Belleville Spring Guide: Load Curves, Stacking Methods at Valve Gland Duty

Ang isang steam-jacketed transfer line ay umiikot mula sa ambient hanggang 160 C apat na beses sa isang araw. Ang mga gland bolts ay torqued sa detalye sa commissioning, ngunit sa pagtatapos ng unang linggo ang pag-iimpake ay umiiyak. Wala namang lumuwag. Ang kasukasuan ay umikli lamang ng ilang daan-daang milimetro habang ang gasket at pag-iimpake ay nakakarelaks sa ilalim ng init, at ang isang flat washer ay hindi maaaring sumunod sa paggalaw na iyon. Isang lata ng Belleville spring.

Ang kumbinasyon ng maikling stroke at mataas na puwersa ang dahilan kung bakit ang mga coned-disc washer ay lumilitaw sa mga valve bonnet, flange bolts, seat assemblies at relief trim nang mas madalas kaysa sa karamihan sa mga talaan ng maintenance files. Ang pagwawasto sa mga ito ay nagmumula sa isang maliit na sukat at dalawang pagpapasya sa pagsasalansan, at karamihan sa mga pagkabigo sa field ay bumabalik sa isa sa mga nilaktawan.

Ano ba talaga ang Belleville Spring

Ang Belleville spring ay isang washer-shaped compression spring na nabuo bilang isang shallow cone frustum. Na-load nang axially, ang cone ay flattens: ang pagpapalihis sa bawat disc ay karaniwang nasa ilalim ng isang milimetro, habang ang puwersa na dala nito ay malaki para sa taas na nasasakop nito. Karamihan sa mga pang-industriya na detalye ay sumusunod sa DIN 2093, na nag-aayos sa dimensional na serye, ang mga grupo ng pagpapaubaya sa kapal at ang materyal na kondisyon.

Apat na value ang naglalarawan sa bahagi: outer diameter, inner diameter, material thickness t, at cone height h. Lahat ng iba pa, kabilang ang hugis ng load curve at ang pag-uugali ng pagkapagod, ay sumusunod sa kanila.

Pagbabasa ng Load-Deflection Curve Bago Ka Pumili ng h/t Ratio

Ang h/t ratio ay nagpapasya sa hugis ng load-deflection curve, at samakatuwid ay ang trabahong magagawa ng spring.

Sa h/t malapit sa 0.4 ang kurba ay malapit sa isang tuwid na linya: ang pagdodoble ng pagpapalihis ay halos doble ang puwersa. Ginagawa nitong simple ang sizing arithmetic at nababagay sa mga bolted joints kung saan maliit ang pagtatrabahong paglalakbay at alam nang maaga.

Sa h/t malapit sa 0.75 ang kurba ay dumilat sa gitna ng paglalakbay nito. Napakakaunting nagbabago ng puwersa sa isang deflection band na maaaring ilang sampung bahagi ng isang milimetro ang lapad, na kung ano mismo ang gusto ng isang live-loaded na glandula: ang pag-iimpake ay nakakarelaks, ang disc ay bahagyang nag-aalis, at ang stress sa packing ay nananatili sa loob ng sealing window nito sa halip na bumagsak.

Sa itaas ng humigit-kumulang 1.3 ang kurba ay lumiliko at ang disc ay pumasok sa negatibong paninigas. Ang pag-uugali na iyon ay totoo at kapaki-pakinabang sa mga mekanismo ng over-center, ngunit ito ay delikado sa ilalim ng isang bolt: ang isang disc na pumutok ay maaaring baligtarin at mawala ang preload sa isang solong thermal excursion. Kapag ang isang maintenance team ay nag-ulat na ang isang stack ay na-flat nang walang nakikitang dahilan, suriin ang h/t bago sisihin ang torque procedure.

Stacking: Paano Binabago ng Mga Serye at Parallel na Configuration ang Pag-load at Paglalakbay

Ang parallel stacking ay nagpaparami ng puwersa at ang serye ng stacking ay nagpaparami ng paglalakbay, at walang stack ang pareho nang sabay-sabay nang hindi nagbabayad para dito sa taas.

Naka-nested sa parehong direksyon, ang n disc ay kumikilos bilang isang mas matigas na elemento: ang puwersa ay n beses sa isang solong disc habang ang paglalakbay ay nananatiling pareho. Papalit-palit nang harapan, ang parehong mga disc ay naglalakbay ng n beses sa malayo ngunit nagdadala lamang ng lakas ng isang disc. Ang pinagsamang mga grupo, dalawang parallel set na inilagay sa serye, halimbawa, ay nagpaparami ng parehong mga halaga, sa halaga ng isang mas mataas na bulsa at mas maraming friction interface.

Ang alitan ay ang tahimik na variable. Ang bawat disc-to-disc interface ay nawawalan ng humigit-kumulang 2 hanggang 5 porsiyento ng nominal na puwersa sa pagitan ng loading at unloading stroke, kaya ang ten-disc stack ay maaaring magpakita ng kapansin-pansing hysteresis at ang dry stack ay maaaring magbasa nang mas mababa sa catalog curve. Ang mga lubricated stack ay humihigpit sa nakakalat, kahit na ang lubricant ay dapat na tugma sa proseso ng fluid kung ang spring ay nasa loob ng basang hangganan.

Kung saan Gumagawa ng Tunay na Trabaho ang mga Belleville Washers sa Valve at Piping Hardware

Sa mga valve at piping assemblies, lumilitaw ang mga spring ng Belleville sa tatlong lugar: mga bolted joint na umiikot sa init, mga glandula ng packing na dapat magkaroon ng pare-parehong stress, at mga bahagi ng upuan na nangangailangan ng magaan at tuluy-tuloy na pagtulak.

• Live loading ng gland at bonnet. Ang isang maikling stack sa ilalim ng bawat gland nut ay patuloy na naglalagay ng stress sa loob ng isang makitid na banda habang ang balbula ay umiinit at lumalamig. Dalawa hanggang apat na disc sa serye ay karaniwang sumasaklaw sa paglalakbay sa isang balbula ng singaw.
• Flange bolted joints. Ang thermal expansion mismatch sa pagitan ng carbon steel pipe at stainless studs ay isang klasikong mekanismo ng pag-loosening, at ang disc stack ay nagbabayad nang hindi nangangailangan ng mas mahabang stud.
• Pagpapalakas ng upuan. Sa mga ball at butterfly valve, ang isang light disc o wave spring ay pumipindot sa upuan laban sa pagsasara sa mababang presyon ng kaugalian, pagkatapos ay ang pressure ng proseso ang pumalit sa sealing load.
• Actuator at bearing preload. Gumagamit ang mga quarter-turn gearbox at electric actuator ng maliliit na stack para alisin ang axial play mula sa drive train.
• Relief trim at pilot stage. Ang set-pressure stability ay depende sa spring rate na nananatiling pare-pareho, at ang ilang mga pilot design ay gumagamit ng mga disc stack kung saan ang isang helical spring ay magiging masyadong mataas.

Ang pattern ng pagkabigo na madalas na lumilitaw sa mga balbula ng bola na may mataas na temperatura ay isang upuan na tumatakip sa malamig at umiiyak na mainit. Ang insert ng upuan ay lumalaki, ang spring sa ilalim nito ay kailangang sumipsip ng paggalaw, at ang isang maliit o nakakarelaks na spring ay nawawalan ng contact pressure nang eksakto kapag ang proseso ay umabot sa temperatura. Ang isang balbula na ginawa para sa tungkuling iyon ay dapat tukuyin ang materyal ng tagsibol ng upuan at magagamit na paglalakbay sa halip na iwanan ito sa isang pangkaraniwang bahagi.

VATTEN Pneumatic Mataas-Temperature Ball Valve High-temperature pneumatic ball valve na may pinahabang bracket at heat dissipation, na may kaugnayan kapag ang seat spring material at travel ay dapat na angkop sa thermal movement. Tingnan ang Produkto →

Ang parehong pangangatwiran ay nalalapat sa metal-seated ball valves sa abrasive service, kung saan ang seat spring ay kailangang makaligtas sa thermal movement at particle ingress sa parehong oras. Ang aming sariling tala sa metal-seated ball valves sa matinding mga kondisyon ng pagpapatakbo lumalakad sa landas ng pagkarga nang mas detalyado.

Sa bahagi ng kaluwagan, ang tagsibol ay ang elemento ng pagkakalibrate. Ang isang spring-loaded na safety valve ay nagtataglay lamang ng itinakdang presyon nito hangga't ang spring rate ay nananatiling stable, kaya ang spring housing, ang mga gabay nito at anumang mga auxiliary na elemento ng disc ay nararapat sa parehong pagsusuri gaya ng upuan at disc.

Spring Full Lift Closed Safety Valve Spring-loaded na safety valve para sa overpressure na proteksyon, na may A42Y-C at A42Y-P/R na mga limitasyon sa serbisyo at PN/DN dimensional table para sa pagpili. Tingnan ang Produkto →

Mga Detalye ng Materyal, Tapos at Pagpaparaya na Nagpapasya sa Buhay ng Serbisyo

Ang grado ng materyal, kundisyon ng gilid at preset na paggamot ay magpapasya kung ang isang disc ay nakaligtas sa isang milyong cycle o mga bitak sa sampung libo, at mas mahalaga ang mga ito kaysa sa catalog load rating.

Apat na detalye ng proseso ang nagdadala ng karamihan sa natitirang panganib:

• Pag-ikot ng gilid, na nag-aalis ng matalim na sulok kung saan karaniwang nagsisimula ang mga basag ng nakakapagod.
• Shot peening, na naglalagay sa ibabaw sa compression at nakakataas ng kapansin-pansing pagod sa mga bahagi ng pagbibisikleta.
• Pag-preset sa solidong taas, na nag-aalis ng natitirang stress at nagpapatatag sa taas ng cone bago ipadala ang bahagi.
• Surface treatment, kung phosphating, zinc flake o PTFE, pinili para sa friction control gaya ng para sa corrosion.

Isang Praktikal na Pagkakasunud-sunod ng Pagpili

Trabaho mula sa load na dapat panatilihin ng joint, hindi mula sa pinakamalapit na page ng catalog.

1. Tukuyin ang load band. Sabihin ang pinakamababang stress na kailangang i-seal ng joint at ang maximum na maaaring makuha ng hardware, pagkatapos ay laki sa gitna ng window na iyon.
2. Sukatin ang paggalaw. Ang thermal expansion, gasket relaxation at creep ay nagdaragdag sa paglalakbay na dapat makuha ng spring. Kung ang numero ay mas mababa sa 0.2 mm, ang isang disc ay karaniwang sapat.
3. Piliin ang disc at ang ratio. Pumili ng h/t na malapit sa 0.4 para sa isang predictable na rate, o malapit sa 0.75 kapag ang pare-parehong puwersa sa paglalakbay ay higit na mahalaga kaysa sa paninigas.
4. Magpasya sa stack. Serye para sa paglalakbay, parallel para sa puwersa, at pinagsamang mga grupo lamang kapag pinapayagan ito ng taas ng bulsa.
5. Suriin ang stress at kapaligiran. Kumpirmahin na ang kalkuladong stress ay nasa ibaba ng limitasyon sa pagkapagod para sa materyal sa operating temperature, at ang plating o lubricant ay nakaligtas sa proseso ng fluid.

Mga Madalas Itanong

Pareho ba ang mga Belleville washer at disc spring?

Oo. Ang Belleville washer, coned-disc spring at disc spring ay naglalarawan ng parehong truncated-cone na bahagi, at ang German standard na DIN 2093 ay gumagamit ng terminong Tellerfeder. Nag-iiba-iba ang pagbibigay ng pangalan ayon sa rehiyon at ayon sa catalog ng supplier, ngunit ang mga sukat at gawi ng pag-load ay sumusunod sa parehong mga panuntunan.

Maaari bang mapataas ng stacking ang parehong pagkarga at paglalakbay nang sabay-sabay?

Hindi sa parehong mga disc sa isang simpleng stack. Parallel group multiply force at series group multiply travel, kaya ang pagtataas ng parehong nangangailangan ng pinagsamang grupo at mas mataas na bulsa. Dalawang magkatulad na pares na inilagay sa serye, halimbawa, doblehin ang parehong mga halaga kumpara sa isang disc, sa apat na beses sa naka-install na taas.

Gaano karaming friction ang normal sa isang stack?

Humigit-kumulang 2 hanggang 5 porsiyento ng nominal na puwersa bawat interface sa isang tuyong stack, na nagpapakita bilang pagkakaiba sa pagitan ng loading at unloading curve. Binabawasan ng lubrication ang scatter, at ang epekto ay sapat na maliit para sa karamihan ng mga bolted joints kapag ito ay naitala sa pagkalkula sa halip na natuklasan sa serbisyo.

Kailangan bang i-torquing muli ang mga disc spring pagkatapos ng pag-install?

Mas madalas kaysa sa mga flat washer, ngunit ang unang ikot ng init ay nagpapagalaw pa rin ng mga bagay. Suriin ang bolt load nang isang beses pagkatapos maabot ng system ang operating temperature at muli pagkatapos ng unang linggo; ang isang preset, wastong laki ng stack ay karaniwang nasa loob ng ilang porsyento mula noon.