三偏心金屬密封球閥的結構特點
三偏心金屬密封球閥的設計思想,已改變球閥的介質密封原理,密封力由外部轉矩產生,施加在閥座上,與管線介質壓力無關。是一種強制密封,可以在兩個啟動方向上獲得“零”泄漏。這是截止閥的密封原理在球閥上的一種嘗試。而作為一種產品,金屬密封球閥又去替代傳統的金屬密封截止閥和閘閥。
典型的結構如意大利Tomene Gas Technolog S.P.A所提供的產品,其商業名稱為Konosphere球閥。結構如圖1所示。
圖1 三偏心金屬密封球閥
這一結構是把密封環置于球體上,錐形密封閥座置于副閥體上。密封環通過背環由保持環固定在球體上,密封環的中心微小地偏離球體的回轉中心,使密封環上產生不同長度的回轉半徑,這樣密封環向密封座靠近時產生一個凸輪效應。另外密封座被固定在副閥體上,其錐面的中心線相對通道中心線偏離一個微小的角度,使密封環與密封座相接觸的瞬間沒有刮擦,沒有摩擦。精心設計的密封環和密封座,使錐形密封帶上的接觸應力保持均勻一致,從而獲得了一個可靠的“零”泄漏。
置于球體上的密封環并非是一個剛性的固定,而是在通道方向上具有微小彈性位移,這個位移是密封環的結構設計與環的材料提供的,增加了密封的可靠性。這一結構設計的動態關閉過程,可以這樣設想:外部施加的轉矩,通過機構給球體上密封環在整個圓周方向上提供一個均勻的力,使密封環和密封座緊密貼合,轉矩繼續增加,密封環的金屬在擠壓力作用下,產生了彈性變形,形成了一個可靠的密封系統。閥門開啟的瞬間,在凸輪旋轉的作用下,整個密封環脫開密封座,可以預計:
①關閉狀態下,密封是可靠的;
②關閉瞬間或者開啟瞬間,密封面之間沒有摩擦和刮擦;
③開啟或關閉過程的轉矩為空載轉矩。
顯然,這樣設計在密封面之間是沒有刮削效果的,產品適用于潔凈的流體,高溫的場合。
圖2所示球閥設計的材料:閥體A105,球體A105+ENP,軸A564 T630,密封環F316+石墨,密封座F316+WC,在制造工藝上的優點是三偏心的結構是在零件球體加工和密封座錐面加工中完成的。閥體的加工和普通閥門一樣,簡化了制造工藝。
圖2 三偏心金屬密封球閥