進口高溫金屬硬密封球閥的密封結構分析
球閥按密封結構主要分為軟密封和硬密封，硬密封的球閥耐高溫，耐磨，耐高壓，密封難度也大很多，因此對硬密封球閥的密封結構以及制造工藝的要求很高。我們主要結合當今世界比較代表性的硬密封球閥的品牌美國威盾VTON高溫硬密封球閥的密封結構形式進行剖析。
一、高溫硬密封球閥的概述
1、閥座材料采用聚四氟乙烯(或填充聚四氟乙烯)的稱為軟密封球閥,其使用溫度不超過200℃。閥座材料采用金屬制作的稱為硬密封球閥或高溫球閥,其使用溫度高于250℃。近年來為了滿足高溫工況的需要,國內外球閥生產企業通過優化高溫球閥密封結構,使其啟閉扭矩明顯降低,使用壽命大大延長,操作性能顯著提高。
2、高溫硬密封球閥閥體表面采用*的噴涂技術，通過對各種不同工況條件的處理，硬度可達HRC78。閥座密封面的處理，硬度可達HRC72。球體和閥座進行配對研磨，球閥整個密封面的所有密封區域均經過精密研磨。適合于高溫高壓的水、蒸汽、石油、煤炭、纖維、稠性和腐蝕性介質，以及帶顆粒的介質。金屬密封球閥有浮動球和固定球兩種結構金屬閥座環與球面接觸，通過作用在閥座環上均勻的彈簧負荷使閥座環與球面形成密封。
3、高溫硬密封球閥的密封特點主要是采用金屬密封副,其優點是適用溫度范圍廣,各種金屬的熱膨脹系數相差不大,只要選用得當,可以達到基本一致,有利于協調溫差變形。缺點是材料硬度高,達到密封所必須的比壓高,即使采用預緊力達到密封,但因密封比壓大,閥座和球體之間的磨損也很大,而且由于金屬密封面摩擦系數較大,導致球閥的啟閉力矩較大。因此,高溫球閥大多采用彈性密封副,其性能可靠,彈性補償能力強,適用溫度范圍廣,并對浮動球球閥和固定球球閥都適用。
二、高溫硬密封球閥的結構分析
(1)浮動球高溫硬密封球閥密封結構
圖1所示硬密封高溫球閥由閥體、球體、閥桿、金屬閥座及閥座與閥體間的柔性石墨密封圈組成。兩個閥座以閥桿軸心為對稱中心嵌入閥體,閥座可在閥體嵌入槽中滑動,閥座與閥體之間的密封靠柔性石墨密封圈來實現。由于柔性石墨密封圈可壓縮變形,該結構球閥在一定溫度范圍內使用不會因球
體受熱膨脹卡住不能動作,此結構硬密封球閥可用于溫度不超過343℃的工況。
(2)固定球高溫硬密封球閥密封結構
圖5所示高溫球閥常用在某些高參數工況下。該閥主要由閥體、球體、閥座、上閥桿、下閥桿、螺旋彈簧、壓板、閥座與閥體間密封圈組成。球體由上、下閥桿支撐定位,在介質壓力作用時,球體無閥體軸線方向的位移。兩閥座可在閥體槽中滑動,當球體受熱膨脹時球體推動閥座在閥體槽中滑動并壓縮彈簧變形,使球體不致卡死不能動作。應用中螺旋彈簧可用碟形彈簧取代,亦可將閥桿與球體制作成一體式結構形式。
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