改進保溫球閥密封性能

                             上海申弘閥門有限公司

摘要：之前介紹空氣減壓閥在修造輪船應用，現在介紹改進保溫球閥密封性能針對目前技術領域中保溫球閥存在的缺陷，對其密封材料及密封結構進行改進，使其在高溫工況下能確保密封性能，并且大大提高其使用壽命。
關鍵詞：保溫球閥；密封結構；密封材料；溫度
改進保溫球閥密封性能隨著國內工業的不斷發展，對管線上使用的保溫球閥的需求也隨之增加，對保溫球閥的要求也越來越高，用戶選用保溫球閥時，特別關注該閥有沒有具有良好的密封性能以阻止介質的泄漏。由于進口保溫球閥的可靠性較好，因此用戶對重要部位多采用進口保溫球閥，但是進口保溫球閥價格昂貴，交貨周期較長，售后服務不方便，嚴重影響整套管線的運作。為了減少管線費用，實現保溫球閥的國產化，國內廠家也不斷在國產保溫球閥的質量上、密封可靠性上精益求精，力求代替進口保溫球閥。本文就針對保溫球閥在耐高溫問題上進行分析并提出改進措施。保溫球閥優點：（1）首先在支承圈與閥體之間，通常采用 O 形圈作徑向密封的結構進行改進，取消采用 O 形圈的密封結構，在支承圈上直接加工出臺階結構使支承圈與閥體之間組成密封腔．在密封腔內裝上耐高溫的柔性石墨材料的密封圈，在密封圈后面加裝一個帶錐截面的墊圈，墊圈后面裝上結構的螺塞，這樣通過旋緊螺塞，螺塞將力傳遞給墊圈，墊圈的錐截面將擠壓密封圈，密封圈產生變形，使其在徑向內外貼緊支承圈和閥體，從而使保溫球閥在徑向獲得耐高溫的密封結構，同時，通過旋緊螺塞，使球體與閥座之間產生預緊密封力，使其獲得密封。
 
（2）在閥座密封結構上亦做出相應的改進，采用鑲入式結構，將閥體及支承圈挖出凹槽，凹槽底端裝入密封性能*且耐高溫的柔性石墨，既能起到閥座底端的密封作用，又能起到各密封副之間因熱脹冷縮的補償作用。在柔性石墨上面裝上耐高溫的金屬閥座，使用溫度可提高到425℃以內長時間使用，從而解決了保溫球閥不能在200℃以上長時間使用的局面。并且還可根據實際工況的要求選用不同材質的閥座。
 
（3）起排泄作用的底端接管與堵頭是螺紋連接，當溫度升高時，螺紋部分的密封很難保證，決定取消堵頭，在圖 2 中與底端接管連接的堵頭換上臺階式排污堵頭，連接端用纏繞墊進行密封，確保底端的密封可靠性。 
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,通過改進保溫球閥的密封結構，密封性能優良，特別是改進后的柔性石墨代替了 O 形圈，在溫度≤425℃的工況上得到廣泛使用。隨著國內工業水平的發展和技術進步，其性能將不斷提高，應用范圍將不斷擴大。保溫球閥是根據市場需求而改進設計制造的，該閥門具有整體結構緊湊、操作方便、密封可靠和壽命長等特點，目前該保溫球閥在用戶使用工況中運行良好，各項性能指標均達到設計要求。對容易凝固、高粘度的液體介質具有優良的性能，特別適用于松香之類的稠質介質。
1． 流體阻力小，其阻力系數與同長度的管段相等。
2． 結構簡單、體積小、重量輕。 
3． 緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統中也已廣泛使用。 
4． 操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。 
5． 維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。
6． 在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。 
7． 適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。 球旋轉90度時，在進、出口處應全部呈現球面，從而截斷流動。
保溫球閥是一種比較新型的球閥類別，它有著自身結構所*的一些*性，如開關無摩擦，密封不易磨損，啟閉力矩小。這樣可減小所配執行器的規格。配以多回轉電動執行機構，可實現對介質的調節和嚴密切斷。

1 提出問題
目前現有技術領域中的保溫球閥也稱夾套球閥，是在球閥的基礎上焊裝金屬夾套，夾套與閥體之間構成保溫通道，通道內注入蒸汽或其他保溫介質，確保閥內介質能夠正常工作。保溫球閥具有良好的保溫特性，且閥門的通徑與管徑一致，同時又能有效地降低管路中介質熱量損失。主要用于石油、化工、冶金、制藥、食品等各類系統中，以輸送常溫下會凝固的高粘度介質。
因受閥門密封結構及其相對應的密封材料的制約，其使用的溫度小于 200℃。而且長時間在 200℃ 的工況下使用，壽命較短。雖然閥座方面可選用短時間能耐 300 ℃ 的高強度石墨材料，但閥門中還有許多需要密封的部位仍無法在高溫場合下密封，特別是徑向密封方面，高強度石墨材料不適宜做徑向密封。通常的保溫球閥徑向密封是采用 O 形圈密封結構，這樣整臺閥門的使用溫度直接受到 O 形圈使用溫度的制約，目前保溫球閥上使用的 O 形圈是氟橡膠，而氟橡膠的使用溫度在 200℃ 以內，且不能長期在這極限溫度內使用。遠遠不能滿足市場中許多介質的要求，如工況介質為松香時，其要求保溫球閥的使用溫度為 300 ℃，這樣才有利于松香介質獲得較為理想的流動性，傳統中用 O 形圈作為密封零件時，就無法滿足其要求。
2 改進措施
根據保溫球閥存在的問題，確定對保溫球閥的密封材料和結構進行改進。
（1）首先對圖 1 在支承圈與閥體之間，通常采用 O 形圈作徑向密封的結構進行改進，取消采用 O 形圈的密封結構，在圖 2 支承圈上直接加工出臺階結構使支承圈與閥體之間組成密封腔．在密封腔內裝上耐高溫的柔性石墨材料的密封圈，在密封圈后面加裝一個帶錐截面的墊圈，墊圈后面裝上結構的螺塞，這樣通過旋緊螺塞，螺塞將力傳遞給墊圈，墊圈的錐截面將擠壓密封圈，密封圈產生變形，使其在徑向內外貼緊支承圈和閥體，從而使保溫球閥在徑向獲得耐高溫的密封結構，同時，通過旋緊螺塞，使球體與閥座之間產生預緊密封力，使其獲得密封。
（2）在閥座密封結構上亦做出相應的改進，采用鑲入式結構，將閥體及支承圈挖出凹槽，凹槽底端裝入密封性能*且耐高溫的柔性石墨，既能起到閥座底端的密封作用，又能起到各密封副之間因熱脹冷縮的補償作用。在柔性石墨上面裝上耐高溫的金屬閥座，使用溫度可提高到 425℃ 以內長時間使用，從而解決了保溫球閥不能在 200℃ 以上長時間使用的局面。并且還可根據實際工況的要求選用不同材質的閥座。
（3）在圖 1 中起排泄作用的底端接管與堵頭是螺紋連接，當溫度升高時，螺紋部分的密封很難保證，決定取消堵頭，在圖 2 中與底端接管連接的堵頭換上臺階式排污堵頭，連接端用纏繞墊進行密封，確保底端的密封可靠性。
3 結語
通過改進保溫球閥的密封結構，密封性能優良，特別是改進后的柔性石墨代替了 O 形圈，在溫度 ≤425℃ 的工況上得到廣泛使用。隨著國內工業水平的發展和技術進步，其性能將不斷提高，應用范圍將不斷擴大。保溫球閥是根據市場需求而改進設計制造的，該閥門具有整體結構緊湊、操作方便、密封可靠和壽命長等特點，目前該保溫球閥在用戶使用工況中運行良好，各項性能指標均達到設計要求。對容易凝固、高粘度的液體介質具有優良的性能，特別適用于松香之類的稠質介質。與本文相關的論文：焦炭化工截止閥