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球阀密封结构的分析及研究.pdf

球阀密封结构的分析及研究.pdf

上传者: winice 2010-01-09 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《球阀密封结构的分析及研究pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含年第期阀门一一球阀密封结构的分祈及司}究夕.上海震宇阀门制造有限公司.上海.上海燃气设计院.上海.上海蝶球阀门厂.上海)摘要通过分析球阀的I作原理并符等。

年第期阀门一一球阀密封结构的分祈及司}究夕.上海震宇阀门制造有限公司.上海.上海燃气设计院.上海.上海蝶球阀门厂.上海)摘要通过分析球阀的I作原理并比较其密封结构的优缺点.为球阀的研究、设计制造和选用人员提供最基础的理论参考依据。THIA{蝓一彳I(碉中圈分粪号:文献标识码:'’J/AnalysisandresearchonsealingstructureofballvalveWANGJiaxinYINFengpingxuMing.hua了H‘Sh~gha‘zh朗V小uringCoL诅Shanghai,c阻一r.ShanghalGasDesignInstitute.ShanghalChinaf.shng}aiButterfly&BalV~dvePlant.ShanghaiChina)Abstract:Byanalyzingtheworkingprinciplesofballvalvesandoomparingadvantagesanddis~vantagesofthesealingstructurethebasictheoreticalreferencesareofferedtoresearchers.designers.manufacturers.selectorsoYlballvalves.Keywords:softsealinghardsealingwholebailsassembledballs前言全通径球阀具有流体阻力小.节省能源流向不受限制启闭快等优点。其综合技术性能比相同用途的闸阀、截止阀、旋塞阀和螵阀均优越。管路上采用高参数球阀作为启闭阀门来替代传统的闸阀、截止阀和旋塞阀已是近年来的发展趋势。设计制造出性能可靠、高参数、低成本的球阀是众多阀门研究、制造、选型和使用人员的共同愿望。球阀的发展因为球阀的球体与阀座密封的贴合面小于旋塞阀的塞子与塞体密封的贴合面所以球体压向环形阀座的密封力和阀门的启闭力比旋塞阀大大减轻。约在年国外即将旋塞阀的塞子改为球体.成为早期研究的球阀样品。当时的球阀采用金属整体球与金属阀座密封副.由于球体与阀座在密封时需相互贴紧但是贴紧后.金属与金属之间又会咬死球体旋转时扭矩增大.若强制旋转球体密封面间会拉伤所以阀门密封也就失效。由于这一矛盾无法解决使球阀一直处于研究状态未能工业化推广使用。直到年世界上出现了高分子合成材料后将球阀的阀座改用聚四氟乙烯、橡胶和尼龙等软质材料.软密封阀座的球阀才工业化推广使用。年后软密封阀座的球阀在我国也得到较大的推广使用。但是聚四氟乙烯、橡胶和尼龙等软密封阀座不适用于高温介质并且不适用于防火型阀门.所以限制了球阀替代闸阀、截止阀和旋塞阀的使用范围。要提高球阀的可靠性和技术参数、延长使用寿命采用金属密封副是球阀发展的必然趋势。为了减轻球阀金属密封副之间拉伤的矛盾.大约在年.国外研制出金属弹性阀维普资讯http:wwwcqvipcomVALVEDESIGNQQ:VALVEDESIGNQQ群号:wwwbzfxwcom一O一阀门年第期座、金属浮动阀座和弹性加浮动阀座等球阀密封结构。这些结构虽能提高球阀的技术参数并减轻拉伤问题但金属密封副之间又出现易磨损、高温变形、弹簧槽中结渣、球体与阀座易卡死及寿命短等矛盾。年“撑开式阀门密封结构”(专利号:ZL.)问世.在国内外首先提出将钢制整体球改为可撑拢的钢制组合球当组合球需密封时球瓣平行移动.向进、出口两端撑开贴紧金属阀座。当组合球需旋转时.球瓣脱离金属阀座金属密封面之间出现间隙后组合球体旋转。受撑拢式组合球结构的影响国内外先后出现了球体倾斜摆动密封结构类、组合球撑拢密封结构类和最新开发的球体沿基面滚动密封结构类球阀(尚未公开)。各类球阔分析目前球阀已发展成l多种密封结构的产品。如软阀座密封结构、弹性阀座或浮动阀座密封结构、球体倾斜摆动密封结构和组合球撑拢密封结构等。.软阀座密封结构软阀座密封球阀一般装有钢制整体球和聚四氟乙烯制成的软阀座阀座依靠装配时的预紧力紧贴在球体上固定球球体下端带有定位轴。驱动阀杆带动球体逆时针旋转’球体的流道孔与进出口端流道孔完全相通时阀门开启。顺时针旋转O。阀门关闭(图)。(a)软密封浮动球璋阀《b)软密封固定璋璋阀圈软阔座密封结构软阀座密封球阀的优点有:垒通径流体阻力小节省能源。流向不受限制阀门可任意位置安装。阀门安装空间小。开关迅速.只需旋转。。因系软(阀座)硬(球体)密封副所密封容易实现。困球体正常贴紧软阀座旋转时球体表面在闽座表面滑动故密封副间不结渣。结构简单.制造成本低。软阀座密封球阀的缺点有:聚四氟乙烯软f回座不耐中高温("C)如遇火灾事故阀座即烧坏不能工作。因阀座贴紧球体的预紧力很大所以球体旋转开关时扭矩特别大大口径和高压差时.不但要装旁通阀还需减速启闭装置.启闭速度慢。如果是浮动球球体在进口介质压力作用下还会压向出口端软阀座.该球阀启闭扭矩更大。阀座贴紧密封面球体旋转时.密封面间产生磨损.磨损后很难补偿。软阀座密封面不耐高压差的介质冲蚀特别是开关过程中最严重加之阀杆和球体旋转开关中不能自锁定位.所以该阀只能全开或全关不能调节流量。如遇阀腔中异常升压f霞腔中的升压很难与进口或出口端的压力平衡所以易发生事故。无上密封装置。.弹性f座与浮动阀座密封结构弹性阀座与浮动阀座的球阀一般由钢制整体球和钢制弹性阀座或钢制浮动阀座组成。钢制浮动阀座上一般镶嵌软阀座。浮动阀座球阀的球体下端带有定位轴。依靠弹性阀座上的弹性榴或浮动阀座后的弹簧作用使弹性阀座或浮动阀座贴紧在球体上。驱动阀杆带动球体逆时针旋转’球体上的流道孔与进出口流道(a】(b)球悼阀座.镶嵌戟阀座.弹簧.戟密封圈定位轴阀体(a)弹性阀崖璋阀(b)浮动阀座璋阀圈弹性阀座与浮动阀座密封结构一一门阀。诧相闭一辫豳~维普资讯http:wwwcqvipcomVALVEDESIGNQQ:VALVEDESIGNQQ群号:wwwbzfxwcom年第期阀门弹性阀座与浮动阀座的优点有:全通径流体阻力小节省动力能源。流向不受限制阀门可任意位置安装。阀门安装空同小。开关迅速只需旋转。。因浮动阀座上镶嵌了软阀座后形成软(阀座)与硬(球体)密封副所以密封容易实现。因阀座贴紧球体所以密封面间不结渣。弹性阀座硬密封球阀和不镶嵌软阀座的浮动阀座球阀能适应中温介质。如遇阀腔中异常升压阀腔压力可与出口端压力自动平衡预防事故。弹性阀座硬密封球阀结构简单.制造成本低。弹性阀座与浮动阀座的缺点有:弹性阀座或浮动阀座后面的弹簧在高温时容易失效所以不适应高温介质更不适应火灾事故。如浮动阀座上镶嵌软阀座使用温度更低()。浮动阀座后面的弹簧槽或弹性阀座上的弹性槽中易结渣结渣后浮动阀座不能浮动弹性阀座失去了弹性易卡死金属球体使球阀无法启闭如强制旋转球体密封表面即被拉伤阀门失效。浮动阀座上的软密封圈不但不适应中高温介质在磨损后很容易出现二次泄漏。浮动阀座上镶嵌软阀座后有了前级密封但很难检验软阀座后面的金属后级密封当前级密封失效后后级密封是否有效很难保证。浮动阀座上镶嵌的软阀座密封不耐有压差的介质冲蚀特别是开一关过程中最严重。弹性阀座或浮动阀座均贴紧球体所以球体旋转时扭矩大磨损严重寿命短。大口径和高压差时还需装旁通阀。因阀杆和球体旋转过程中不能锁紧定位所以不能调节流量没有上密封装置。.球体倾斜摆动密封结构球体倾斜摆动球阀分整体球、组合球和弹性槽结构。倾斜摆动整体球球阀为钢制整体球和钢制阀座。球体下端为万向节机构.上端为凸轮机构。阀杆通过凸轮机构将整体球依万向节的中心向阀门出口端摆动倾斜.压紧阀座形成单向密封球阀关闭(图)。当整体球脱离阀座依万向节中心向中轴线摆动再逆时针旋转阀门开启。倾斜摆动组合球球阀或弹性槽球球阀装有钢制组合球或带弹性槽整体球及钢制阀座。球体下端为万向节机构或定位轴上端为撑拢机构。阀杆通过撑拢机构将组合球或弹性槽整体球依万向节的中心或弹性槽终端向阀座摆动倾斜压紧阀座球阀关闭(图)。当组合球或弹性槽球脱离阀座依万向节中心或弹性槽终端向中轴线摆动再逆时针旋转。球阀开启。(a)倾斜摆动整体球球I珂(b)倾斜摆动组合球球闫(c)颤斜摆动弹性槽球球阀图球体倾斜摆动密封结构倾斜摆动密封结构的优点为:全通径.止阀快。如遇阀腔中异常升压阀腔压力容流体阻力小节省动力能源。适应高温高压易与进口端压力自动平衡.可预防异常升压事介质。启闭扭矩轻。启闭速度比闸阀、截故。倾斜摆动组合球球阀流向不受限制可维普资讯http:wwwcqvipcomVALVEDESIGNQQ:VALVEDESIGNQQ群号:wwwbzfxwcom一阀门年第期任意位置安装。不需安装旁通阀。倾斜摆动密封结构的缺点为:整体球或组合球均按万向节机构中心或弹性槽终端向阀座倾斜角度摆动压向阀座密封。一般是阀座环形面下点与球体最先接触上点最后接触使阀座环形面的下点先密封上点后密封。开启时上点先脱开下点后脱开因而造成密封比压不均衡受压力介质冲蚀不平衡最终使阀门的使用寿命减少。倾斜摆动整体球球阀只能形成单向密封流向受到限制安装方向也受限制。倾斜摆动组合球或弹性槽球球阀万向节机构的夹槽中或弹性槽中易结渣结渣后球体无法收撑球阀无法使用。该球阀比软密封球阀结构复杂特别是倾斜摆动组合球球阀体积大制造难度大很难保证精度。无上密封装置。.组合球撑拢密封结构组合球撑拢密封球阀的球体一般由球瓣、楔体或插板组合而成楔体与球瓣用燕尾槽连接插板与球瓣用斜槽和斜槽中的滚柱连接组合球两边有钢制阀座。组合球下端装有定位轴上端装有上密封装置。阀杆带动楔体或插板、滚柱下行撑开与其连接的球瓣平行移动压向阀座球阀关闭(图)。反之楔体或插板、滚柱上行收拢与其连接的球瓣离开阀座进出口两端压力平衡组合球逆时针旋转。球阀开启。组合球撑拢密封球阀是集普通球阀、闸阀和截止阀优点于一体的产品。保留了一般球阀全通径流体阻力小节省能源.流向不受限制和可任意位置安装的主要优点。采用截止阀密封可靠和使用寿命长的密封原理撑开球瓣贴紧阀座如同截止阀阀瓣平行移动压向阀座形成密封一样无擦伤、磨损小.不怕密封面上贴附颗粒介质。组合球旋转开启阀门时.球瓣与阀座间已有间隙在不接触状态下旋转.所以更无磨损。而且不论通径大小压力及温度高低.均能达到甚至超过有关验收标准对密封性能的要求做到零泄漏。采用了闸阀楔形闸板方法撑拢球瓣不但可靠刚性好.而且在密封面磨损后可得到寿命补偿。采用了闸阀的明杆启闭方法使球阀的启闭扭矩跟闸阀一样轻。能适应高温高压介质具有高参数及防火的功能要求。具有一般球阀没有的上密封功能。大口径和高压差时不需装旁通阀。可调节流量作调节阀使用。组合球撑拢密封球阀的缺点是:结构复杂制造困难。体积较大成本较高。启闭速度较一般球阀慢。)(a)楔悻撑拢组台球球闷(b)插板撑拢组台球球闷图组合球撑拢密封结构结语应多家阀门制造厂及设计院和阀门用户要求笔者对上述各种球阀密封结构进行了初浅的分析和比较仅供参考。上述球阀密封结构技术有很多项系国内外专利技术.望采用时不要侵犯知识产权。参考文献沈阳阁门研究所阀门设计z.沈阳:沈阳阁门研究所l【国外阀门基本情况编写小组阀门z北京:第一机械工业部科学技术情报研究所.(沈阳阀门研究所国外阀门结构设计参考图册z沈阳:沈阳阀门研究所.()(英GHPearson阀门设计(M合肥:安徽科学出版社.(舍肥通用机械研究所.阀门(M北京:机械工业出版杜。((英RW赞裴闷丁^选用手册(z北京:中国阀门协会。((美).J.L莱昂斯.阀门技术手册(M北京:机械工业出版社。(杨源泉.闫门设计手册M北京:机械工业版杜..(章华友.球闷设计与选用(M.北京:北京科技出版社..(陆培文国内外阀门新结构(M北京:中国标准出版杜.维普资讯http:wwwcqvipcomVALVEDESIGNQQ:VALVEDESIGNQQ群号:wwwbzfxwcom

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