船用德標(biāo)手動(dòng)快關(guān)角閥，速關(guān)閥，也稱(chēng)為主汽門(mén)，是主蒸汽管路與汽輪機(jī)之間的主要關(guān)閉機(jī)構(gòu)，在緊急狀態(tài)下切斷的汽輪機(jī)的進(jìn)汽，使機(jī)組快速停機(jī)，以達(dá)到保護(hù)機(jī)組目的。
速關(guān)閥由閥體部份和油缸部分組成。在運(yùn)行過(guò)程中，速關(guān)閥通過(guò)速關(guān)油克服彈簧的阻力保持開(kāi)啟。當(dāng)速關(guān)油失壓時(shí)，在彈簧的作用力下，油缸內(nèi)的活塞盤(pán)與活塞會(huì)脫開(kāi)，速關(guān)油與排油口相通，使速關(guān)油瞬間泄去，活塞盤(pán)與閥桿、主閥碟被推向關(guān)閉位置。
中文名

速關(guān)閥

外文名

Quick closing valve

別 名

主汽門(mén)

釋 義

主蒸汽管路與汽輪機(jī)間的關(guān)閉機(jī)構(gòu)

作 用

在緊急狀態(tài)下切斷的汽輪機(jī)的進(jìn)汽

組 成

閥體部份和油缸部分

目錄
1結(jié)構(gòu)及作用

?控制系統(tǒng)

?驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件

2工作原理

3受力分析


結(jié)構(gòu)及作用


圖1 速關(guān)閥結(jié)構(gòu)圖
速關(guān)閥主要由兩大部分組成，如圖1所示。

控制系統(tǒng)
控制速關(guān)閥開(kāi)閉的液壓系統(tǒng)。控制閥由液壓控制系統(tǒng)控制。控制閥的上端連接一個(gè)彈簧。在控制閥關(guān)閉的時(shí)候，彈簧在油壓力的作用下處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，當(dāng)收到使閥打開(kāi)的指令時(shí)，液壓腔內(nèi)壓力瞬時(shí)消失，油壓力卸載，控制閥在彈簧力的作用下向上運(yùn)動(dòng)將液壓腔內(nèi)的液壓油排除使控制閥打開(kāi)。當(dāng)需要關(guān)閉控制閥時(shí)，就向液壓腔內(nèi)注入液壓油。則控制閥在液壓油和彈簧力的共同作用下向下運(yùn)動(dòng)，直至將閥口關(guān)閉?？刂撇糠殖艘簤嚎刂崎y外，還有手動(dòng)輪盤(pán)控制部分。當(dāng)液壓控制閥出現(xiàn)故障而又需要速關(guān)閥關(guān)閉的時(shí)候，需要手動(dòng)關(guān)閉速關(guān)閥。

驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件

圖2 活塞三維實(shí)體圖
驅(qū)動(dòng)部分包括動(dòng)力源和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。液壓介質(zhì)采用油。油缸、油泵和蓄能器等組成立的密閉的動(dòng)力油源系統(tǒng)。油泵提供液壓動(dòng)力，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)由缸體、活塞、閥頭、閥桿等主要部件和導(dǎo)向與密封裝置等組成，它們相互連接構(gòu)成一個(gè)運(yùn)動(dòng)整體。通過(guò)活塞的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)閥頭、閥桿的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)速關(guān)閥的開(kāi)閉。
圖2為活塞的三維實(shí)體圖，如圖所示活塞為環(huán)形結(jié)構(gòu)，通過(guò)中間孔和閥桿等部件連接起來(lái)。周向的環(huán)形槽用于安放密封零件。活塞在速關(guān)閥的中的作用非常重要，將油壓力和彈簧力的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為執(zhí)行部件的動(dòng)能。從而實(shí)現(xiàn)速關(guān)閥的快速關(guān)閉。

圖3 油壓缸三維實(shí)體圖
閥頭和閥桿在速關(guān)的過(guò)程中會(huì)受到很大的沖擊力，所以對(duì)閥頭和閥桿的結(jié)構(gòu)和材料屬性都要有很高的要求，以速關(guān)閥在快速關(guān)閉的時(shí)候，能滿(mǎn)足使用要求。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的下側(cè)為油缸，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與油缸之間有活塞隔開(kāi)。動(dòng)力油源系統(tǒng)集成在一起，成為液壓油站。在常態(tài)下，油泵向系統(tǒng)供油，使系統(tǒng)保持額定壓力，通過(guò)控制閥的閉鎖，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的保位功能在工作狀態(tài)下，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)受控于液壓閥，依靠系統(tǒng)控制油壓和蓄能器的蓄能能量釋放，實(shí)施快速關(guān)閉和正常啟閉。在閥門(mén)快速關(guān)閉的過(guò)程中，當(dāng)近于全關(guān)位置時(shí)減速關(guān)閉，防止密封面受沖擊。
在速關(guān)閥打開(kāi)的時(shí)候，液壓油對(duì)活塞做功底部彈簧積蓄能量，在速關(guān)閥需要關(guān)閉的時(shí)候，彈簧釋放能量對(duì)活塞做功帶動(dòng)閥頭、閥桿運(yùn)動(dòng)使速關(guān)閥快速關(guān)閉。缸體是速關(guān)閥機(jī)構(gòu)的主要零件之一，其體積、重量較大，油道孔槽較多要求具有較高的加工精度。其氣密性的好壞直接決定著速關(guān)閥機(jī)構(gòu)能否平穩(wěn)、有效的運(yùn)行。其機(jī)構(gòu)如圖3所示。

工作原理

速關(guān)閥在船舶正車(chē)航行時(shí)，進(jìn)油口打開(kāi)，出油口關(guān)閉，液壓油從進(jìn)油口通入，在液壓油的作用下活塞向下運(yùn)動(dòng)，底部彈簧被壓縮，直至規(guī)定位置，速關(guān)閥打開(kāi)，此時(shí)工作腔內(nèi)的液壓力與活塞底部彈簧力平衡。
當(dāng)船舶需倒車(chē)航行時(shí)，控制閥收到速關(guān)閥關(guān)閉的指令，控制閥在頂部彈簧力的作用下迅速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間非常短可忽略不計(jì)出油口打開(kāi)，工作腔內(nèi)液體壓力瞬間消失，活塞在底部彈簧力和液流慣性阻力的作用下快速向上運(yùn)動(dòng)，油腔中的液壓油從出油口排到油箱中，實(shí)現(xiàn)速關(guān)閥快速關(guān)閉。

受力分析


圖4 速關(guān)閥受力分析圖
對(duì)速關(guān)閥關(guān)閉時(shí)進(jìn)行受力分析如圖4所示?？刂崎y打開(kāi)時(shí)，工作腔內(nèi)油壓瞬間降低，此時(shí)活塞在底部彈簧力的作用下帶動(dòng)閥桿向上加速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到活塞及閥桿與工作腔壁摩擦所產(chǎn)生的摩擦力和工作腔內(nèi)高速液體的慣性阻力。
由于重力和摩擦力與彈簧力相比非常小，故在計(jì)算過(guò)程中可以忽略不計(jì)，則執(zhí)行部件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要受到底部彈簧力和液壓腔中液流慣性阻力。在一般的動(dòng)力分析情況下，只須先分別求出彈簧力和液壓油的液流慣性阻力與時(shí)間的關(guān)系，然后將力與時(shí)間的關(guān)系分別施加到受力部位，通過(guò)ANSYS/LS-DYNA幾一計(jì)算出速關(guān)閥的關(guān)閉時(shí)間及在沖擊過(guò)程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力。以下分別對(duì)彈簧力及液流慣性阻力進(jìn)行計(jì)算 [1]。
船用德標(biāo)手動(dòng)快關(guān)角閥