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眼镜阀主要用于冶金化工能源及市政等系统的煤气管道上，是一种理想的气体隔断阀，它作为一种能够完全切断的管道设备，是高炉煤气管道中的关键设备之一。眼镜阀是一种常开阀门，仅在高炉休风时才关闭。工作介质为高炉荒煤气和混合煤气，工作温度50～280℃，煤气压力0.01～0.28MPa，密封结构通常采用水冷保护、软密封O型圈；采用清扫装置清除密封的粘结的灰尘和尘垢。所实现的功能是在高炉休风期间，对管道中的各种设备进行检修、更换时起切断作用。阀的性能直接影响到管路系统及维修操作人员的安全，在设计制造验收过程中要求相当严格，必须密封可靠，无任何泄漏。因此，应该有一个合理的设计结构，保证其性能。随着计算机技术的发展，采用有限元技术的三维设计、分析方法已经成熟，并提供了一种简单可行的设计、计算强度的方法。本文以DN2020全封闭式眼镜阀的主阀体为例，应用三维有限元分析软件进行应力分析。
1)设计参数：
工作温度≤280℃；
设计压力≤0.2MPa；
阀体材料：普通碳钢；
材料弹性模量：2.1e+5MPa
抗剪模量：7.9e+4MPa
张力强度：3.9983e+2MPa
屈服强度：2.2059e+2MPa
2)三维模型的构建：
DN2020全封闭式眼镜阀的主阀体用Solidworks软件通过拉伸、旋转、抽壳等命令建立三维零件模型(具体建模过程略)，三维建模如图1所示。
运用COSMOSWorks软件进行应力分析;其材料属性的设置和初始条件的设定依靠分析向导来实现。
1)点选COSMOSWorks菜单，选择算例－定义名称－实体网格－静态，确认后生成算例。
2)依次设定实体的载荷和约束信息：于两端圆法兰。
原封闭式眼镜阀在介质压力高的工况下易产生强度、刚度不足等现象，易有煤气泄漏发生，过去由于计算方法的限制，只能根据一些简单公式估算，或根据实际经验，哪个部位强度不足就补哪，这种方法不能全面的指出阀门整体的薄弱环节，而且盲目的加筋使阀门重量增加太多。采用有限元技术的三维设计、分析方法可根据设计参数、工况条件，结合设计人员的设计经验、计算等方法综合进行结构设计对比，多次筛选、分析，最终找出一种合理的结构设计。本文将三维软件的设计、分析引用到眼镜阀的设计中，改变了原始的“设计－制造－更改设计－再制造”的多次循环的旧习惯，节省了材料、缩短了设计、制造周期，实现了由精准设计到制造的紧密结合。此分析过程运用COSMOSWorks软件功能对材质的各项指标进行了精确的提取，模拟实际工况(温度、压力等)条件下的实际受力状态，为此类阀门结构的设计、改进提供了参考，其建模、分析过程对不同型号、不同类型的阀门的设计、有限元分析具有借鉴作用。优化改进后的DN2020全封闭式眼镜阀的主阀体，最小安全系数由原来的1.1提升到1.3，且重量比原来轻了600kg，减轻重量比重约占7%。此产品已应用在某钢厂的煤气系统中，使用效果良好。
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