德国FESTO单向阀结果分析及比较

德国FESTO单向阀结果分析及比较

    德国FESTO单向阀内压载荷在进行内压有限元分析计算时, 约束2 个模型两端节点的轴向自由度,然后在模型内壁面上加载2~ 4 MPa 的内压, 使波纹管处于膨胀状态, 计算不同内压下波纹管的应力值。内压为4 MPa 下8 形和U 形金属波纹管的VonMiss 等效应力分布云图见图3。由图3 看出, 在只受内压作用时, 8 形和U 形金属波纹管所受总线大等效应力均发生在筒体直边段与倒圆角相连处。对其它波段来说,总线大等效应力发生在波谷内表面, 而总线小等效应力则处于波峰位置附2 种金属波纹管在不同压力下所对应的总线大等效应力见图4。由图4 可见, 在相同的内压作用下,U 形金属波纹管所受的总线大等效应力略高于8 形金属波纹管的。2种金属波纹管几何结构均存在几何不连续区, 根据JB 4732 ) 1995 5钢制压力容器) ) ) 分析设计标准6[ 9] ,结构连续区与结构不连续区的强度条件并不相同, 2 种金属波纹管承载能力的定量分析见文献[ 10] 。但由图3 和图4 可定性得出结论, 即在相同内压作用下, U 形金属波纹管所受的总线大等效应力略高于8 形金属波纹管的, 故8形金属波纹管承受内压的能力稍大于U 形金属波纹管德国FESTO单向阀轴向载荷以拉伸为例, 在进行轴向力有限元分析计算时,约束2 个模型总线右端节点的所有自由度, 然后在总线左端节点上加载20~100 kN 的轴向载荷, 使波纹管处于拉伸状态, 计算不同拉伸载荷下波纹管的应力值。轴向力为60 kN 时8 形和U 形金属波纹管的Von Miss等效应力分布见图5。由图5 可以看出, 在只受拉伸轴向力的情况下, 两种波纹管的总线大等效应力同样发生在波谷的内表面, 但总线小等效应力则发生在波节的中段。

    德国FESTO单向阀阀杆方向可按下列顺序确定：垂直向上；水平；向上倾斜45°；向下倾斜45°应避免垂直向下。水平安装的明杆式阀门，当阀门开启时，阀杆不得影响通行管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙时，应采取哪些措施？德国FESTO单向阀管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙时，在穿孔处应加套管，套管与管道之间的空隙应以软质材料封堵，套管直径应大于管道或隔热管道的隔热层外径，并且不影响管道的热位移。套管应高出楼板或房顶50mm，处于顶层者必要时应设防雨罩。管道的焊缝不应位于套管内，并距套管端部不小于150mm。

    德国FESTO单向阀目前已被广泛应用于热力管线、工艺管线、阀门和压力容器等设备上[ 1] 。金属波纹管的结构形式较多, 常用的有U 形和8 形金属波纹管等。U形金属波纹管一般用于补偿量较大的场合, 而8 形金属波纹管则主要用于压力较高的场合。对金属波纹管应力应变的分析研究方法主要有解析法、工程近似法和数值分析法3 种, 其中工程近似法应用较为普遍[ 3] 。随着计算机和计算数学的兴起,以有限元分析方法为代表的数值分析技术正被越来越多地应用到波纹管的设计分析中[ 4~ 7] 。但现有文献报道的对象几乎都以U 形金属波纹管为主, 对8形金属波纹管的报道甚少。文中采用有限元分析方法对阀门用8 形金属波纹管的力学进行分析, 研究8形金属波纹管在拉伸、压缩、内压及其组合条件下的应力、应变分布情况, 并对几何结构参数相同的8 形和U 形金属波纹管在相同工作状态下的承载和变形补偿能力进行比较,德国FESTO单向阀分析两者力学特性的差异。