圆顶阀及其充气式柔性密封结构

1、文章编号:100225855(2005 0320035202圆顶阀及其充气式柔性密封结构卢井冈1, 黄华2(11浙江衢化氟化学有限公司, 浙江衢州324004; 21浙江省电力设备总厂, 浙江杭州310000摘要阐述了圆顶阀的工作原理、充气柔性密封结构及充气密封的机理, 介绍了密封圈和阀体材料特点。关键词圆顶阀; 充气; 柔性密封; 结构中图分类号:TH 134文献标识码:A 1概述阀门是流体输送管路中不可缺少的一种通用机械产品, 球阀是其中的一个重要品种。为了更好的提高球阀的耐久性和可靠性, 一种新型的圆顶形半球阀充气式柔性密封半球阀应用在火力发电厂气力除灰输送系统中, 作为进料阀或出料阀。

2、如上海外高桥发电厂2×900MW 机组干灰气力输送工程, 温州发电厂2×300MW 机组干灰气力输送工程等。2结构及性能圆顶阀由阀体、旋转汽缸、机械电键和气动装置等组成(图1 , 该阀利用机械电键控制旋转汽缸, 阀杆靠旋转汽缸带动工作, 旋转范围为0°90°。半球形阀瓣与阀杆用销钉连接, 故半球阀瓣同步旋转, 实现开启或关闭过程。阀瓣采用不锈钢材料制造, 表面进行硬化处理, 可保证与V 形柔性圈良好的紧密接触。V 形柔性圈采用特殊配方的橡胶制成, 具有耐腐蚀、耐磨损、耐老化等特点, 维护简便 。圆顶阀的充气式柔性密封副由圆顶阀阀座、金属夹紧圈、V 形柔性

3、圈和半球形阀瓣组成(图2 。夹紧圈与阀座采用内六角螺钉连接。在装配时, 先把V 形弹性密封圈镶入阀座内, 再用夹紧圈夹紧阀座, 并保证半球形阀瓣和V 形柔性圈间隙为012015mm , 以达到非工作条件下, 消除摩擦, 从而延长密封圈的使用寿命, 提高圆顶阀的使用价值。11半球形阀瓣21V 形柔性圈31阀座41夹紧圈图2圆顶阀的充气柔性密封副3工作原理圆顶阀阀瓣是一个球面圆顶, 在开关过程中, 阀瓣和阀体密封口处保持一定的间隙, 阀瓣和阀体之间不产生摩擦。圆顶阀的气动执行元件为全密封气缸结构, 直接驱动圆顶阀转动, 防止杂质进入其中而造成的磨损和泄漏等。在圆顶阀处于密封状态, V 形柔性圈充气

4、以后, 顶压球面圆顶阀瓣, 形成可靠的密封环带。圆顶阀的主要技术参数(以DN 200mm 的阀门举例气囊设计压力016MPa 圆顶阀设计压力控制气源压力控制气源耗气量气缸013MPa 014016MPa 1L/次DN 125mm图1圆顶阀零部件结构执行器输出转矩650N m工作温度170设计温度200圆顶阀的充气柔性密封机理如图3所示 。(a 密封圈充气膨胀(b 密封圈卸压收缩图3圆顶阀的充气柔性密封机理普通球阀密封主要依靠在预紧力或流体压力作用下, 阀座与球体压紧并使阀座材料产生弹塑性变形而达到密封。由于阀体和球体采用金属材料, 阀座选用软质的非金属材料, 当这类球阀应用于冷、热态工作环境中

5、, 由于阀座和阀体的材料不同, 热胀冷缩不一致, 容易造成在运行中球阀发生渗漏或阀门启闭失灵。采用充气式柔性密封结构的圆顶阀能有效的解决上述问题。该阀利用气动装置进行充气或者卸压, 控制V 形密封环槽内的压力, 从而迫使V 形柔性圈膨胀或者收缩来控制与半球阀瓣的紧密接触或者空出间隙。当球阀需要处于关闭状态时, 气动装置发出充气信号, V 形密封环槽内充气, V 形柔性圈受压膨胀, 半球形阀瓣与V 形柔性圈紧密接触。当球阀需要处于开启状态时, 气动装置发出卸压信号, V 形环槽内卸压, V 形柔性圈受吸收缩, 半球形阀瓣与V 形柔性圈保持012015mm 间隙。4材料选用阀体和V 形圈材料见表1

6、和表2。表1阀体常用材料材料HT200、HT250Q T400,Q T450-101Cr18Ni Ti关的时候不会在密封面上出现沟槽。相反, 旋转阀瓣具有在密封面上形成一种自我研磨的效果。正常情况下可长期运行。圆顶阀采用充气式柔性密封结构能有效地解决由于密封件的磨损及塑性残余变形而引起的泄漏问题。从密封效果而言, 充气式柔性密封结构是利用V 形柔性圈受气压力作用膨胀而产生塑性变形达到密封作用, 所以只要气动装置压力调节恰当, 该结构就能起到非常好的密封效果。表2V 形圈常用材料材料聚四氟乙烯氯丁橡胶抗拉强度MPa断裂伸长率%适用介质强酸性腐蚀性介质水、蒸汽、油类1417152615080090

7、06结语圆顶阀在用于电厂粉煤灰双套管气力输送过程中, 有效地防止了输送空气反串。工程实践经验表明该种柔性密封结构阀门使用寿命以及密封效果远好于普通球阀, 有效地解决了气力流体系统工况中阀门因温差引起的密封圈变形、密封不可靠和使用寿命短等一系列问题。参考文献1邱晓来, 林洁. 阀门产品样本M . 北京:机械工业出版社, 2001.2邱宣怀, 蔡春源, 汪恺, 等. 机械设计手册M . 北京:机械工业出版社, 2000.3M. Willmer , M. Irmscher , M. Duwe. Operating Instruc 2tions Moeller Valve J . Bulk solids handling. Volune 8, May2003.4J. Harder , P. hilgraf , W. Z immermann. Optimization ofdensephase pressure vessel conveying with respect to industrial applications J . Bulk solids handling. Volune 8, April