高溫硬密封球閥密封構(gòu)造分析

高溫硬密封球閥密封構(gòu)造分析1、概述

球閥由于具有流體阻力小、操作方便、啟閉迅速、密封性好和可靠性高等特點(diǎn),在石油化工、長(zhǎng)輸管線及城市供暖等行業(yè)得到了廣泛地應(yīng)用。閥座材料采用聚四氟乙烯(或填充聚四氟乙烯)的稱(chēng)為軟密封球閥,其使用溫度不超過(guò)200℃。閥座材料采用金屬制作的稱(chēng)為硬密封球閥或高溫球閥,其使用溫度高于250℃。近年來(lái)為了滿足高溫工況的需要,國(guó)內(nèi)外球閥生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)優(yōu)化高溫球閥密封構(gòu)造,使其啟閉扭矩明顯降低,使用壽命大大延長(zhǎng),操作性能顯著提高。2、球閥硬密封構(gòu)造2.1、密封特點(diǎn)

高溫球閥的密封特點(diǎn)主要是采用金屬密封副,其優(yōu)點(diǎn)是適用溫度范圍廣,各種金屬的熱膨脹系數(shù)相差不大,只要選用得當(dāng),可以到達(dá)基本一致,有利于協(xié)調(diào)溫差變形。缺點(diǎn)是材料硬度高,到達(dá)密封所必須的比壓高,即使采用預(yù)緊力到達(dá)密封,但因密封比壓大,閥座和球體之間的磨損也很大,而且由于金屬密封面摩擦系數(shù)較大,導(dǎo)致球閥的啟閉力矩較大。因此,高溫球閥大多采用彈性密封副,其性能可靠,彈性補(bǔ)償能力強(qiáng),適用溫度范圍廣,并對(duì)浮動(dòng)球球閥和固定球球閥都適用。

高溫球閥在預(yù)緊力和流體壓力的作用下,閥座與球體壓緊,使閥座密封面產(chǎn)生變形而到達(dá)密封。其密封效果取決于閥座在流體壓力和預(yù)緊力的作用下,能夠補(bǔ)償球體不圓度和微觀不***的程度。因此,閥座與球體之間必須具有足夠大的密封比壓qb,且應(yīng)滿足

qb<q<〔q〕

式中qb———保證閥門(mén)密封的必須比壓,MPa

q———閥門(mén)工作時(shí)的實(shí)際比壓,MPa

〔q〕———閥座材料的許用比壓,MPa2.2、構(gòu)造分析

(1)浮動(dòng)球球閥密封構(gòu)造

圖1所示硬密封高溫球閥由閥體、球體、閥桿、金屬閥座及閥座與閥體間的柔性石墨密封圈組成。兩個(gè)閥座以閥桿軸心為對(duì)稱(chēng)中心嵌入閥體,閥座在閥體嵌入槽中滑動(dòng),閥座與閥體之間的密封靠柔性石墨密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于柔性石墨密封圈可壓縮變形,該構(gòu)造球閥在一定溫度范圍內(nèi)使用不會(huì)因球體受熱膨脹卡住不能動(dòng)作,此構(gòu)造硬密封球閥可用于溫度不超過(guò)343℃的工況。

1.閥體2.球體3.閥桿4.密封圈5.閥座

圖1對(duì)稱(chēng)閥座高溫球閥

圖2所示高溫球閥用金屬?gòu)椥匀ψ鏖y座密封圈,用來(lái)補(bǔ)償溫差、壓力和磨損等外界條件變化對(duì)球閥密封性能影響。該閥由閥體、球體、閥桿、金屬閥座、閥座與閥體間的柔性石墨密封圈、金屬?gòu)椥匀Α⒔饘購(gòu)椥匀涵h(huán)及密封墊組成。兩個(gè)閥座一個(gè)為可在閥體嵌入槽中滑動(dòng)的金屬閥座,另一個(gè)為可變形的金屬?gòu)椥匀﹂y座。該構(gòu)造球閥在球體受熱膨脹時(shí)金屬?gòu)椥匀﹂y座可變形,使球體不致卡住不能動(dòng)作。

1.密封圈2.閥座3.閥體4.球體5.閥桿6.壓環(huán)7.金屬?gòu)椥匀?.密封墊

圖2金屬?gòu)椥匀Ω邷厍蜷y

圖3所示高溫球閥使用碟形彈簧加載密封副構(gòu)造。該閥由閥體、球體、閥桿、閥后閥座、閥后閥座密封圈、閥前閥座、閥前閥座密封圈、壓環(huán)及碟形彈簧等組成。閥前閥座、閥前閥座密封圈、壓環(huán)為一組件,碟形彈簧壓在組件上。球閥裝配后碟形彈簧受壓,它一方面為閥門(mén)密封提供初始力,另一方面壓縮閥座和閥體間的密封圈,使閥座和閥體間密封。該構(gòu)造球