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球阀的密封性如何改进?

日期:2019-05-15

铸石球阀是在灰渣管路中比较理想的启闭装置,其上密封好坏直接影响阀门的质量和使用寿命。过去采用O形橡胶密封结构形式,即在轴上加工出的环形槽内放入O形密封圈,然后将其装配进套类零件上加工出的孔内,形成轴与孔的密封,这种结构的密封性能取决于设计时的过盈量,即O形密封圈的压缩量和孔、轴零件的加工精度。过盈量太小,密封性能差,过盈量太大,装配时容易挤坏O形密封圈,使密封失效。

该密封结构简单,装配容易。但若轴、孔的加工精度不高或难以提高加工精度时,除基本的密封性能难以保证或难以进一步提高精度时,其主要的缺点在于密封材料,这种密封结构在气缸、液缸中还是很适用的,在灰渣水中所使用铸石球阀上密封就很难保证其密封性能了。原因在于球阀的开关属于部分回转型的,经常需90°开关。由于阀杆与阀体之间为动配合,有一定间隙,阀门在开关时介质作用在球体上的巨大推力,必然使阀杆产生一定倾斜,阀杆的力偏向的一边,那一边就磨损严重,而且灰渣水中含有大量悬浮物冲蚀着密封圈。引起阀杆部位O形密封圈寿命周期短,泄露现象经常发生,对现场环境也造成一定影响,因此决定对密封结构形式及材料进行改进,改进后的主要出发点是使其在轴、孔的装配中,能通过压缩量进行调整,不用大幅度地提高轴、孔的加工精度就能保证有效地密封。

一、球阀结构改进和磨具设计

1、X形密封圈结构

X形密封圈四周都有密封面,在密封环里外面均有润滑槽,这种结构优于O形密封圈,安装精度低,使用可靠性好,无需维修,价格低,还可以通过垫片进行压缩量调整,现已被广泛用于各压力等级铸石阀门的密封当中,可以有效防止泄露现象的发生,极大地延长了阀门的使用寿命,提高了阀门的可靠性。

2、X形密封圈材料

X形密封材料采用聚氨酯(CPU)材料的,可以有效解决传统O形密封圈中所存在的问题。电动球阀用于截断或接通管路中的介质,亦可用于流体的调节与控制,是工业自动化过程控制的一种管道压元件。浇注型聚氨酯是现在国际上比较通过的一种密封材料,其弹性模量大,物理力学性能好,能承受较大的冲击载荷,且聚氨酯目前已经基本解决了抗水解问题,耐温等级也在不断地提高,大大扩展了聚氨酯的应用领域。用浇注型聚氨酯生产X形密封圈,工艺简单,制造成本低。其耐压等级可达60MPa甚至更高,保压效果也相当不错,基本可达零泄露。

3、球阀密封原理

其工作原理:当拧紧螺栓时,填料压盖向下运动压紧调整垫片,通过V形填料垫的挤压,使X形密封圈里唇、外唇同时贴紧轴和孔的密封面,保证可靠性的密封,其主要密封性能取决于装配时拧紧螺栓的压紧力,而与轴、孔尺寸精度无太大关系。

4、磨具设计

保证产品使用要求,符合设计要求;

脱模、清模容易,操作方便;

制造成本低;

磨具材料适用45钢;

收缩率按1.5%~1.7%设计;

10°斜度定位没有飞边,制品精度得到保证,成品率高;

磨具由上模、里模、外模组成。

5、填料腔尺寸

填料腔根据球阀压力和口径大小决定调料数量,宽度由轴的大小决定。压力0.6~2.5MP

A、DN250mm以下防止一个X形密封圈;2.5~10MP

A、DN300以上的放置两个X密封圈。电动球阀工业自动化控制系统中的重要执行机构。电动球阀是根据阀瓣的这种移动形式绕阀杆的轴线作旋转运动的阀门。阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。填料腔尺寸深度由调料垫、压力传递环、X形密封圈高度决定的。

6、压力传递环

压力传递环是在高压和大口径时设置的,它被安装在两组X形密封圈之间,其主要作用是传递上面压力,改变X形密封圈受力状态,使X形密封圈受力并径向变形,达到密封性能。

7、X形密封圈的有限元分析

X形密封圈是一种唇形密封圈,是与压环(填料压盖)和支承环(填料垫)组合使用,它能够有效阻止介质泄露。

8、X形密封圈受力分析

X形密封圈受力是通过压环(填料压盖)压力传递给X形密封圈的,密封圈底部有支承环(填料垫)三点加力的方式进行的,轴与阀门孔的密封面受力均匀,可以得到较理想的密封效果。低温截止阀该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短,而且具有非常可靠的切断功能,又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系,非常适合于对流量的调节。

二、关于球阀密封的总结

通过改进,阀门结构更合理,密封更可靠,节省原材料,降低了成本,又提高了使用寿命,改型快,投资少,满足了用户的需要。

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