超低扭矩立管三通球閥的研發(fā)

上海大眾燃?xì)庥邢薰?王海華 徐 寧

寧波忻杰燃?xì)庥镁邔?shí)業(yè)有限公司 忻明杰

超低扭矩立管三通球閥的研發(fā)

上海大眾燃?xì)庥邢薰?王海華 徐 寧

寧波忻杰燃?xì)庥镁邔?shí)業(yè)有限公司 忻明杰

文章介紹了超低扭矩立管三通球閥的產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。新產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多次安裝試用，完全可以替代原有的立管三通，同時(shí)可通過(guò)閥內(nèi)球體不同的旋轉(zhuǎn)位置，實(shí)現(xiàn)不同的功能要求，不僅可快速有效地切斷氣源，同時(shí)提高了在燃?xì)庵脫Q、測(cè)壓等工作中的安全性。

立管三通球閥 超低扭矩 切斷氣源 燃?xì)庵脫Q

目前上海市區(qū)基本實(shí)現(xiàn)了全天然氣化，采用管道供應(yīng)的方式供應(yīng)天然氣，快速便捷。市南地區(qū)共有燃?xì)庥脩?70余萬(wàn)戶，十幾萬(wàn)根燃?xì)饬⒐?，隨著燃?xì)馐聵I(yè)的不斷發(fā)展，一些新的規(guī)范和要求也不斷嚴(yán)格。作為全文強(qiáng)制執(zhí)行的《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》(GB 50494—2009)在第6.4.8節(jié)中提出“用戶燃?xì)饬⒐堋炔课粦?yīng)設(shè)置手動(dòng)快速式切斷閥”，據(jù)此，從 2010年開(kāi)始，根據(jù)上海燃?xì)饧瘓F(tuán)要求，燃?xì)饧瘓F(tuán)下屬各單位陸續(xù)對(duì)原有燃?xì)饬⒐苷归_(kāi)了補(bǔ)裝低扭矩立管閥門的工作。

1 產(chǎn)品研發(fā)背景

現(xiàn)有比較典型的立管形式(引入管出土后至管道進(jìn)戶之間的部分)，如圖1所示：

圖1 典型的立管形式

此部分管道目前承擔(dān)的功能主要有以下三點(diǎn)：

(1)作為地下管網(wǎng)改造通氣置換時(shí)的放散點(diǎn)；

(2)地下管網(wǎng)或地上部分管道的測(cè)壓；

(3)吊袋水(目前天然氣管網(wǎng)較少見(jiàn))。

目前采用的立管閥門為直通式的低扭矩球閥，安裝位置在管道引入管出土后的垂直或水平管道上(如圖2和圖3所示)，僅具有切斷氣源的單一功能。

圖2 橫向加裝直通球閥的立管

圖3 豎向加裝直通球閥的立管

以上幾種立管形式(包括已加裝直通式立管閥門的)在作為地下管網(wǎng)置換放散點(diǎn)時(shí)，總會(huì)有空氣(或少量空氣)混入地上管道部分，為了安全，需在地上管道(或樓內(nèi)用戶家中)適當(dāng)位置進(jìn)行另外放散。而且，不論作為放散點(diǎn)或立管的測(cè)壓點(diǎn)，在拆裝三通絲堵的時(shí)候必然涉及到帯氣操作，這也是目前立管形式(包括已加裝直通式立管閥門的)不可避免的缺點(diǎn)。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)

項(xiàng)目研制開(kāi)發(fā)的三通球閥，采用超低扭矩鎖定結(jié)構(gòu)，方便開(kāi)啟或關(guān)閉。同時(shí)有明顯的氣源流通標(biāo)記，閥門設(shè)置三個(gè)進(jìn)出口，一方面取代原有立管三通，同時(shí)兼顧氣源切斷的功能，另一方面可通過(guò)閥內(nèi)球體不同的旋轉(zhuǎn)位置，實(shí)現(xiàn)不同的功能要求(見(jiàn)圖4)。

圖4 閥內(nèi)球體不同的旋轉(zhuǎn)位置實(shí)現(xiàn)不同的功能示意

此裝置在發(fā)生燃?xì)馐鹿蕰r(shí)能夠快速、安全和有效的切斷低壓供應(yīng)的入戶燃?xì)鈿庠?，確?，F(xiàn)場(chǎng)的燃?xì)獍踩?，防止次生事故的發(fā)生；同時(shí)也可應(yīng)用于其他須停氣施工的燃?xì)夤こ讨校_保安全施工。

3 設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵

3.1 三通球閥與燃?xì)忮冧\管道的適配性

從材質(zhì)上，產(chǎn)品選用黃銅鍍鎳，然后表面進(jìn)行防腐處理，與燃?xì)忮冧\管道采用管螺紋連接，這樣不僅不易生銹，而且相對(duì)于老式三通零件密封性更好，抗壓性也更強(qiáng)。

3.2 低扭矩的設(shè)計(jì)以提高操作的便捷性

共同研制開(kāi)發(fā)立管三通球閥的寧波忻杰燃?xì)庥镁邔?shí)業(yè)有限公司擁有超低扭矩球閥的實(shí)用新型專利(專利號(hào)：ZL201120238842.2)，不同規(guī)格球閥的最大操作扭矩如表1所示。

表1 超低扭矩球閥的最大操作扭矩單位：N.m

3.3 三通球閥在不同位置的密封性。

該閥門為三通球閥，要求三個(gè)通路都能達(dá)到密封。但因?yàn)榍蝮w內(nèi)通徑采用了T型結(jié)構(gòu)，密封面積減少，如何確保球閥在不同位置的密封性，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要解決的技術(shù)關(guān)鍵。

4 產(chǎn)品的試制和改進(jìn)

4.1 增加閥門啟閉位置的標(biāo)示

2015年7月15日研制的第一批裝置樣品進(jìn)行了試驗(yàn)，第一批樣品球閥榫頭表面表示球心三通方向的標(biāo)記“T”已做好，為了更能直觀地與內(nèi)部球體對(duì)應(yīng)，建議改為如圖所示標(biāo)記，也就是榫頭尖部對(duì)應(yīng)著球心三通的方向(見(jiàn)圖5)。4.2 確保良好密封效果

圖5 球閥表面標(biāo)記示意

因?yàn)榍蜷y內(nèi)部球心為三通，靠近三通出口的位置球面較小，要保證密封面的充分接觸，實(shí)際使用時(shí)要求球心三通軸線與管道軸線完全重合，方能起到良好的密封效果。

雖然榫頭表面已做好三通方向的標(biāo)記，但實(shí)際操作時(shí)，完全靠目測(cè)較難掌握。為此提出圖6的結(jié)構(gòu)。

圖6 榫頭軸與軸套之間限位裝置示意

能否在榫頭軸與軸套之間做一簡(jiǎn)單的限位裝置，每當(dāng)球心轉(zhuǎn)動(dòng) 90°時(shí)，能夠產(chǎn)生一定的阻力限位，讓操作人員能夠明顯感知。

如果還不行，除了已在榫頭表面已做好的三通方向標(biāo)記(T型)外，在外圍 90°位置也做好標(biāo)記(見(jiàn)圖7)，以便于操作時(shí)有個(gè)參考位置可以對(duì)準(zhǔn)。

圖7 榫頭表面新增標(biāo)記

5 定型產(chǎn)品性能檢測(cè)和試用

5.1 性能檢測(cè)

寧波市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院2015年10月對(duì)該定型產(chǎn)品按《鐵制和銅制螺紋連接閥門》(GB/T 8464—2008)和《手動(dòng)球閥》(Q/NXJ 01—2013)要求檢驗(yàn)，所檢項(xiàng)目的檢驗(yàn)結(jié)果符合要求(見(jiàn)表2)。

表2 檢測(cè)項(xiàng)目及結(jié)果

5.2 產(chǎn)品試用

5.2.1 操作便捷施工安全

小蟲問(wèn)玉敏，如果不能索回鉆戒，我們就得賠三十萬(wàn)么？玉敏點(diǎn)點(diǎn)頭。小蟲一拳砸在墻上，說(shuō)我他娘的要有三十萬(wàn)，還在凌州打工嗎，老子早他娘的回老家買房了。小蟲暴躁了起來(lái)，說(shuō)這日子沒(méi)法過(guò)了，這不是要我們?yōu)檫@個(gè)鉆戒打一輩子工么？

在立管上加裝直通球閥后地上用氣管施工時(shí)直接關(guān)閉球閥就能有效切斷氣源，可以保證地上用氣管的施工安全。

立管直通球閥與三通球閥的安裝見(jiàn)圖8和圖9。

圖8 安裝直通球閥的立管

圖9 安裝三通球閥的立管

立管三通球閥與直通球閥兩者產(chǎn)品的重量相差不大(見(jiàn)表3)，安裝時(shí)無(wú)需采取特殊措施。

表3 重量對(duì)比

5.2.2 有效實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能

2015年11月在宛平路地下支管的改造工程中對(duì)改進(jìn)后的產(chǎn)品進(jìn)行安裝使用，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)時(shí)考慮的功能需求：

(1)正常供氣時(shí)不帶氣拆開(kāi)上部管堵，進(jìn)行供氣壓力測(cè)試，如圖10。

圖10 正常供氣的壓力測(cè)試

圖11 隔斷氣源并進(jìn)行放散

(3)地上管改造完成后對(duì)其進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，如圖12。

圖12 地上管改造完成后的氣密性試驗(yàn)

5.2.3 專用閥柄的改進(jìn)

啟閉閥門的專用閥柄(扳手)設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到與其他直通球閥的通用性，同時(shí)，考慮到操作時(shí)的輕便性，要求閥柄與閥門榫頭匹配的孔洞前后通透，見(jiàn)圖13左一。

圖13 專用閥柄

在整個(gè)安裝過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)有些特殊場(chǎng)合會(huì)造成現(xiàn)有的專用閥柄無(wú)法自如地啟閉閥門，如圖 14所示，此時(shí)，閥門與墻體成 45°夾角，這樣導(dǎo)致閥柄無(wú)法實(shí)現(xiàn) 270°轉(zhuǎn)動(dòng)，也就意味著無(wú)法自如啟閉閥門，這點(diǎn)從俯視圖(圖15)上一目了然。如果采用圖13右一的閥柄，則可以較好地解決此類問(wèn)題。

圖14 特殊的現(xiàn)場(chǎng)立管

圖15 特殊現(xiàn)場(chǎng)的俯視

6 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)庖牍苌显O(shè)置閥門對(duì)于新裝用戶比較容易解決，只要設(shè)計(jì)之初加上閥門便可實(shí)施，而對(duì)于大量的老用戶在已有管道位置、尺寸不變的條件下立管上的三通改變?yōu)榱⒐苋ㄇ蜷y，在技術(shù)上是可行的，原三通上的絲堵是為了清掃管道用，特別是人工煤氣中冬天有時(shí)會(huì)因白片堵塞燃?xì)夤艿?，?dāng)初考慮目前燃?xì)庖炎兂汕鍧嵉奶烊粴猓細(xì)夤艿蓝氯目赡苄院苄『苄?，多年的?shí)際情況也說(shuō)明了這一點(diǎn)；在施工時(shí)要應(yīng)盡量在停氣狀態(tài)下施工，如無(wú)法停氣時(shí)，應(yīng)制定帶氣操作的施工方案以確保施工人員和施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。

采用立管三通球閥，不僅能夠滿足《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》(GB 50494—2009)的要求，同時(shí)也大大提高燃?xì)饬嗽谌細(xì)庵脫Q、測(cè)壓等工作中的安全性，尤其是在地下管道改造時(shí)有效避免了空氣進(jìn)入用氣管，大大降低了因?yàn)榉派?duì)居民用戶和周圍環(huán)境造成的影響，同時(shí)也保障了燃?xì)夤こ虖臉I(yè)人員的安全性。

Research and Development of Tee Valve with Low Torque Shanghai Dazhong Gas Co., Ltd. Wang Haihua Xu Ning

Ningbo Xinjie Gas Appliance Industry Co., Ltd. Xin Mingjie

This paper presents the research process of the tee ball valve with low torque. This new product has been installed on the riser as an experiment.Results show that it can completely take the place of the previous riser tee. Through the different places of the ball in the valve, it can not only cut down the gas resource effectively, but also improve the safety of gas replacement and pressure measurement work.

tee ball valve, low torque, isolation of gas resource, gas replacement