隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)管線上使用的保溫球閥的需求也隨之增加，對(duì)保溫球閥的要求也越來越高，用戶選用保溫球閥時(shí)，特別關(guān)注該閥有沒有具有良好的密封性能以阻止介質(zhì)的泄漏。由于進(jìn)口保溫球閥的可靠性較好，因此用戶對(duì)重要部位多采用進(jìn)口保溫球閥，但是進(jìn)口保溫球閥價(jià)格昂貴，交貨周期較長(zhǎng)，售后服務(wù)不方便，嚴(yán)重影響整套管線的運(yùn)作。為了減少管線費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)保溫球閥的國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)廠家也不斷在國(guó)產(chǎn)保溫球閥的質(zhì)量上、密封可靠性上精益求精，力求代替進(jìn)口保溫球閥。本文就針對(duì)保溫球閥在耐高溫問題上進(jìn)行分析并提出改進(jìn)措施。
一、提出問題
目前現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中的保溫球閥也稱夾套球閥，是在球閥的基礎(chǔ)上焊裝金屬夾套，夾套與閥體之間構(gòu)成保溫通道，通道內(nèi)注入蒸汽或其他保溫介質(zhì)，確保閥內(nèi)介質(zhì)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(shí)又能有效地降低管路中介質(zhì)熱量損失。主要用于石油、化工、冶金、制藥、食品等各類系統(tǒng)中，以輸送常溫下會(huì)凝固的高粘度介質(zhì)。
因受閥門密封結(jié)構(gòu)及其相對(duì)應(yīng)的密封材料的制約，其使用的溫度小于200℃。而且長(zhǎng)時(shí)間在200℃的工況下使用，壽命較短。雖然閥座方面可選用短時(shí)間能耐300 ℃的高強(qiáng)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(chǎng)合下密封，特別是徑向密封方面，高強(qiáng)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(jié)構(gòu)，這樣整臺(tái)閥門的使用溫度直接受到 O 形圈使用溫度的制約，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(nèi)，且不能長(zhǎng)期在這極限溫度內(nèi)使用。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)中許多介質(zhì)的要求，如工況介質(zhì)為松香時(shí)，其要求保溫球閥的使用溫度為300 ℃，這樣才有利于松香介質(zhì)獲得較為理想的流動(dòng)性，傳統(tǒng)中用 O 形圈作為密封零件時(shí)，就無法滿足其要求。
二、改進(jìn)措施
根據(jù)保溫球閥存在的問題，確定對(duì)保溫球閥的密封材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。
（1）首先在支承圈與閥體之間，通常采用 O 形圈作徑向密封的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，取消采用 O 形圈的密封結(jié)構(gòu)，在支承圈上直接加工出臺(tái)階結(jié)構(gòu)使支承圈與閥體之間組成密封腔．在密封腔內(nèi)裝上耐高溫的柔性石墨材料的密封圈，在密封圈后面加裝一個(gè)帶錐截面的墊圈，墊圈后面裝上專用結(jié)構(gòu)的螺塞，這樣通過旋緊螺塞，螺塞將力傳遞給墊圈，墊圈的錐截面將擠壓密封圈，密封圈產(chǎn)生變形，使其在徑向內(nèi)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(jié)構(gòu)，同時(shí)，通過旋緊螺塞，使球體與閥座之間產(chǎn)生預(yù)緊密封力，使其獲得密封。
（2）在閥座密封結(jié)構(gòu)上亦做出相應(yīng)的改進(jìn)，采用鑲?cè)胧浇Y(jié)構(gòu)，將閥體及支承圈挖出凹槽，凹槽底端裝入密封性能優(yōu)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(bǔ)償作用。在柔性石墨上面裝上耐高溫的金屬閥座，使用溫度可提高到425℃以內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間使用，從而解決了保溫球閥不能在200℃以上長(zhǎng)時(shí)間使用的局面。并且還可根據(jù)實(shí)際工況的要求選用不同材質(zhì)的閥座。
（3）起排泄作用的底端接管與堵頭是螺紋連接，當(dāng)溫度升高時(shí)，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臺(tái)階式排污堵頭，連接端用纏繞墊進(jìn)行密封，確保底端的密封可靠性。
通過改進(jìn)保溫球閥的密封結(jié)構(gòu)，密封性能優(yōu)良，特別是改進(jìn)后的柔性石墨代替了 O 形圈，在溫度≤425℃的工況上得到廣泛使用。隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)水平的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，其性能將不斷提高，應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。保溫球閥是根據(jù)市場(chǎng)需求而改進(jìn)設(shè)計(jì)制造的，該閥門具有整體結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、密封可靠和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，目前該保溫球閥在用戶使用工況中運(yùn)行良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)容易凝固、高粘度的液體介質(zhì)具有優(yōu)良的性能，特別適用于松香之類的稠質(zhì)介質(zhì)。 |
