不銹鋼固定式球閥的密封結(jié)構(gòu)探討

之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹不銹鋼固定式球閥的密封結(jié)構(gòu)探討本文對(duì)不銹鋼球閥的密封結(jié)構(gòu)作了初步探討。重點(diǎn)分析了球閥主密封結(jié)構(gòu)的形式，密封材料的選擇等影響球閥密封性能和使用性能、可靠性的因素，提出了彈性脹圈和聚四氛乙烯唇式密封座組成的組合型密封座的結(jié)構(gòu)形式。Q47型固定式球閥是新一代高性能球閥，適用于長(zhǎng)輸管線和一般工業(yè)管線，其強(qiáng)度、安全性、耐惡劣環(huán)境性等在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了特殊考慮，適用于各種腐蝕性和非腐蝕性介質(zhì)。它與浮動(dòng)球閥相比，工作時(shí)，閥前流體壓力在球體上產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承，不會(huì)使球體向閥座移動(dòng)，因而閥座不會(huì)承受過(guò)大的壓力，所以固定式球閥的轉(zhuǎn)矩小、閥座變形小，密封性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，適用于高壓、大口徑場(chǎng)合。的彈簧預(yù)閥座組件，具有自緊特性，實(shí)現(xiàn)上游密封。每閥有兩個(gè)閥座，每個(gè)方向都能密封，因而安裝沒(méi)有流向限制，是雙向。

本閥有二塊式和三塊式兩種閥體結(jié)構(gòu)，中法蘭用螺栓連接，密封采用增強(qiáng)聚四氟乙烯鑲?cè)氩讳P鋼圈內(nèi)，鋼圈后部沒(méi)有彈簧保證閥座緊貼球體，保持密封。上下閥桿均沒(méi)有PTFE軸承，減少磨擦，操作省力，小軸底部沒(méi)有調(diào)整片，保證球與密封圈的接處位置。全通徑：閥門流量孔徑與管線內(nèi)徑一致，以便管線清掃。適用于長(zhǎng)輸管線和一般工業(yè)管線，其強(qiáng)度、安全性、耐惡劣環(huán)境性等在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了特殊考慮，適用于各種腐蝕性和非腐蝕性介質(zhì)。它與浮動(dòng)球閥相比，工作時(shí)，閥前流體壓力在球體上產(chǎn)生的作用力全部傳遞給軸承，不會(huì)使球體向閥座移動(dòng)，因而閥座不會(huì)承受過(guò)大的壓力，所以固定式球閥的轉(zhuǎn)矩小、閥座變形小，密封性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，適用于高壓、大口徑場(chǎng)合。的彈簧預(yù)閥座組件，具有自緊特性，實(shí)現(xiàn)上游密封。每閥有兩個(gè)閥座，每個(gè)方向都能密封，因而安裝沒(méi)有流向限制，是雙向。

不銹鋼固定式球閥的密封結(jié)構(gòu)探討球閥以其*的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種管路系統(tǒng)的快速切斷、改變介質(zhì)流向和自動(dòng)控制，可采用手動(dòng)、電動(dòng)或氣動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。 球閥的密封性要求

球閥的密封性指標(biāo)由內(nèi)泄漏和外泄漏要求確定，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定非金屬密封球閥的密封性按 GB/T13927《通用閥門壓力試驗(yàn)》的 A 級(jí)執(zhí)行，要求“在試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間內(nèi)無(wú)可見泄漏”；航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地面氣體管路系統(tǒng)用球閥“在 0.05MPa 和 1.1 倍公稱壓力的氣壓條件下，保壓 3min ，內(nèi)泄漏率應(yīng)不大于 3×10-5Pa·m3/s(無(wú)氣泡逸出)；在 1.1 倍公稱壓力的氣壓條件下，保壓 3min ，外泄漏率應(yīng)不大于 1×10-5Pa·m3/s(無(wú)氣泡逸出)。”



2 不銹鋼固定式球閥的密封結(jié)構(gòu)探討影響球閥密封性的主要因
素影響球閥密封性的主要因素有密封面的粗糙度和球體圓度參數(shù)。*，無(wú)論采用如何的加工技術(shù)，都不可能*消除球體的圓度誤差及密封面的微觀缺陷，因此，為了達(dá)到良好的密封效果并保證加工過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)，必須確定合適的密封面粗糙度和球體圓度參數(shù)值。有關(guān)資料，球體密封面的粗糙度 Ra 值大允許值為 0.4µm；密封座粗糙度 Ra 值在以聚四氟乙烯為密封材料時(shí)大允許值為 0.8µm。球面的圓度公差，按 GB/T1184 附表 2 的 6 級(jí)精度較為合適。
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥本閥有二塊式和三塊式兩種閥體結(jié)構(gòu)，中法蘭用螺栓連接，密封采用增強(qiáng)聚四氟乙烯鑲?cè)氩讳P鋼圈內(nèi)，鋼圈后部沒(méi)有彈簧保證閥座緊貼球體，保持密封。上下閥桿均沒(méi)有PTFE軸承，減少磨擦，操作省力，小軸底部沒(méi)有調(diào)整片，保證球與密封圈的接處位置。全通徑：閥門流量孔徑與管線內(nèi)徑一致，以便管線清掃。
 閥門型號(hào)：SQ47,SQ41等
主體材質(zhì): WCB,WCC,A105,304,316,LCB,LCC,LF2,CF8,CF8M,CF3,CF3M
尺寸范圍: DN50-DN500；2"-20"
壓力范圍: 1.0~16.0Mpa,150~2500lb
適用溫度：-29℃≤t≤570 ℃（跟閥體材質(zhì)及密封面材質(zhì)不同所承溫有差異）
可選驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)，蝸輪，氣動(dòng)，電動(dòng)；



3 球閥主密封結(jié)構(gòu)分析
早期的球閥，一般采用金屬材料作為密封結(jié)構(gòu)(又稱硬密封)，隨著工程塑料技術(shù)的發(fā)展，尤其是聚四氛乙烯的出現(xiàn)，使球閥密封結(jié)構(gòu)有了一種較為理想的密封材料。常見的球閥主密封結(jié)構(gòu)的軟密封形式有剛性密封座、帶彈性元件的密封座、聚四氟乙烯唇式密封座和彈性脹圈與聚四氟乙烯唇式密封座組成的組合型密封座等形式。唇式密封座具有的唇形結(jié)構(gòu)，使其具有較好的彈性，在使用中可保證密封面的預(yù)壓縮量并可對(duì)密封面的預(yù)壓縮量進(jìn)行補(bǔ)償而優(yōu)于剛性結(jié)構(gòu)。但使用中發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯的彈塑性變形能力及在溫度變化條件下的穩(wěn)定性仍不十分理想，且具有較大的冷流趨向；同時(shí)，由于球閥的使用壓力變化范圍較大，因此，采用聚四氟乙烯作為密封材料制成的唇式密封座，在較低壓力條件下或使用中仍易產(chǎn)生泄漏。解決這一問(wèn)題的方式為采用彈性脹圈與聚四氟乙烯唇式密封座組成的組合型密封座，它可依靠金屬材料彈性脹圈良好的彈塑性變形能力，增強(qiáng)其整體的彈塑性變形能力和補(bǔ)償能力，提高球閥的密封能力。

3.1 球閥密封條件
要保證球閥達(dá)到規(guī)定的密封要求，須借助介質(zhì)的壓力推動(dòng)球體(浮動(dòng)式球閥或密封座(固定式球閥產(chǎn)生微小位移，使密封座表面產(chǎn)生一定的彈塑性變形，形成必要的密封比壓。密封比壓過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致密封座所受比壓超過(guò)材料的許用比壓而損壞，使密封失效，還會(huì)導(dǎo)致操作力矩升高而影響動(dòng)作性能；過(guò)低則會(huì)使密封座表面的彈塑性變形量不足以補(bǔ)償球體的加工誤差，導(dǎo)致主密封不能達(dá)到規(guī)定的密封要求。



國(guó)標(biāo)上裝式球閥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：
設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)按照: GB12237；
結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按照: GB12221；
連接端尺寸按照：JB/T79,GB9113,HG20592；
檢驗(yàn)和測(cè)試按照: JB/T 9092、GB/T13927； 美標(biāo)上裝式球閥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：
設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)按照: ASME B16.34,API6D等；
結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按照: ASME B16.10；
連接端尺寸按照：ASME B16.5,ASME B16.25；
檢驗(yàn)和測(cè)試按照: API598；
防火設(shè)計(jì)按照：API607；
適用介質(zhì)：水、氣、油品、天然氣和酸堿腐蝕性介質(zhì)。
適用溫度：-196～350℃
驅(qū)動(dòng)方式：手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等。
公稱通徑：DN 25-800 1"～32"
球閥的密封條件為：qMF < q < [q]
式中：qMF — 保證密封所必須的密封面比壓； [q] — 密封面的許用比壓；q — 計(jì)算的實(shí)際比壓。

3.2 浮動(dòng)式球閥的密封機(jī)理
如圖 1 (a) 所示，由于球體下端無(wú)固定支承，浮動(dòng)式球閥關(guān)閉時(shí)，在介質(zhì)壓力作用下，球體將產(chǎn)生一定的浮動(dòng)量(位移)，離開人口端密封座而壓緊在出口端密封座上，使介質(zhì)在出口端密封座受到阻截。即浮動(dòng)式球閥實(shí)際上只有出口端密封座發(fā)揮密封作用，而人口端密封座與球體間保持一很小的浮動(dòng)間隙。

3.3 固定式球閥的密封機(jī)理
高壓或公稱通徑 DN≥200mm 的球閥，常采用固定式結(jié)構(gòu)。固定式球閥的球體不產(chǎn)生浮動(dòng)量，可保證雙向密封，使閥門的操作扭矩降低；密封座上的載荷波動(dòng)幅度較小。固定式球閥可分為球前密封式(人口密封式)和球后密封式(出口密封式)球閥與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)