保溫球閥技術改進

2022-03-06 12:54:20 點擊量:

摘要：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，並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
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。由於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，售後服務不方便，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並提出改進措施。
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。主要用於石油、化工、冶金、製藥、食品等各類係統中，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製約，其使用的溫度小於 200℃。而且長時間在 200℃ 的工況下使用，壽命較短。雖然閥座方麵可選用短時間能耐 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，特別是徑向密封方麵，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，這樣整台閥門的使用溫度直接受到 O 形圈使用溫度的製約，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，如工況介質為鬆香時，其要求保溫球閥的使用溫度為 300 ℃，這樣才有利於鬆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台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，在密封圈後麵加裝一個帶錐截麵的墊圈，墊圈後麵裝上專用結構的螺塞，這樣通過旋緊螺塞，螺塞將力傳遞給墊圈，墊圈的錐截麵將擠壓密封圈，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優越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。在柔性石墨上麵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麵。並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台階式排汙堵頭，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，特別是改進後的柔性石墨代替了 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，應用範圍將不斷擴大。保溫球閥是根據市場需求而改進設計製造的，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，特別適用於鬆香之類的稠質介質。