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壓力自密封半球閥

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-01-05 16:52:18點(diǎn)擊率：

　　一、前言

　　雙偏心半球閥具有關(guān)閉輕巧，密封性能好，能切除閥面結(jié)垢物的障礙，耐磨損、耐高溫、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于石化裝置、冶金、化工及灰渣輸送等部門。目前的結(jié)構(gòu)是閥座與閥體采用螺栓固定連接，調(diào)整范圍小，只適用于中小口徑、中低壓力工況，口徑大于DN350、壓力較高時(shí)，不能保證正向有效密封，使用受限。經(jīng)過對密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提高了閥門輸送兩相流介質(zhì)的能力，適應(yīng)了工況要求。

　　二、過程分析

　　傳統(tǒng)的偏心半球閥主要零件為閥體、閥座、閥芯、閥座調(diào)整墊片以及閥軸等，裝配如圖1所示。閥門的操作力主要有螺栓的預(yù)緊力和密封副的密封力，采用強(qiáng)制密封原理，強(qiáng)制密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　1.調(diào)整螺釘2.調(diào)整墊片3.閥座4.閥體5.閥芯

　　6.連接盤7.填料壓蓋8.填料9.閥軸

　　圖1 傳統(tǒng)偏心半球閥裝配圖

　　1.調(diào)整螺釘2.調(diào)整墊片3.閥座4.閥體5.閥芯

　　圖2 強(qiáng)制密封結(jié)構(gòu)

　　閥體和閥座的連接方式為螺栓固定連接，通過調(diào)整墊片的微量彈性變形以及螺栓的壓緊力來實(shí)現(xiàn)閥座和閥芯密封副的強(qiáng)制密封，調(diào)整墊片材質(zhì)為不銹鋼絲夾柔性石墨，可調(diào)范圍小，介質(zhì)對閥座的影響力又很小。而且采用螺栓壓緊力來滿足預(yù)緊力需要，螺栓擰緊后，壓緊力基本是固定的，當(dāng)介質(zhì)壓力增大時(shí)，密封比壓增大，預(yù)緊力相應(yīng)增大，原來的壓緊力在一定程度上很難滿足預(yù)緊力的需求。同時(shí)螺栓一直處于 大受力階段，加快螺栓的疲勞破壞，加速螺栓的失效。另外，當(dāng)加工有偏差時(shí)，僅僅通過調(diào)整墊片有時(shí)很難奏效，為了保證一次試壓成功，經(jīng)常需要對閥座零件進(jìn)行二次上車床加工，效率降低，成本增加很多。同時(shí)原來的整體閥座結(jié)構(gòu)，在閥座鉆孔工序這個(gè)環(huán)節(jié)也有缺陷，經(jīng)常要密封面朝下，這樣精加工后的密封面多少會(huì)磨損，密封面堆焊材料硬度較大，磨損后的微小裂紋大大影響密封性能。基于這些原因，當(dāng)口徑和壓力等級達(dá)到一定級別時(shí)，正向很難實(shí)現(xiàn)成功保壓，一般從出口方向施壓，才能保證密封，即反向保壓成功，難以實(shí)現(xiàn)雙向密封。

　　三、改進(jìn)措施

　　改進(jìn)后的雙偏心半球閥采用壓力自密封原理來保證密封的有效性，壓力自密封結(jié)構(gòu)如圖3所示。閥門的操作力主要有螺栓的預(yù)緊力、密封副的密封力以及介質(zhì)的作用力。

　　閥座和閥體采用分體式，由閥座和壓蓋組成，O形圈實(shí)現(xiàn)密封，通過螺栓的壓緊力來滿足初始預(yù)緊力。當(dāng)介質(zhì)通過時(shí)，利用閥座特有的環(huán)形面將介質(zhì)作用力轉(zhuǎn)移到閥座上，實(shí)現(xiàn)壓力自密封的密封原理，根據(jù)使用工況不同，即介質(zhì)壓力不同，提供的作用力也不同，從而保證不同介質(zhì)壓力下的密封力，更有效地滿足各種工況的要求。同時(shí)根據(jù)壓力不同，閥座的分體浮動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以自身調(diào)整，便于裝配調(diào)試，工藝簡化。

　　1.螺釘2.壓蓋3.O形圈4.閥座5.閥體6.閥芯

　　圖3 壓力自密封結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，所需的操作力 大，作用力主要有螺栓的初始預(yù)緊力和介質(zhì)作用在閥座上的力。介質(zhì)所產(chǎn)生的作用力根據(jù)現(xiàn)場工況的介質(zhì)工作壓力而不同，當(dāng)工作壓力偏小時(shí)，密封面處所需的 小預(yù)緊力也偏小，介質(zhì)提供的作用力也相應(yīng)偏小;反之，當(dāng)工作壓力偏大時(shí)，密封面處的 小預(yù)緊力和介質(zhì)作用力也同步增大，從而不受介質(zhì)工作壓力的限制，均能有效保證密封。當(dāng)閥門開啟時(shí)，流道打開，介質(zhì)作用在閥座上的作用力隨之減小。同時(shí)，分體閥座的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，使閥座與閥芯的密封面瞬時(shí)脫離，減小摩擦，避免密封面的擦傷，延長使用壽命。同時(shí)在加工中 地保護(hù)密封面，避免磕碰，而且便于安裝調(diào)試。

　　O形圈的特有材質(zhì)，對腐蝕性介質(zhì)有相當(dāng)大的阻礙作用，而且耐一定溫度，密封性能更好。另外考慮到裝配時(shí)密封副受加工工藝的影響，很難對正，需要經(jīng)常調(diào)整，將O形圈安裝在閥座的凸臺(tái)位置，一端靠閥體臺(tái)階限制，這樣調(diào)整間隙大，方便對正，同時(shí)減小摩擦力，使操作力矩減小。

　　新結(jié)構(gòu)半球閥在多次批量生產(chǎn)中已經(jīng)呈現(xiàn)很大優(yōu)勢，工藝簡單、方便，成本降低，使用壽命提高，產(chǎn)品維修率降低，得到用戶的一致認(rèn)可，大大拓展了使用范圍。

　　四、結(jié)語

　　壓力自密封半球閥在設(shè)計(jì)過程中，除對閥座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)外，還要注意各項(xiàng)壓力參數(shù)的計(jì)算及特殊零部件材質(zhì)的選用。只有不斷改進(jìn)雙偏心半球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能適應(yīng)不同工作環(huán)境多種流體介質(zhì)的要求，讓閥門的優(yōu)勢得以 地展現(xiàn)。

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