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低溫閥門中對金屬密封蝶閥的要求與應用
作者:Admin   發布時間:2016-05-19   瀏覽:

  隨著經濟與工業技術的的飛速發展,日新月異的高新技術及人們對閥門的需求,使閥門業面臨著巨大的挑戰和機遇。特別是蝶閥在低溫介質中的使用,除能滿足常溫狀態下一般閥門所具備的性能之外,更重要的是其在低溫狀態下閥門密封的可靠性,動作靈活性以及對低溫閥門的其它特殊需求。
  蝶閥有結構緊湊、體積小、重量輕(與相同壓力,同通徑的閘閥相比能降低40%~50%)流體阻力小、啟閉迅速等優點,所以能得到廣泛的應用。
  但我國的一些低溫裝置,如天燃液化設備、空氣分離設備及變壓吸附設備等化工行業所使用的閥門有80%以上還是截止閥及閘閥,蝶閥的使用數量很少。主要是由于金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能表現不良,及其它一些由于結構不合理等原因引起的介質內漏和外漏的現象,嚴重的影響這些低溫設備的安全及正常運行,無法滿足低溫設備的要求。
  因為我國低溫裝置的不斷發展,對低溫閥門的需求也是日益增大,所以對金屬密封蝶閥進行結構上的改進,研發了三偏心純金屬高密封性能的蝶閥,這類蝶閥無論介質屬于高溫還是低溫都能滿足其需要。
現結合該類的結構特點,僅做低溫性能方面的簡單介紹。
一、對低溫碟閥密封性能的要求:
低溫閥門產生泄漏的狀況主要有兩種情況,一是內漏;二是外漏。
1)閥門產生內漏
  主要是由于密封副在低溫狀態下發生變形所致。
  當介質溫度下降到令材料產生相變的溫度時引起體積變化,令原先研磨精度較高的密封面發生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們曾對DN250閥門做低溫試驗,介質為液氮(-196℃)蝶板材料是1Cr18Ni9Ti(沒經過低溫處理)發現密封面翹曲變形量可達0.12mm左右,這是引起內漏的主要原因。
  新研制的蝶閥從平面密封改為錐面密封。閥座為一個斜圓錐橢圓密封面,和嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環組成密封副。密封環可在蝶板槽內徑向運動。當閥門關閉時,彈性密封環首先與橢圓密封面的短軸接觸,伴隨閥桿的轉動漸漸將密封環向內推,迫使彈性環再次和斜圓錐面的長軸接觸,最終使彈性密封環和橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環產生變形來完成的。
  所以在閥體或蝶板在低溫下產生形變時,都會被彈性密封環所吸收補償,不會產生泄漏及卡死現象。當閥門開啟時這一彈性形變立即消失,在啟閉過程中基本不存在相對磨擦,故使用壽命長。
2)閥門的外漏。
  其一是閥門與管路通過法蘭連接方式時,由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫環境下材料之間收縮不同步引起松弛而導至泄漏。因此我們將閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結構,避免了低溫泄漏。
  其二是閥桿和填料處的泄漏。一般多數閥門的填料為F4,因為其自滑性能優異、摩擦系數小(對鋼摩擦系數f=0.05~0.1),又具備獨特的化學穩定性,因此擁有廣泛的應用。
  但F4也存在不足之處,一是冷流傾向大;二是線膨脹系數過大,低溫環境下發生冷縮導致滲漏,使閥桿處大量結冰,導致閥門開啟失靈。為此研制的低溫蝶閥通過自縮密封結構即利用F4膨脹系數大的特點,通過預留的間隙達到常溫、低溫都能密封的目的。
二、閥體、閥桿軸襯的設計要求
1)低溫閥門殼體結構形狀。
  正確的材料選擇對閥門正常安全可靠工作有著極其重要的意義。蝶閥的結構特點和截止閥、閘閥相比,不僅避免了因形狀不規則,殼體壁厚不均勻,在低溫下形成的冷縮,溫差應力所導致的變形,而且由于蝶閥體積不大,閥體形狀左右基本是的稱的,因而熱容量;予冷量消耗也;形狀規則又利于閥門的保冷措施。完全根據低溫閥的特殊性進行設計制造,如:殼體材料選擇了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼等。
2)閥桿襯套的選擇。
  根據用戶反映,有些低溫閥門在運行的時候,閥門的轉動部位出現粘滯,咬合現象時常發生,主要原因是:配對材料的選擇不合理,予留冷間隙過小,及加工精度不準等原因所致。
  在研發低溫閥門時,采取的多項措施,都是為了防止出現以上情況。例如:我們對閥桿上、下軸襯選用了具有摩擦系數小及自潤滑性能的SF-1型復合軸承,這樣可以配合低溫閥門的一些特殊需要。金屬密封型蝶閥具備的特點是一些普通閥門所不具備的。尤其是流阻小、密封可靠、啟閉迅速、使用壽命長等。

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