截止閥閥座組件的設計

2013-08-14 鞠榮華四川省攀枝花市攀鋼釩公司

1、概述

　　隨著截止閥使用材料特性的不斷提高，結構不斷改進，其使用壽命也不斷地得到延長。但是在連續性生產系統中，由于截止閥閥座組件受流體介質的溫度變化、壓力變化、沖刷、磨損、顆粒物積存擠壓和腐蝕而造成閥座組件點蝕、缺損、壓痕和凹陷，進而產生結合面密封不嚴的內泄漏問題，成為影響截止閥使用壽命的原因之一。本文介紹幾種維修方便并可更換閥座組件的截止閥。

2、問題分析

　　截止閥的閥座采用耐腐蝕、耐磨損的硬質合金材料鑲嵌固定在閥體上( 圖1) 。當閥座密封面出現輕微缺陷時，一般采用閥瓣和閥座密封面對研的方法消除缺陷。當閥座密封面出現較嚴重的缺陷時，因為維修成本高，只能報廢整臺閥門，即增加了生產成本，又造成了浪費。

3、可更換閥座

　　為了截止閥閥座方便的從閥體上拆卸和安裝，設計了幾種可更換的閥座組件。

3.1、螺紋式

　　螺紋式閥座是將合金材料加工的閥座環( 圖2)過螺紋旋進閥體形成閥座。在閥座環上設有定位卡口，用于旋緊或拆卸閥座環。閥瓣和閥座環成對研磨，在使用中必須成對更換和安裝。帶螺紋的閥座環拆卸方便，定位可靠，但長期在高溫、高壓狀態下使用時，容易出現螺紋處變形，對接合面的精度造成一定的影響，螺紋處也容易產生泄漏。螺紋式閥座的截止閥不能用于高溫、高壓工況。

鑲嵌固定式閥座的截止閥

1. 閥體2. 閥瓣3. 閥座

圖1 鑲嵌固定式閥座的截止閥

3.2、彈簧頂壓式

　　彈簧頂壓式閥座是在截止閥的閥體腔內用彈簧組件，頂壓固定一個合金材料制造的閥座環( 圖3) 。閥座環的外圈、內圈和底面定位于閥體腔的凹槽中，外圈的上面利用彈簧彈力頂固、擠壓在閥體上。只要彈簧的緊力合適，閥座環不會產生移位。當閥座環損壞后只需要成對更換閥座組件即可。另外，閥座需加工成凹槽形，閥座環和閥瓣成對配研，根據壓力等級保障彈簧的預緊力。此結構是將閥座環用彈簧定位于閥體上的凹槽中，但是在拆卸和安裝閥蓋時，需要用專用工具定位彈簧，較麻煩。當閥門用在高溫高壓系統中，彈簧容易出現熱蠕變而減小彈力，閥座環在閥腔內容易受介質溫度及閥瓣擠壓應力而變形，此閥不宜在高溫高壓的工況中使用。

螺紋式閥座環

1. 閥體2. 閥座環

圖2 螺紋式閥座環

彈簧頂壓式閥座環

1. 上彈簧圈2. 彈簧3. 下彈簧圈4. 閥座環

圖3 彈簧頂壓式閥座環

3.3、環形定位圈式

　　環形定位圈式閥座是采用預緊力壓緊一個帶有流道口的環形定位圈將閥座環擠壓定位，再將環形定位圈用螺栓或點焊形式固定在閥體內壁上(圖4) 。當閥座環損壞后只需要將螺栓拆卸下來，或是用砂輪打磨環形定位圈上的焊點，將定位圈和下閥座同時取下來，成對更換閥座組件后，采用預緊力回裝環形定位圈即可。此結構閥座環定位精度不高，環形定位圈流道位置會隨著流體沖刷產生變形而減小預緊壓力，所以只適用于一般工況條件下使用。

定位圈固定式閥座環

1. 環形定位圈2. 閥座環

圖4 定位圈固定式閥座環

3.4、組合閥體式

　　閥體由上下兩部分組成( 圖5) ，閥座環擠壓在上閥體和下閥體法蘭間，利用閥體組合的螺栓力夾緊閥座環。當閥座環損壞需要更換時，只需拆卸法蘭螺栓，松開法蘭取下并更換、調整閥座環位置即可。下閥體和上閥體組合螺栓可以采用非通孔或雙頭螺柱。閥座環的下平面和下閥體接觸面積要符合受力條件。此結構適用性廣，但是從結構上增加了泄漏點，即泄漏的可能性。

組合閥體式

1. 下閥體2. 上閥體3. 閥瓣4. 閥座環

圖5 組合閥體式

螺栓定位式閥座環

1. 閥體2. 閥瓣3. 閥座環4. 定位螺栓

圖6 螺栓定位式閥座環

3.5、螺栓定位式

　　將閥座環上加工出螺栓孔，用螺栓將閥座環固定在閥體上( 圖6) 。當閥座環出現嚴重缺陷時，可方便的更換閥座環和閥瓣。為防止螺栓脫落，螺栓須進行防松處理，或用耐高溫和耐腐蝕的金屬絲連結起來。螺栓可以采用沉頭螺釘，也可以是內六角螺栓。流體介質的溫度和壓力變化會對螺栓的鎖緊力造成一定的影響，此類截止閥適用于小參數介質和正常工況下使用。