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金屬密封蝶閥在低溫閥門中的應用

隨著經濟與工業技術的的飛躍發展,日新月異的高新技術和人們對閥門的需求,使得閥門業面臨著巨大的挑戰和機遇。尤其是蝶閥在低溫介質中的使用,除了能滿足常溫狀態下一般閥門所具有的性能之外,更重要的是在低溫狀態下閥門密封的可靠性,動作的靈活性以及對低溫閥門的一些其它特殊要求。

根據我國低溫裝置的不斷發展,對低溫閥門的要求日益增大,因此對金屬密封蝶閥進行結構上的改進,開發了三偏心純金屬高密封性能的蝶閥,這種蝶閥無論介質是高溫還是低溫均能滿足其需要。現結合其結構特點,僅對低溫性能方面作簡單介紹。

一、對低溫碟閥密封性能的要求:

低溫閥門產生泄漏的原因主要有兩種情況,一是內漏;二是外漏。

1、閥門產生內漏

主要原因是密封副在低溫狀態下產生變形所致。

當介質溫度下降到使材料產生相變時造成體積變化,使原本研磨精度很高的密封面產生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們曾對DN250閥門進行低溫試驗,介質為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒經過低溫處理)發現密封面翹曲變形量達0.12mm左右,這是造成內漏的主要原因。

新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。閥座是一個斜圓錐橢圓密封面,與嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環組成密封副。密封環可在蝶板槽內徑向浮動。當閥門關閉時,彈性密封環首先和橢圓密封面的短軸接觸,隨著閥桿的轉動逐漸將密封環向內推,迫使彈性環再和斜圓錐面的長軸接觸,最終導致彈性密封環與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環產生變形而達到的。

因此當閥體或蝶板在低溫下產生變形時,都會被彈性密封環來吸收補償,不會產生泄漏和卡死現象。當閥門打開時這一彈性變形立即消失,在啟閉過程中基本沒有相對磨擦,故使用壽命長。

2、閥門的外漏。

其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時,由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產生松弛而導至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結構,避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數閥門的填料采用F4,因為它的自滑性能好、摩擦系數小(對鋼的摩擦系數f=0.05~0.1),又具有獨特的化學穩定性,因此得到廣泛應用。但F4也有不足之處,一是冷流傾向大;二是線膨脹系數大,在低溫下產生冷縮導致滲漏,造成閥桿處大量結冰,至使閥門開啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結構即利用F4膨脹系數大的特點,通過予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。

二、閥體、閥桿軸襯的設計要求

1、低溫閥門殼體結構形狀。

材料選擇的正確與否對閥門的正??煽抗ぷ饔兇偶渲匾囊庖?。蝶閥的結構特點與截止閥、閘閥相比,不但避免了因形狀不規則,殼體壁厚不均勻,在低溫下產生的冷縮,溫差應力所引起的變形,而且由于蝶閥體積小,閥體形狀左右基本是的稱的,因而熱容量小;予冷量消耗也小;形狀規則又便于對閥門的保冷措施。如上海維旺迪閥門新研制的DD363H型碟閥為保證閥門在低溫下的可靠使用,完全按照低溫閥的特殊性進行設計和制造,如:殼體材料選擇了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼等。

2、閥桿襯套的選擇。

根據用戶反映,有些低溫閥門在運行當中,閥門的轉動部位發生粘滯,咬合現象時有發生,主要原因是:配對材料選擇不合理,予留冷間隙過小,以及加工精度等原因所致。在研制低溫閥門時,采取了一系列措施,防止出現以上現象。例如:我們對閥桿上、下軸襯選用了具有摩擦系數小及自潤滑性能的SF-1型復合軸承,這樣可以適用于低溫閥門的一些特殊需要。金屬密封型蝶閥具有的特點是一些普通閥門所不具備的。尤其是流阻小、密封可靠、啟閉迅速、使用壽命長等。