高温硬密封球阀密封结构研究

2009-10-16 刘扬 合肥通用机械研究院

1、概述

  球阀由于具有流体阻力小、操作方便、启闭迅速、密封性好和可靠性高等特点,在石油化工、长输管线及城市供暖等行业得到了广泛地应用。阀座材料采用聚四氟乙烯(或填充聚四氟乙烯)的称为软密封球阀,其使用温度不超过200℃。阀座材料采用金属制作的称为硬密封球阀或高温球阀,其使用温度高于250℃。近年来为了满足高温工况的需要,国内外球阀生产企业通过优化高温球阀密封结构,使其启闭扭矩明显降低,使用寿命大大延长,操作性能显著提高。

2、球阀硬密封结构

2.1、密封特点

  高温球阀的密封特点主要是采用金属密封副,其优点是适用温度范围广,各种金属的热膨胀系数相差不大,只要选用得当,可以达到基本一致,有利于协调温差变形。缺点是材料硬度高,达到密封所必须的比压高,即使采用预紧力达到密封,但因密封比压大,阀座和球体之间的磨损也很大,而且由于金属密封面摩擦系数较大,导致球阀的启闭力矩较大。因此,高温球阀大多采用弹性密封副,其性能可靠,弹性补偿能力强,适用温度范围广,并对浮动球球阀和固定球球阀都适用。

  高温球阀在预紧力和流体压力的作用下,阀座与球体压紧,使阀座密封面产生变形而达到密封。其密封效果取决于阀座在流体压力和预紧力的作用下,能够补偿球体不圆度和微观不平度的程度。因此,阀座与球体之间必须具有足够大的密封比压qb ,且应满足

qb < q <〔q〕

式中qb ———保证阀门密封的必须比压,MPa
  q———阀门工作时的实际比压,MPa
 〔q〕———阀座材料的许用比压,MPa

2.2、结构分析

(1)滑动球阀体封闭结构类型   图1下图硬封密带高温环境蝶阀由阀体、球体、阀杆、复合阀块及阀块与阀体间的超材料石墨封密带圈主成。俩个阀块以阀杆轴心为对称轴中央放入阀体,阀块在阀体放入槽中划屏,阀块与阀体相互之间的封密带靠超材料石墨封密带圈来控制。是因为超材料石墨封密带圈可减小发生形变,该成分特征蝶阀在特定高温安全使用范围内安全使用不是因为球体遇热膨胀系数卡住没有拉伸动作,此成分特征硬封密带蝶阀要用于高温不多于343℃的操作。

对称阀座高温球阀

1.阀体 2.球体 3.阀杆 4.封密圈 5.高压闸阀 图1 等势面阀门法兰温度高阀门   图2一样高温环境阀门用合金材料柔软性圈作阀块胶封圈,用赔偿费湿度、工作压力和磨损情况等外部环境要求不同对阀门胶封耐热性导致。该阀由阀体、球体、阀杆、合金材料阀块、阀块与阀体间的柔软石墨胶封圈、合金材料柔软性圈、合金材料柔软性圈压环及胶封垫组合成。俩个阀块两个为可在阀体融入槽中滚动条的合金材料阀块,另两个为可变性性形的合金材料柔软性圈阀块。该设计阀门在球体放热增大时合金材料柔软性圈阀块可变性性形,使球体不同卡住不许瑜伽动作。

金属弹性圈高温球阀

1.封严圈 2.阀球 3.阀体 4.球体 5.阀杆 6.压环 7.彩石黏性圈 8.封严垫 图2 塑料伸缩性圈高温作业闸阀   图3如图是高热三通高压阀门选择碟形压簧加载失败填料胶封副根据部分。该阀由阀体、球体、阀杆、阀后阀球、阀后阀球填料胶封圈、阀前阀球、阀前阀球填料胶封圈、压环及碟形压簧等根据。阀前阀球、阀前阀球填料胶封圈、压环为一套件,碟形压簧压在构件上。三通高压阀门装配工艺后碟形压簧不外压力,它一立方米面为高压阀门填料胶封提供了缺省力,另个立方米面解压缩阀球和阀体间的填料胶封圈,使阀球和阀体间填料胶封。该根据部分三通高压阀门两位阀球以阀杆轴心为对应点服务中心嵌到阀体,阀球可在阀体嵌到槽中滑屏,在球体遇热澎胀时阀球构件滑屏,碟形压簧不外压力出现变形,应对球体卡住没有的动作。