截止閥密封改進(jìn) 上海申弘閥門有限公司
之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現(xiàn)在介紹截止閥密封改進(jìn)閥門上密封質(zhì)量的高低是評(píng)判閥門質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，閥門必須具備嚴(yán)密的密封性能，以防止閥門密封部位的內(nèi)漏或外漏，重大安全事故的發(fā)生，這樣才能確保生產(chǎn)或生活安全地進(jìn)行。主要分析如何積極改進(jìn)和應(yīng)用閥門密封結(jié)構(gòu)。
閥門作為機(jī)器中的一個(gè)重要零件，本身的密封程度直接影響生產(chǎn)生活的安全進(jìn)行，只有密封結(jié)構(gòu)好的閥門才能節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境并提高工作效率，所以，閥門的密封結(jié)構(gòu)一定要引起足夠重視，科學(xué)合理設(shè)計(jì)閥門密封結(jié)構(gòu)，并在應(yīng)用中及時(shí)改進(jìn)，使閥門的密封程度更精密。
1、影響閥門密封結(jié)構(gòu)的因素
一般來說，國(guó)家或者企業(yè)根據(jù)閥門的不同類型，以及他們的不同性質(zhì)，來規(guī)定閥門結(jié)構(gòu)的密封程度，閥門的密封程度與閥門的材料、工藝制造、設(shè)備工裝、形狀公差以及閥門各個(gè)零件的加工精度等諸多因素密切相關(guān)，這其中的哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)直接或間接地影響閥門的密封程度，依據(jù)科學(xué)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，閥門上密封結(jié)構(gòu)應(yīng)該被設(shè)計(jì)成圓錐體或者球體，然而，與平面密封結(jié)構(gòu)相對(duì)比，這樣的密封結(jié)構(gòu)會(huì)帶來一些不利影響，例如：密封面會(huì)被擦傷，導(dǎo)致維修與加工工作困難重重、舉步維艱，加大了生產(chǎn)成本，在市場(chǎng)上產(chǎn)品的銷量也會(huì)受到很大的沖擊，又由于受技術(shù)水平的限制，閥門很難達(dá)到規(guī)定的要求標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)歷幾次密封性能試驗(yàn)后，閥門就無(wú)所謂結(jié)構(gòu)密封。
由于把閥門密封面設(shè)計(jì)成圓錐體或者球體會(huì)存在一些不利因素，所以對(duì)閥門采取平面密封設(shè)計(jì)，把閥桿和閥蓋的密封面由原來的圓錐形變?yōu)槠矫娼佑|樣式，因?yàn)檫@種平面接觸密封所受外界限制比較少，裝置以及設(shè)備的度或者各個(gè)零部件的形位公差不會(huì)對(duì)其造成太大的影響，這種平面密封內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，在閥蓋的密封部位堆焊后只需精車就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而且閥門密封測(cè)試實(shí)驗(yàn)只需一次就可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的合格率，這種閥門的使用時(shí)間長(zhǎng)短與閥門的開關(guān)次數(shù)成正比，就算萬(wàn)一出現(xiàn)事故，維修起來也更容易。截止閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可通過閥桿既旋轉(zhuǎn)又升降的原理,達(dá)到閥門的開啟或截?cái)?并確保閥門的密封和上密封功能。由于該結(jié)構(gòu)特殊的運(yùn)動(dòng)原理,也造成對(duì)閥門上密封副 間受力極為不利的后果(形成既有密封副間必須的垂直壓力,又有密封副間相對(duì)滑移的摩擦)。實(shí)踐證明,閥門的上密封往往只啟閉幾次,就因?yàn)槊芊飧遍g的擦傷而 引起泄漏。擦傷輕微的需拆開修復(fù),擦傷嚴(yán)重的均因損壞而報(bào)廢,這樣的后果不但增加了企業(yè)的制造成本,而且影響閥門的性能。為解決此類問題對(duì)閥門上密封的結(jié) 構(gòu)和材料做了試驗(yàn)和改進(jìn)。
①將閥桿的上密封部位移動(dòng)到閥瓣上(目的是在受力過程中,使閥瓣上的上密封面相對(duì)閥蓋上的上密封面處于靜止無(wú)滑移狀態(tài))。此改進(jìn)雖然可提高上密封的壽命,但由于要增加一道閥瓣蓋與閥瓣間的密封使得結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,性價(jià)比較低。
②改變上密封副材料。在閥桿密封錐面上堆焊抗擦傷性能好的司太立硬質(zhì)合金,此方法雖然取得了較好的效果,但一方面因?yàn)樗咎⒑辖鸪杀咎?另一方面由 于閥桿基本材料為13Cr馬氏體不銹鋼,可焊性差,堆焊時(shí)須焊前預(yù)熱,焊后保溫和焊接工藝復(fù)雜。另外,為保證閥桿的尺寸精度,還要增加粗加工工序。綜合分 析,除特殊要求外,此方案其性價(jià)比也不好。
實(shí)踐證明,提高閥桿錐面硬度是提高截止閥上密封壽命的可行辦法。 閥門的密封性能是考核閥門質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要指標(biāo)之一。閥門的密封性能主要包括兩個(gè)方面，即內(nèi)漏和外漏。
內(nèi)漏是指閥座與關(guān)閉件之間對(duì)介質(zhì)達(dá)到的密封程度，考核內(nèi)漏的標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)有兩個(gè)。一個(gè)是國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局2008年12月發(fā)布，2009年7月1日開始實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13927-2008“工業(yè)閥門壓力試驗(yàn)”。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是參照采用標(biāo)準(zhǔn)ISO5208-2007“工業(yè)閥門閥門的壓力試驗(yàn)”制訂的，另一個(gè)是原機(jī)械工業(yè)部發(fā)布的JB/T9092-1999“閥門的試驗(yàn)與檢驗(yàn)”，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是參照符合API598-1986“閥門的檢查和試驗(yàn)”制訂的。GB/T13927-2008適用于一般工業(yè)用閥門的檢驗(yàn);JB/T9092-1999適用于石油工業(yè)用閥門的檢驗(yàn)。
外漏是指閥桿填料部位的泄漏，中法蘭墊片部位的泄漏及閥體因鑄件缺陷造成的滲漏，外漏是根本不允許的。如果介質(zhì)不允許排入大氣，則外漏的密封比內(nèi)漏的密封更為重要。因此，閥門的密封性能應(yīng)引起生產(chǎn)廠家的重視。
影響閥門密封性能的因素主要有：
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥,氣動(dòng)截止閥,電動(dòng)蝶閥,氣動(dòng)蝶閥（1）、密封面質(zhì)量;（2）、密封面寬度;（3）、閥前和閥后的壓力差;（4）、密封面材料及其處理狀態(tài);（5）、介質(zhì)性質(zhì);（6）表面親水性;（7）密封油膜的存在;（8）、關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 下面的表格簡(jiǎn)單介紹了相關(guān)閥門的密封技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)容
GB/T12234-89
《大眾閥門法蘭與對(duì)焊連接鋼制閘閥》 閥蓋
閥蓋上面的密封面采用圓錐形或球面形，上密封采用襯套鑲在閥蓋上，下螺紋式和奧氏體不銹鋼閥蓋的密封面也可直接加工形成。
GB/T12235-89
《大眾閥門法蘭連接鋼制截止閥和升降式止回閥》 閥桿和閥桿螺母
閥桿上面必有一個(gè)圓錐形或球面形的上密封面，當(dāng)閥門開啟式與閥蓋的上密封座吻合 2、閥門密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法
如果在工業(yè)生產(chǎn)中，閥門的密封面有所損壞可以采取以下方法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)：
1)研磨法，這種方法適用于閥門密封面受損程度比較小的情況，采用研磨石或者砂紙?jiān)偬砑舆m量的研磨劑進(jìn)行研磨;
2)深度修復(fù)，用車削加工的方法對(duì)受損的密封件進(jìn)行加工，但是這種方法會(huì)很浪費(fèi)時(shí)間和精力，經(jīng)過深度修復(fù)加工后，其材料質(zhì)量和硬度，結(jié)構(gòu)組織等都會(huì)發(fā)生或多或少的變化，無(wú)法達(dá)到*的使用效果。
2.1具體的改進(jìn)方法
由于閥門的密封面是堅(jiān)硬的材質(zhì)結(jié)構(gòu)，不容易修復(fù)，所以，可以把一個(gè)全螺紋狀的小螺栓焊在閥盤端面中心處，使用聚四氟乙烯板或者橡膠板等制成與閥盤密封面尺寸相符的密封墊，為了將密封墊定制在閥芯上面，可以調(diào)制墊片和螺母壓緊裝置，這樣密封墊就可以和對(duì)應(yīng)的閥座一同使用。
2.2閥門改善后的效果
對(duì)改善后的閥門要多次示范驗(yàn)證其精密度，當(dāng)產(chǎn)生一系列問題時(shí)可采取一定的辦法合理解決
1)如果閥門發(fā)生內(nèi)漏，只需把密封墊子進(jìn)行替換，這樣能有效節(jié)約成本。
2)軟密封墊與硬質(zhì)閥座密封面形成一個(gè)密封接合面，由改進(jìn)前的鋼性硬密封變?yōu)檐浻步雍厦芊猓瑫r(shí)增大了密封面積。
3)當(dāng)閥座的密封面上面受到小規(guī)模損傷時(shí)，可以調(diào)整閥門絲桿開啟度以調(diào)緊軟質(zhì)密封墊作為補(bǔ)充。
4)改善后的閥門一旦出現(xiàn)問題，很容易檢修，成本低廉。
2.3加強(qiáng)防護(hù)措施
首先，焊著在閥盤上面的螺栓不要過長(zhǎng)，不然會(huì)堵塞閥體的內(nèi)流道，導(dǎo)致密封面被‘架空’無(wú)法起到密封的功效，裝配時(shí)要認(rèn)真查閱并調(diào)試絲桿的展開度，確保密封面可以密切接觸。
其次，科學(xué)合理地選擇尺寸與厚度相當(dāng)?shù)恼{(diào)整墊，襯墊的高度要略矮于閥盤密封面臺(tái)階的厚度。讓軟密封墊和閥盤密封面密切接觸，融合在一起，使他們被存放在同一個(gè)平面。.
再次，要把擰緊的螺母進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆潘桑苑缐壕o額螺母脫落。為了防止流體介質(zhì)出現(xiàn)腐蝕或者遇高溫變形的情況發(fā)生，要科學(xué)合理地選擇合適介質(zhì)要求的軟密封墊。
再次，如果閥座的密封面出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，可以放棄對(duì)閥座的使用，因?yàn)榻?jīng)過改善后的閥芯仍然能與同樣規(guī)格的閥座配套使用。同時(shí)，在調(diào)整閥門時(shí)要做好標(biāo)志記號(hào)，要輕開輕關(guān)，這樣才能延長(zhǎng)密封墊的應(yīng)用周期。在高溫、高壓等特殊環(huán)境下，要更換閥門去使用新閥門，不要為了一味地節(jié)約成本繼續(xù)使用改進(jìn)后的閥門。
zui后，這種改進(jìn)措施僅僅適用于流線式等構(gòu)造比較簡(jiǎn)略單一的截止閥，流體結(jié)構(gòu)形式要求不同類型的閥門，不宜采取此種方法。
3、閥門密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問題
首先，不要讓閥門在開度很小的情況下工作，如果閥針啟動(dòng)緩慢，在開度很小的情況下工作，這時(shí)的節(jié)流間隔小，要適當(dāng)擴(kuò)大鎖緊機(jī)構(gòu)的螺距，增大閥針開啟速度和升程，工作開度就會(huì)增大，可有效延長(zhǎng)閥門的使用周期。
其次，介質(zhì)溫度對(duì)閥門的使用周期會(huì)產(chǎn)生很大影響，過高的介質(zhì)溫度會(huì)縮短閥門的使用周期，所以，要盡量不使閥門在高溫介質(zhì)下工作，所以，在卸壓閥處添加冷卻裝置，能夠有效延長(zhǎng)閥門的使用周期。裝配或者替換針閥時(shí)一定要適當(dāng)清洗針閥，以免有雜質(zhì)摻入，會(huì)加快針閥的損壞。
再次，要定期對(duì)高壓介質(zhì)進(jìn)行過濾與清潔，加液體要使用過濾器進(jìn)行過濾，如果過濾器使用的次數(shù)過多，就應(yīng)該適當(dāng)減短使用周期，還要時(shí)常對(duì)油箱進(jìn)行清理，定時(shí)更換新介質(zhì)，依據(jù)裝備的實(shí)際情況要適當(dāng)減短清洗和換油周期。 1、密封面質(zhì)量對(duì)閥門密封性能的影響閥門的密封面是指閥座與關(guān)閉件互相接觸而進(jìn)行關(guān)閉的部分。當(dāng)密封面上的比壓在40MPa以下時(shí)，密封面的質(zhì)量對(duì)閥門密封性能起決定性作用。這是因?yàn)椋寒?dāng)密封面上的比壓小，表面粗糙度低時(shí)，泄漏量迅速增加。當(dāng)密封面上的比壓大時(shí)，表面粗糙度對(duì)泄漏量影響顯著減小。
2、密封面寬度對(duì)閥門密封性能的影響密封面的寬度決定毛細(xì)孔的長(zhǎng)度。當(dāng)寬度加大時(shí)，流體沿毛細(xì)孔的運(yùn)動(dòng)行程加長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)阻力增加。加大密封面寬度可以減小高壓閥中的侵蝕磨損。密封面寬度加大后，會(huì)引起泄漏行程長(zhǎng)度成正比地加大，因而能夠按比例地減少泄漏量。但密封面寬度增加，在同樣的密封力下，密封比壓減小，又會(huì)使泄漏的可能性增加。因此，不能無(wú)限的增加密封面寬度。
3、閥前和閥后的壓力差對(duì)閥門密封性能的影響從理論上分析，閥前，閥后壓力差和泄漏量既成正比關(guān)系。但試驗(yàn)證明：在其他條件相同的情況下，泄漏量的增長(zhǎng)是超過壓力差的增長(zhǎng)的。泄漏量與壓力差之間的關(guān)系可以近似的以下式表示：G=M(N△P2+S△P)式中：M，N，S——常數(shù)系數(shù)，這些系數(shù)取決于材料、密封表面的加工質(zhì)量、密封面上的比壓和其他條件；△P——壓差。
4、密封面材料及其處理狀態(tài)對(duì)閥門密封性能的影響密封面材料及其處理狀態(tài)對(duì)閥門泄漏量有很大影響。由于密封面間的剩余間隙的大小取決于密封表面微觀不平度，所以，如果使用鋼制材料的密封圈，造成相同的密封程度，就必須有較大的比壓，其值必然超過用黃銅制的密封圈的比壓值。與密封有關(guān)的表面處理狀態(tài)，諸如波峰的變形，尺寸和密封間隙的改變以及其他現(xiàn)象都發(fā)生在金屬表層上，很明顯，表層的性能與基體材料性能有明顯區(qū)別。由加工引起的變化可以影響表層厚度50μm的。研磨時(shí)，基體金屬不露出。工作表層組織不同于金屬基體組織。材料性能與幾何形狀及微觀幾何形狀相比影響不大。金屬性能的差異，通常小于其他因素的影響。密封面在低壓條件下工作時(shí)，這種情況更為突出。當(dāng)比壓高于40MPa時(shí)，表面粗糙度對(duì)密封性能的影響就減小，而材料的影響便增加。
5、介質(zhì)性質(zhì)對(duì)閥門密封性能的影響液體介質(zhì)對(duì)泄漏量的影響基本上由黏度確定在同一個(gè)密封閥中，各種條件相同的情況下，黏度大的介質(zhì)比黏度小的介質(zhì)滲漏要小得多。氣體介質(zhì)和液體介質(zhì)相比差別更為明顯（飽和蒸汽除外，飽和蒸汽容易保證密封面）。
6、表面親水性對(duì)閥門密封性能的影響表面親水性影響泄漏量是因?yàn)槊?xì)孔特性的作用。當(dāng)密封表面上只要有一層很薄的油膜，就需加大通過間隙的水的壓力。由于金屬表面具有良好的親水性，煤油能很容易的滲透鑄件和密封連接的間隙。所以，在一些zui關(guān)鍵性的場(chǎng)合，是采用煤油進(jìn)行密封性液壓試驗(yàn)的。采用腔體內(nèi)灌煤油的方法進(jìn)行密封性試驗(yàn)，大約相當(dāng)于0.3?0.4兆帕斯卡壓力下的水壓密封性試驗(yàn)。
7、密封油膜的存在對(duì)閥門密封性能的影響密封表面間存在密封油膜對(duì)其密封性有顯著影響。當(dāng)表面上有密封油膜時(shí)，破壞了接觸表面間的親水性，這樣就需要較大的壓力差，才能使介質(zhì)通過毛細(xì)孔。另外，表面上有稠密封油膜能堵塞介質(zhì)的通道行程，提高連接的密封性。在采用油膜密封時(shí)應(yīng)注意：當(dāng)工作過程中油膜減少時(shí)，應(yīng)能恢復(fù)油膜的厚度。閥門中采用的油脂不允許溶于介質(zhì)之中，也不應(yīng)該蒸發(fā)，硬化或有其他的化學(xué)變化。
8、關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)閥門密封性能的影響關(guān)閉件的剛性和結(jié)構(gòu)的影響是由于零件的彈性作用。由于閉路閥的關(guān)閉件不是剛性，而是具有一定彈性的，在與介質(zhì)有關(guān)的壓力作用下，尺寸是變化的，這也引起密封面力的相互作用的變化。為補(bǔ)償這些變化對(duì)關(guān)閉件密封性能的影響，是使密封面具有較小的剛性，即彈性變形盡可能大些。 4、總結(jié)
本文針對(duì)閥門的密封結(jié)構(gòu)展開討論，首先分析了影響閥門密封程度的因素，以及如何排除不利因素，運(yùn)用有利條件確保閥門的密封，然后，又具體分析了閥門結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法，以及閥門結(jié)構(gòu)的防護(hù)措施，又逐步闡述了閥門密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用時(shí)應(yīng)該注意的問題，閥門的結(jié)構(gòu)密封程度是影響閥門質(zhì)量的重要因素，也在一定程度上覺得了閥門的使用周期。所以，一定要做好閥門的結(jié)構(gòu)密封工作，確保閥門安全工作，為人們的日常生產(chǎn)生活提供便利服務(wù)，節(jié)省能源，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)收益。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有石油化工一體式防泄漏保溫球閥 |
