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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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