[哲成阀门]铸石球阀阀座密封面结构的改进
来源:哲成阀门 作者:金克雨,尚玉来,顾玉海,秦永亚,缑志奇 发布时间:2014-5-6 阅读:次
  
摘要
详细地介绍了浮动式软密封球阀,在灰浆管道中使用;球阀阀座地破坏过成及硬密封球阀,在干灰管道中的失效形式。提出对软和硬密封球阀阀座的改进,形成了软硬结和式的膨胀式密封。
关键词:阀座;增压装置
 
1 概述
  铸石球阀是适用于电厂、矿山、冶金、化工等行业的灰浆和干灰管路中,用于液固、气固两相介质输送系统中做启闭装置;阀门阀座密封面的结构形式,直接影响到阀门的质量和使用寿命。由于铸石球阀的阀座密封面通常采用PTFE材料,阀门开启时,因颗粒对阀座密封面的撞击,PTFE密封面很容易被擦伤,密封面被破坏。阀门出现严重的内部泄露,阀体内腔产生结垢。严重时,阀门的启闭都很困难,进一步地发展阀门就失去作用。公司经过走访用户得到用户反应的情况;我公司通过分析改进了阀座的密封结构,解决了铸石球阀的内部泄漏问题。
 

 
2 分析
  通常铸石球阀的阀座密封面采用的结构是在浮动支架套筒上加工的环形槽内压入PTFE矩形圈,然后经过精加工装配到阀体中而成。PTFE阀座具有一定的弹性,对球面密封面精加工过程中形成的微观不平度具有一定的补偿能力;PTFE阀座密封面的密封性能可靠。由于有两个O形圈的作用形成浮动阀座。浮动阀座密封面与球体密封面之间的密封副依靠压力的相互作用形成密封比压。图(1)这种结构的密封性能主要取决于设计时,阀座密封面的结构形式和弹簧的压缩量以及阀座密封面与球体密封面的加工精度;在同等条件下,如果弹簧的压缩量小密封比压就小,密封性能就差,弹簧的压缩大密封比压就大,密封性能就好,所以阀门的密封主要是依靠密封比压实现的。在灰渣管道中运行的阀门:阀门启闭过程中,阀门出口端阀座密封面迎面正面对着介质,介质连续不断地对密封面进行冲蚀、磨损、擦伤、撞击,有的灰渣会嵌入PTFE矩形密封圈,密封面变窄、密封比压升高;密封面易被挤裂阀门密封失效。阀门进口端在开启过程中,同样受到介质连续不断地对进口端密封面进行磨损、擦伤密封面易被挤裂阀门密封失效。虽然浮动支架套筒阀座PTFE密封结构形式简单密封可靠,可是PTFE很难保证在灰渣水或干灰中的应用;原因在于球阀经常90度旋转启闭,特别是阀门在关闭时,介质作用在球体上的推力,在球阀开启时,这种推力转移到介质和介质颗粒的速度上,向阀座密封面(PTFE)冲撞、磨损、擦伤;很快阀座密封面(PTFE)失效。阀座(最先开启的部位)磨损特别严重,时间一长介质入口端的阀座密封面同样泄漏,结果在阀体内腔产生内部泄漏,体腔内部形成了介质流,由于介质的流动又产生了涡流,所以在阀体和球体上形成结垢,时间一长阀门也就失效。
图(2)   
 

        
                                                      
  铸石球阀应用于干灰(气、固相)系统管道中,因为干灰是具有一定粘性的粉体,还具有渗透性;铸石球阀应用于气固相粉体的输送管道中,阀座密封面我公司采用的是硬密封,图(3)阀门开启过程中,硬密封面能将球体密封面上的干灰和固体颗粒拔离球体密封面;因此硬密封阀座具有清洁球体密封面的功能,由于密封面在加工过成中,产生尺寸公差和形位公差形成密封面的微观不平度,硬密封面对微观不平度不能进行有效地补偿。阀门球体密封面和阀座密封面又受到介质的作用力推动干灰从密封面的一侧,向密封面的另一侧渗透;由于长期的渗透阀座密封面和阀体密封面遭受磨损,在阀座密封面和阀体密封面,特别是在阀体密封面,形成沿密封面宽度(球体通经)由浅变深由宽变窄的风沟,有的能将阀体搞穿造成阀体外漏。图(4)
 

 
3 改进
  根据现场的观察和结合现场实际情况分析判断以及我们多年来对球阀积累的经验,对密封面进行了改进。首先改进阀座密封面为硬密封加软密封组和而形成的混合密封;改进后的阀座密封面,硬密封能清洁密封面,将颗粒和杂质从球体密封面上清除;软密封能将球体的微观不平度填平,杜绝干灰的渗透。软密封阀座我们采用充气式U形环的软密封阀座;环的两侧用两个侧环定位于浮动支架套筒的斜U形槽内。U形软密封阀座是由氟橡胶密封材料制成。阀门在启闭过程中,U形软密封阀座密封面缩入槽环内;并且密封面的位置也不是正面面对介质,密封面露出的面积很小,所以,介质对密封面的冲击、磨损也很小,有效的防止阀座的内部泄漏,极大的延长阀门的使用寿命,提高了阀门的可靠性。图(5)是组合密封阀座图
 

电气、气动、液动控制原理
 
控制系统采用两位两通电磁阀加三联体和气动增压装置结构,连接方法见图(7)
关闭阀门:按下按扭QC再按下按扭SC接触器KC有信号触头KC闭合电动机M转动阀门开始关闭,阀门微动开关K1、K2闭合二位电磁阀有信号;二位电磁阀处于P位排气,气控液体增压装置上腔气体压力趋于0;下腔由于弹簧的作用液体趋于负压;球阀U形软阀座缩回到矩形槽中。U形软密封阀座密封面脱离与球体密封面的接触,实现阀门启闭过程中U形软密封阀座密封面与球体密封面的零接触。球开始转动关闭阀门直至转到0度电机停止转动阀门关闭;微动开关K2断开,二位电磁阀无信号;在二位电磁阀弹簧的作用下,二位电磁阀N导通,压力气体进入气控液体增压装置的上腔。由于压力的作用活塞向下移动压缩液体,导致下腔液体的压力增加球阀中的软阀座;在液体压力的作用下,与球体密封面作用形成密封比压而密封。
开启阀门:按下按扭SO接触器KO有信号,触头KO闭合电动机M反转阀门开始开启,阀门微动开关K1、K2闭合二位电磁阀有信号,电磁阀处于P位排气。气控液体增压装置上腔气体压力趋于0,下腔由于弹簧的作用液体趋于负压,U形软密封阀座缩回到矩形槽中,U形软密封阀座密封面脱离与球体密封面的接触;实现阀门启闭过程中,U形软密封阀座密封面与球体密封面的零接触。球转动阀门开始开启阀门直至90度,电机停止转动阀门开启。微动开关K1断开二位电磁阀无信号;在二位电磁弹簧的作用下,二位电磁阀N导通,压力气体进入气控液体增压装置的上腔。由于压力的作用活塞向下移动,压缩液体导致下腔液体的压力增加;在液体压力的作用下,球阀中的U形软密封阀座与球体密封面作用形成密封比压而密封。阀门关闭过程同上。
 
 
4 阀座密封圈
  改进后的U形软密封阀座圈,控制软密封阀座前部凸起部分的几何形状,密封面可以作成几种形式,如(图 6)用调节阀座密封面的几何形状,来控制密封面的密封比压和采用膨胀阀座防止阀座密封面的磨损。a形阀座密封面,在腔体压力P的作用下,A点与球体密封面接触,接触瞬间密封比压很大,随着压力的增加A发生了弹性变形,随着弹性变形的增加密封面以A点为圆心转动这时密封面变大了。由弹性变形填充球面的微观不平度密封性能较好。密封面与介质的接触面积小,密封面的磨损也小。b形阀座密封面,在腔体压力P的作用下,阀门开启时,B点与球面接触,因为B点的顶点是圆面,所以接触瞬间B点产生弹性变形,由弹性变形填充球面的微观不平度密封性能较好。阀门开启时与介质的接触面积较大,阀座密封面磨损较大。c形阀座密封面,体腔在压力P的作用下,C点与球体表面接触,接触瞬间密封比压很大,随着压力的增加C点发生了弹性变形,因为此阀座密封面较厚,所以随着弹性变形的增加密封面以C点产生以C点为圆心转动的趋势,密封比压较大由于结构的特殊阀门在开启时与介质的接触面积较小,密封面磨损较小,所以密封面的密封性能较好。
 

 
5 运行结果
  铸石球阀组合式密封阀座的在现场运行,我们进行了用户走访反馈的信息反映,运行结果显示阀座密封良好,在运行一年多的时间未发生内外泄漏。
 
6 结语
  铸石球阀密封面的改进,经过现场运行显示;该阀座密封密封可靠,铸石球阀结构简单合理。保障了电厂除灰系统长期稳定、安全的运行。满足用户的需要,提高社会效益。


本文Tag:铸石、球阀、阀座、密封面、结构
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