類閥門上的彈簧，閥門彈簧在閥門中決定開啟壓力、閥瓣的行程以及在關(guān)閉狀態(tài)下密封的穩(wěn)定性。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。閥門彈簧閥門中的彈簧決定著許多止回閥、安全閥、保險(xiǎn)閥和其它各種閥門的正常運(yùn)行,彈簧決定開啟壓力、閥瓣的行程以及在關(guān)閉狀態(tài)下密封的穩(wěn)定性。選用的GB/T24588-2009不銹鋼彈簧鋼絲、高溫彈簧合金線、油淬火回火合金彈簧鋼絲50CrVA、55CrSiA、60Si2MnA、琴鋼絲、T9A等，以嚴(yán)格保證彈簧良好的耐高溫、壽命、穩(wěn)定性、耐腐蝕性能等要求。閥門彈簧在閥門中決定開啟壓力、閥瓣的行程以及在關(guān)閉狀態(tài)下密封的穩(wěn)定性，如果這些彈簧出了問題，那整個(gè)閥門就很難在正常的運(yùn)作。那我們就來總結(jié)下閥門彈簧失效的原因，那樣大家在以后的操作中也可注意以及避免。
　　
　　我們平時(shí)閥門彈簧頻繁失效的原因總結(jié)如下：
　　
　　1、高壓力----彈簧所承受荷載按外力作用的形式可分為靜載荷、沖擊載荷、震動(dòng)載荷，大多數(shù)彈簧失效的原因是由于大的變形以及高負(fù)荷引起的高應(yīng)力造成的。高應(yīng)力只適用于靜負(fù)荷彈簧，低應(yīng)力的疲勞壽命較長。
　　
　　2.氫脆---彈簧在電鍍或酸洗后，若沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍涮幚?，將引起彈簧鋼因變脆而失效，但是有色金屬的閥門彈簧卻不受此影響。在電鍍?nèi)芤褐?，用于水分子的電解，總是或多或少的存在一定?shù)量的氫離子，氫離子一部分形成氫氣溢出，一部分以氫原子的狀態(tài)滲入鍍層和金屬體中，使金屬本體和鍍層的韌性下降而變脆，這就是氫脆。所以應(yīng)在電鍍或酸洗后烘箱或電阻爐內(nèi)去氫處理，根據(jù)彈簧的大小和鍍層的厚度確定溫和和時(shí)間，一般正常的溫度選擇在150-250攝氏度之間，保溫時(shí)間0.5-5小時(shí)之間。
　　
　　3．劇烈彎曲和缺口----拉伸、扭曲和平板彈簧產(chǎn)生的急彎，平板彈簧的缺口或劃痕可引起很高的應(yīng)力集中，造成失效，因此，彎曲半徑應(yīng)盡可能大，并避免打印記。
　　
　　4.疲勞----彈簧重復(fù)變形，特別是大于106次循環(huán)時(shí)，即使是中等應(yīng)力，也可能引起疲勞破壞。操作條件苛刻時(shí)，應(yīng)該要使用低應(yīng)力。應(yīng)提高彈簧的抗疲勞度，在合理的選材情況下，噴丸強(qiáng)化不但使彈簧獲得光潔的表面，而且還能提高彈簧的抗疲勞度，延長彈簧的使用壽命，能緩解甚至阻止表面的脫碳、小坑、壓痕、裂紋等缺陷。噴丸能使表面發(fā)生微小的塑性變性，所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力能部分的抵消彈簧在以后反復(fù)載荷時(shí)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，而拉應(yīng)力正是裂紋產(chǎn)生的根源。
　　
　　調(diào)節(jié)閥彈簧
　　
　　穩(wěn)定性：如果從這一方面來考慮彈簧，那么其重要的便是硬度，越硬越好，因?yàn)檫@樣的彈簧能夠克服摩擦力、克服輕微震蕩，并且閥芯還能自如的進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)。
　　
　　輸出力：上海申弘閥門有限公司表示，從這一方面考慮，軟彈簧，即彈簧范圍比較小的情況下其輸出力會(huì)比較小，這是從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體輸出力上來考慮的。
　　
　　特殊情況：對(duì)于大口徑、大壓差、有顆粒等特殊環(huán)境下，彈簧范圍的選定就需要經(jīng)過詳細(xì)而科學(xué)的計(jì)算來確定。
　　
　　綜合性能：這主要是要將以上的穩(wěn)定性和輸出力像結(jié)合來考慮的。
　　
　　YBT5136-1993閥門用鉻釩彈簧鋼絲.
　　
　　GB/T1239.2-2009冷卷圓柱螺旋彈簧技術(shù)條件
　　
　　GB/T18983-2003油淬火回火彈簧鋼絲
　　
　　JB/T10802-2007彈簧噴丸強(qiáng)化
　　
　　JB/T6655-1993耐高溫彈簧技術(shù)條件
　　
　　一、“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”的錯(cuò)誤說法應(yīng)予糾正
　　
　　彈簧是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的主要零件。彈簧范圍是指一臺(tái)調(diào)節(jié)閥在靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)的膜室壓力到走*行程時(shí)的膜室壓力，字母用Pr表示。如Pr為20～100KPa，表示這臺(tái)調(diào)節(jié)閥靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)膜室壓力是20KPa，關(guān)閉時(shí)的膜室壓力是100KPa。常用的彈簧范圍有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa?由于氣動(dòng)儀表的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是20～100KPa，因此傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥理論把與氣動(dòng)儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)一致的彈簧范圍（20～100KPa）定義成標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍。調(diào)節(jié)閥廠家按20～100KPa作為標(biāo)準(zhǔn)來出廠，這是十分錯(cuò)誤的。
　　
　　為了保證調(diào)節(jié)閥正常關(guān)閉和啟動(dòng)，就必須用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力克服壓差對(duì)閥芯產(chǎn)生的不平衡力，我們知道對(duì)氣閉閥膜室信號(hào)壓力首先保證閥的關(guān)閉到位，然后再繼續(xù)增加的這部分力，才把閥芯壓緊在閥座上克服壓差把閥芯頂開。我們又知道，不帶定位器調(diào)節(jié)閥的大信號(hào)壓力是100KPa，它所對(duì)應(yīng)的20～100KPa的彈簧范圍只能保證閥芯走到位，再也沒有一個(gè)克服壓差的力量，閥門工作時(shí)必然關(guān)不嚴(yán)造成內(nèi)漏。為此，就必須調(diào)整或改變彈簧范圍，但是，把它說成“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”就出問題了，因?yàn)槭菢?biāo)準(zhǔn)就不能改動(dòng)。如果我們堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)，按“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”來調(diào)整，那么，它又怎么能投用呢?在現(xiàn)實(shí)中，卻有許多使用廠家和安裝公司；都堅(jiān)持按“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”20～100KPa來調(diào)整和驗(yàn)收調(diào)節(jié)閥，又確實(shí)發(fā)生閥門關(guān)不嚴(yán)的問題。錯(cuò)誤的根源就在此。
　　
　　正確的提法應(yīng)該是“設(shè)計(jì)彈簧范圍”，是我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)彈簧的零件參數(shù)。工作時(shí)根據(jù)氣開氣閉還要作出相應(yīng)的調(diào)整，我們稱為工作彈簧范圍。仍以上述為例，設(shè)計(jì)彈范圍20～100KPa，對(duì)氣閉閥我們可以將工作彈簧范圍調(diào)到10～90KPa，這樣就有10KPa，作用在膜室的有效面積Ae上；又如氣開閥，有氣打開，無氣時(shí)閥關(guān)閉，此時(shí)克服壓差靠的是彈簧的預(yù)緊力。為了克服更大的壓差，需調(diào)緊預(yù)緊力，還需帶定位器，若定位器氣源為140KPa，我們可以將設(shè)計(jì)彈簧范圍20～100KPa調(diào)緊到50～130KPa，此時(shí)輸出力為50Kpa×Ae。如果把20～100KPa作為標(biāo)準(zhǔn)彈簧固定的話，就只有20Kpa×Ae，帶定位器也失去作用。由此可見，氣開閥帶定位器也必須調(diào)高彈簧范圍的起點(diǎn)壓力才能提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力。
　　
　　對(duì)不帶定位器的場合，氣閉閥我們還可以設(shè)計(jì)20～80KPa，這樣不帶定位器仍有20KPa.Ae的輸出力。所以彈簧范圍應(yīng)根據(jù)氣開氣閉、帶定位器與否、壓差產(chǎn)生的不平衡力作用的方向，三者結(jié)合起來才能設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的彈簧。為什么國外設(shè)計(jì)的彈簧很多，高達(dá)十幾種，就是此道理。由此可見，標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍的提法是錯(cuò)誤的，它讓人們?cè)?ldquo;標(biāo)準(zhǔn)”二字上而不能改動(dòng)，誤導(dǎo)人們死套20～100KPa來調(diào)校，結(jié)果造成無輸出力或輸出力不夠。正確的提法應(yīng)是：將“標(biāo)準(zhǔn)彈簧范圍”提法取消，改為“設(shè)計(jì)彈簧范圍”。其中20～100KPa的彈簧范圍稱為常用彈簧范圍。
　　
　　二、彈簧范圍的選擇
　　
　　彈簧范圍的選擇主要從調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性、輸出力兩方面考慮。
　　
　　1)調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性上選擇
　　
　　從調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性上選擇，彈簧應(yīng)該是越硬越好，如選用40～200KPa、60～180KPa的彈簧，它不僅克服輕微振蕩、克服摩擦力，而且能使閥芯住復(fù)運(yùn)動(dòng)自如。
　　
　　2)從輸出力上選擇
　　
　　由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力是執(zhí)行機(jī)構(gòu)總的合力減去彈簧的張力、摩擦力、彈簧越軟，其輸出力就越大。所以，從輸出力上考慮應(yīng)該選擇軟彈簧（即小的彈簧范圍）。
　　
　　3)從綜合性能上選定彈簧范圍
　　
　　若從穩(wěn)定性上選擇，要選用彈簧范圍大的硬彈簧；若從輸出力來看，又應(yīng)該選用彈簧范圍小的軟彈簧，兩者互為矛盾，因此應(yīng)予以綜合考慮。在滿足輸出力的情況下，盡量選用范圍大的硬彈簧。筆者建議，對(duì)薄膜調(diào)節(jié)閥充分利用定位器250KPa的氣源，選用60～180KPa的彈簧。它對(duì)氣開閥有60KPa的輸出力，對(duì)氣閉閥有250－180＝70KPa的輸出力，其彈簧范圍Pr為180－60＝120KPa。再看傳統(tǒng)的20～100KPa的彈簧配140KPa的氣源時(shí)的輸出力；氣開閥為20KPa，氣閉閥與140－100＝40KPa，其彈簧范圍Pr＝100－20＝80KPa。由此不難看出，無論從輸出力、剛度上講，我們建議選擇60～180KPa的彈簧范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)*于常規(guī)彈簧范圍。
　　
　　4)特殊情況彈簧范圍的選擇
　　
　　若遇大口徑、大壓差、含顆粒等場合時(shí)，其彈簧范圍的選定通過詳細(xì)計(jì)算來滿足。與本文相關(guān)的論文有：中國閥門產(chǎn)值遞增