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技術(shù)文章

球閥密封的改進(jìn)

一、球閥密封的現(xiàn)狀與分析

鑄石球閥是在灰渣管路中比較理想的啟閉裝置，其上密封好壞直接影響閥門的質(zhì)量和使用壽命。過去采用O形橡膠密封結(jié)構(gòu)形式，即在軸上加工出的環(huán)形槽內(nèi)放入O形密封圈，然后將其裝配進(jìn)套類零件上加工出的孔內(nèi)，形成軸與孔的密封，這種結(jié)構(gòu)的密封性能取決于設(shè)計(jì)時(shí)的過盈量，即O形密封圈的壓縮量和孔、軸零件的加工精度。過盈量太小，密封性能差，過盈量太大，裝配時(shí)容易擠壞O形密封圈，使密封失效。

該密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配容易。但若軸、孔的加工精度不高或難以提高加工精度時(shí)，除基本的密封性能難以保證或難以進(jìn)一步提高精度時(shí)，其主要的缺點(diǎn)在于密封材料，這種密封結(jié)構(gòu)在氣缸、液缸中還是很適用的，在灰渣水中所使用鑄石球閥上密封就很難保證其密封性能了。原因在于球閥的開關(guān)屬于部分回轉(zhuǎn)型的，經(jīng)常需90°開關(guān)。由于閥桿與閥體之間為動(dòng)配合，有一定間隙，閥門在開關(guān)時(shí)介質(zhì)作用在球體上的巨大推力，必然使閥桿產(chǎn)生一定傾斜，閥桿的力偏向的一邊，那一邊就磨損嚴(yán)重，而且灰渣水中含有大量懸浮物沖蝕著密封圈。引起閥桿部位O形密封圈壽命周期短，泄露現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也造成一定影響，因此決定對(duì)密封結(jié)構(gòu)形式及材料進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的主要出發(fā)點(diǎn)是使其在軸、孔的裝配中，能通過壓縮量進(jìn)行調(diào)整，不用大幅度地提高軸、孔的加工精度就能保證有效地密封。

二、球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)和磨具設(shè)計(jì)

1、X形密封圈結(jié)構(gòu)

X形密封圈四周都有密封面，在密封環(huán)里外面均有潤(rùn)滑槽，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)于O形密封圈，安裝精度低，使用可靠性好，無(wú)需維修，價(jià)格低，還可以通過墊片進(jìn)行壓縮量調(diào)整，現(xiàn)已被廣泛用于各壓力等級(jí)鑄石閥門的密封當(dāng)中，可以有效防止泄露現(xiàn)象的發(fā)生，極大地延長(zhǎng)了閥門的使用壽命，提高了閥門的可靠性。

　2、X形密封圈材料

X形密封材料采用聚氨酯(CPU)材料的，可以有效解決傳統(tǒng)O形密封圈中所存在的問題。澆注型聚氨酯是現(xiàn)在國(guó)際上比較通過的一種密封材料，其彈性模量大，物理力學(xué)性能好，能承受較大的沖擊載荷，且聚氨酯目前已經(jīng)基本解決了抗水解問題，耐溫等級(jí)也在不斷地提高，大大擴(kuò)展了聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域。用澆注型聚氨酯生產(chǎn)X形密封圈，工藝簡(jiǎn)單，制造成本低。其耐壓等級(jí)可達(dá)60MPa甚至更高，保壓效果也相當(dāng)不錯(cuò)，基本可達(dá)零泄露。

3、球閥密封原理

其工作原理：當(dāng)擰緊螺栓時(shí)，填料壓蓋向下運(yùn)動(dòng)壓緊調(diào)整墊片，通過V形填料墊的擠壓，使X形密封圈里唇、外唇同時(shí)貼緊軸和孔的密封面，保證可靠性的密封，其主要密封性能取決于裝配時(shí)擰緊螺栓的壓緊力，而與軸、孔尺寸精度無(wú)太大關(guān)系。

4、磨具設(shè)計(jì)

保證產(chǎn)品使用要求，符合設(shè)計(jì)要求;

脫模、清模容易，操作方便;

制造成本低;

磨具材料適用45鋼;

收縮率按1.5%~1.7%設(shè)計(jì);

10°斜度定位沒有飛邊，制品精度得到保證，成品率高;

磨具由上模、里模、外模組成。
　5、填料腔尺寸

填料腔根據(jù)球閥壓力和口徑大小決定調(diào)料數(shù)量，寬度由軸的大小決定。壓力0.6~2.5MPa、DN250mm以下防止一個(gè)X形密封圈;2.5~10MPa、DN300以上的放置兩個(gè)X密封圈。填料腔尺寸深度由調(diào)料墊、壓力傳遞環(huán)、X形密封圈高度決定的。

6、壓力傳遞環(huán)

壓力傳遞環(huán)是在高壓和大口徑時(shí)設(shè)置的，它被安裝在兩組X形密封圈之間，其主要作用是傳遞上面壓力，改變X形密封圈受力狀態(tài)，使X形密封圈受力并徑向變形，達(dá)到密封性能。

7、X形密封圈的有限元分析

X形密封圈是一種唇形密封圈，是與壓環(huán)(填料壓蓋)和支承環(huán)(填料墊)組合使用，它能夠有效阻止介質(zhì)泄露。

8、X形密封圈受力分析

X形密封圈受力是通過壓環(huán)(填料壓蓋)壓力傳遞給X形密封圈的，密封圈底部有支承環(huán)(填料墊)三點(diǎn)加力的方式進(jìn)行的，軸與閥門孔的密封面受力均勻，可以得到較理想的密封效果。

三、關(guān)于球閥密封的總結(jié)

通過改進(jìn)，閥門結(jié)構(gòu)更合理，密封更可靠，節(jié)省原材料，降低了成本，又提高了使用壽命，改型快，投資少，滿足了用戶的需要。

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