每一次重大突破与创新,首先都来自于理念和思想的突破与创新。对调节阀复杂工况硬密封验证的突破也如此。
1、内外有别,先内后外
调节阀复杂工况密封难,主要发生在芯、座的密封结构上。所以我们应该把解决问题的重点放在调节阀的心脏芯、座上。在解决芯、座问题时,我们会得到好的一面,同时也会得到副作用的一面。这就要求我们在其它形式或在外部予以补偿和防范。
2、水平=适度,一切偏激都是不可取的。
在哲学中,我们知道一个事物分成矛、盾两个方面(即一分为二)。如果我们用Z表示这个事情,用X表示事物的一方面,Y表示事物的另一方面,那么,用公式来表示,则为:
Z=X+Y——(1)
这个公式说明了我们考虑问题必须是两个方面予以兼顾(又叫中和或称中庸之道,即X+Y);而不是偏激一方,即X+X,或Y+Y。
一、产品的设计思想
我们把上述哲学思想和公式用于产品设计中。则得到解决复杂工况密封难的设计思想应为:
1、对硬度的考虑
Z(硬度性能的综合考虑)=X(软)+Y(硬)=软硬相济——(2)
Z(硬密封性能的极软结果)=X(软)+X(软)=极软(不可靠)——(3)
Z(硬度性能的极硬结果)=Y(硬)+Y(硬)=极硬(易脆)——(4)
2、对刚度的考虑
Z(刚度的综合考虑)=X(刚)+Y(柔)=刚柔相济——(5)
Z(刚度的极刚结果)=X(刚)+X(刚)=刚性太强(无变形)——(6)
Z(刚度的极柔结果)=Y(柔)+Y(柔)=柔性太强(变形太大)——(7)
二、对原存在的问题分析
根据公式(2)的思想,不难看出原来密封面不可靠的原因是太软(公式3)或太硬(公式4)所致。
根据(5)的思想,不难看出原高温、高温差下产生堵卡的原因是太大刚性(公式6)缺乏适度的弹性来吸收热胀冷缩产生的变形问题。
三、突破复杂工况密封验证的途径
1、硬度的解决
按照公式(2)硬软相济来设计密封面的硬度。我们采取了特殊工艺对阀芯、阀座表面进行超硬化处理,其表面硬度高达HRC64-70,是不锈钢硬度的3倍,是STELLITE合金硬度的1.5倍;最重要的是保证基体组织具有较软的硬度,实现了“外硬内软”。“外硬”较好地解决了耐冲蚀、耐汽蚀、耐磨损、耐划伤等的问题;“内软”避免了超硬带来的脆裂问题。
2、刚度的解决
按照公式(5)刚柔相济来设计密封面的刚度。由此,我们发明了一种新型阀座“S”形阀座,增强了弹性变形,实现了在高温和大温差的工况条件下对热胀冷缩的补偿。