在石油催化裝置中高溫平板閘閥用于輸送催化劑煙氣,其工作溫度為650℃,工作壓力為01245MPa。在高溫平板閘閥的閘板與閥體間的密封是采用2個柔性石墨密封圈, 而密封圈與閘板之間的載荷是通過主閥體和副閥體間連接螺栓的預緊力實現的。預緊力小,密封性不好,容易引起泄漏。預緊力大,密封性好,但是在閘板開啟或關閉的過程中,閘板與密封圈間的摩擦力會很大,所需驅動閘板的力將會增大, 導致密封圈磨損嚴重,有時甚至拉傷密封圈,降低其使用壽命。在高溫平板閘閥裝配過程中,調整墊片的厚度與預緊力大小有關。

      本文以PZ800高溫平板閘閥為例, 通過對密封圈自身結構和基本性能的研究計算, 用理論計算的方法推導主閥體和副閥體間的預緊力以及調整墊片的厚度關系。

密封圈

       密封圈材料為以柔性石墨為主體, 通過加入不銹鋼襯圈, 入模壓制成密封圈。其具有耐高溫, 耐腐蝕, 抗老化以及柔韌性和回彈性好等特點。

11 調整墊片　21 連接螺栓　31 柔性石墨密封圈　41 主閥體  51 纏繞式墊片　61 閥桿　71 閥蓋　81 副閥體　91 閘板101下閥蓋

圖1 　高溫平板閘閥

柔性石墨密度與載荷

       柔性石墨的原始密度為110g/m3。柔性石墨密封圈所受載荷qc與密度ρc 的關系為

       式(1)中b=815MPa 。式(1)也稱為一次加載曲線,主要用在發生塑性變形時。

       設ρ0 為柔性石墨塑性變形后的密度, 如發生彈性變形, 則載荷qc對應的密度ρc 的關系為

       式(2)中b1=3163MPa 。式(2)為二次加載曲線,用在以彈性變形為主的變形時。

密封圈結構與密封性能

       在柔性石墨密封圈中加入支撐件后(圖2),抗拉強度和抗壓強度得到明顯改善。內部的支撐件尺寸影響到密封組件的整體抗壓性能以及密封性能。尤其是支撐件厚度h2的取值更為重要(h1-h2=Δh)。只有確定了最佳的厚度, 各項指標才能優化。

11 柔性石墨密封圈　21 不銹鋼支撐圈

圖2 　密封圈結構

　　根據相關資料, Δh為