閥門密封結構的改進及應用

2013-05-25 鄧響兵定遠華塑股份有限公司

　　閥門密封質量的高低是評判閥門質量的一個重要標準，閥門必須具備嚴密的密封性能，以防止閥門密封部位的內漏或外漏，重大安全事故的發生，這樣才能確保生產或生活安全地進行。主要分析如何積極改進和應用閥門密封結構。

1、閥門密封結構概述

　　在目前的閥門使用上，最為普遍的問題就是閥門的強度失效與密封失效。對現代閥門密封結構設計影響的因素有：在密封結構中包括了復雜特性的密封元件;工作狀態中密封結構所遇到的不穩定狀況，例如溫度、密封介質特性、壓力等。所以在大部分情況下，閥門的設計人員往往使用傳統憑經驗確定密封結構的辦法。而隨著科技的發展，行業領域內對于閥門的密封結構做了大量的分析與研究，提出了許多閥門密封結構相關的設計方法與改進方法，以最大程度優化閥門密封結構的設計，改善閥門密封結構的有效性，并同時延長其使用壽命，提升工作效率。

　　閥門密封可分作接觸密封與非接觸密封。前者依靠密封力讓密封面能夠互相接觸同時嵌入，使其之間的間隙得以減少或者消除。而后者則是利用密封的組件對被密封的流體所產生壓力降實現密封效果，其在密封的時候，動靜件并不互相接觸。而在接觸密封中還能分成彈性與非彈性密封。前者彈性體采用高分子的彈性材料制作，可通過對變形的補償，保證密封的效果。而后者則是采用金屬或者石墨等非彈性的材料制作而成。

2、截止閥密封結構改進

2.1、問題分析

　　截止閥的閥盤、閥座的內密封面是硬密封型，在密封效果失去后，若送回生產廠家進行修復，則成本較高。而在一般日常生產中，閥門密封結構損壞的修復方法有

　　(1)利用研磨石或是砂紙同時加入適量的研磨劑對損傷部分進行研磨，但這個方法只適用于受損面較小的密封結構。

　　(2)在車床上對受損傷的密封元件進行車削加工，其缺點是耗費時間長且修復后的密封件在材質、強度、結構組織等方面均發生一定變化，使其后續使用效果并不理想。

2.2、密封結構改進

　　綜合對硬質密封結構不容易修復的特點進行考慮，在其閥盤的端面中心位置焊接全螺紋小螺栓一只，利用聚四氟乙烯或是橡膠板制作成與閥盤密封面同樣尺寸的密封墊，再通過對墊片的調整與螺母的壓緊裝置把密封墊在閥芯上進行固定，就可實現與相配套閥座的使用，即圖1。

圖1 閥盤加軟密封墊改進示意

2.3、改進效果

　　經過對其改進后的反復試用效果良好，基本上沒有對閥門流道的介質流速產生影響，密封結果良好，從而有效解決了因閥門密封面損壞且不易修復所產生的影響生產的問題。

　　(1)當閥門再次出現內漏情況時，只要將磨損的密封墊進行更換就能完成修復，成本得到節約。

　　(2)軟質密封墊和硬質閥座的密封面形成了密封的接合面，從改進前剛性的硬密封面變成軟硬接合密封面，與此同時加大了密封的面積。

　　(3)當閥座的密封面產生較小損傷情況時，可利用調節閥門的絲桿開啟度將軟質密封墊壓緊，以作補償。

2.4、改進注意點

　　(1)在閥盤上所焊接的螺栓不能過長，不然則會因螺栓的過長因而抵住了閥體的內流道，形成密封面架空的情況，就發揮不了其密封的作用;在組裝過程中要重點對絲桿開度進行檢查并調整，以確保密封面能夠嚴絲合縫。

　　(2)其調整墊要選擇合適的，襯墊的厚度應該稍小于或等于閥盤的密封面高度，以使軟密封墊和閥盤的密封面處在一個平面之上緊密貼合。

　　(3)在螺母旋緊以后適當作放松處理，以防止壓緊的螺母發生脫落的情況。

3、蝶閥密封結構改進

3.1、問題分析

　　目前的蝶閥密封結構均處于蝶板的正向受壓狀態之下時，其密封效果較好，而當介質反向對蝶板施壓時，其密封效果就出現一定的瑕疵，這個問題在大口徑閥門上特別突出。在供水管網的應用上，其閥門在關閉時的受壓狀態是不穩定的。在蝶板受壓時，不管它的剛性再好、配合的間隙再小也都會造成因受力而變形，從而產生相對位移，而這種變化將直接對閥門密封性與啟閉力矩產生影響，最終影響閥門的正常使用壽命。

3.2、密封結構改進

　　對蝶閥的結構設計上做了幾個方面的改進，以保證雙向金屬型密封蝶閥的雙向密封效果：

　　(1)對下閥軸和閥體的固定使用較緊的過渡配合，以減少其配合間隙，從而改變蝶板的受力支承點，進而降低蝶板的受壓變形量。

　　(2)使用雙偏心的球面結構和彈性薄壁的金屬圈結構配合作為密封副，以實現對其位移的補償與彈性變的補償。在閥門處在開啟的狀態時，其將完全脫離而不會形成磨損，它采用不銹耐酸鋼，避免了銹蝕情況的發生。當閥門處在關閉的狀態時，因蝶板是球面的結構，使密封副的調整范圍較寬，蝶板正向受壓，導致彈性的金屬密封圈一同位移的狀態下，內徑變大，比壓值上升，幅度較小，蝶板反向受壓，彈性的金屬密封圈一同位移的狀態下，內徑縮小，比壓值下降，但同時可以保證其最低密封的比壓值，從而確保其反向密封的效果。