本文針對制冷截止閥的節(jié)能發(fā)展方向，設計了一種鋼質節(jié)能型制冷截止閥，優(yōu)化了其結構，工程應用表明低溫工況下可以滿足使用要求，且節(jié)能效果顯著，具有很好的推廣價值。

1、研究背景

　　統(tǒng)計資料表明，我國總的能源利用率約為30%，這相當于發(fā)達國家60 年代的水平。根據(jù)國內專家的預測，按目前經(jīng)濟發(fā)展和能源生產(chǎn)的發(fā)展速度，我國未來的能源缺口在15%左右。因此節(jié)能對保證我國經(jīng)濟發(fā)展十分重要。我國的工業(yè)生產(chǎn)量現(xiàn)在居世界第一,但是我國的企業(yè)生產(chǎn)鏈相對比較落后和不完整，我國也在一直從“制造業(yè)大國”逐漸向“制造業(yè)強國”進行轉變，節(jié)能減排、低碳環(huán)保也應在我國的制冷設備發(fā)展中得到體現(xiàn)。目前，我國已將制冷設備的發(fā)展納入了《節(jié)能減排發(fā)展規(guī)劃》當中。

　　制冷是耗能大的行業(yè)之一，制冷裝置的節(jié)能是我國節(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計、操作調節(jié)、維護管理，以及技術改造各個環(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，市場上必然需要一種既能滿足

　　系統(tǒng)使用要求又能提高整個制冷裝置節(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，必然會給制冷行業(yè)帶來一次技術革命，其意義十分重大。本文研究設計了鋼質節(jié)能型截止閥，并探討了其應用情況。

2、結構設計

　　鋼質節(jié)能型制冷截止閥的組成結構是關鍵之一，而確定截止閥結構，應先確定閥門整體形式。

2.1、閥體的結構形式選擇和毛坯獲得方式

　　作為閥門重要的組成部分，閥體的結構形式直接決定閥門的整個結構形式。目前，閥體的結構形式主要有兩種：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°。閥門的結構形式?jīng)Q定了整個閥門的節(jié)能性能，而衡量閥門節(jié)能效果的一個重要參數(shù)就是閥門的流量系數(shù)和流阻系數(shù)。為了確定閥門的結構形式，進行了以下對比，DN50 閥門的典型流量系數(shù)對照表見表1。截止閥流阻系數(shù)ζ對照表見表2。

表1 DN50 閥門的典型流量系數(shù)對照表

表2 截止閥流阻系數(shù)ζ對照表

　　通過對比發(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，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構采用直流式“Y”型結構。

　　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，而且外觀往往達不到技術要求，主要缺點是流道形狀多變，因此流通能力不強;鍛造閥體流道孔采用機械加工制成，所以在孔與孔的過渡區(qū)會產(chǎn)生銳角過渡面，造成流阻系數(shù)大，且易產(chǎn)生紊流，使得介質對閥體侵蝕大;而焊接閥體具有重量輕，表面質量好，清潔度高，流阻系數(shù)小等優(yōu)點，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計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，當閥門安裝到系統(tǒng)后，又增加兩個可能的漏點。研究決定采用對焊式連接，即每只閥門在進、出口彎頭兩端加工出標準坡口，然后直接將閥門與管道焊接。

2.3、上密封形式

　　上密封結構是提高閥門密封性能的一個重要措施，而國內現(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金屬硬密封結構形式，這種結構往往由于閥門的開啟關閉或加工質量原因造成泄露。為提高上密封性能，采用了先進的金屬對工程塑料的軟密封結構，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閉過程中隨著閥桿的螺旋向下移動閥瓣必須僅作直線向下移動，只有這樣才能防止閥門在關閉的過程中閥瓣密封面的磨損，即閥瓣不會隨著閥桿螺旋轉動，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構的滾珠連接結構，大大提高了閥門的使用性能。

3、材料的選擇

　　因為低溫閥不僅要求在低溫下保證正常工作，同時也要保證其常溫的工作性能，因此對于其所使用的材料不僅要滿足常溫機械性能，同時也要滿足低溫下所需的機械性能[2]。由于該產(chǎn)品用于制冷系統(tǒng)，所以選擇閥門用材料時應重點考慮材料的低溫性能，而且閥門連接形式為對焊式，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)質碳素結構鋼;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，國內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，兩者各有長短，為了取兩者的長處，采用了特殊材料配方，即為復合聚四氟乙烯，這種材料既有柔性石墨的潤滑性又有聚四氟烯的高強度性能。鋼質節(jié)能型截止閥的主要零件的材料見表3。

表3 鋼質節(jié)能型截止閥的主要零件的材料

4、結語

　　在我國無論是制冷機的主機閥門，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，采用上述技術方案設計出的鋼質節(jié)能型截止閥已投放市場，工程實踐應用表明：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，具有操作簡便、流量大、重量輕的優(yōu)點。

　　總的來說，制冷系統(tǒng)運行成本激增已經(jīng)成為制約我國制冷行業(yè)發(fā)展的一個突出因素，所以市場上必然需要一種既能滿足系統(tǒng)使用要求又能提高整個制冷裝置節(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，而新研發(fā)的鋼質節(jié)能型截止閥提高了傳統(tǒng)閥門應有的密封性能而且節(jié)能性能大大提升，進入市場后，該產(chǎn)品受到極大的歡迎，取得了良好的效果，產(chǎn)品供不應求，從市場反應來看，該產(chǎn)品推廣應用前景廣闊。