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低溫閥門中對金屬密封蝶閥的要求
Date:2013-10-23
 

    隨著經濟與工業技術的的飛躍發展,日新月異的高新技術和人們對閥門的需求,使得閥門業麵臨著巨大的挑戰和機遇。尤其是蝶閥在低溫介質中的使用,除了能滿足常溫狀態下一般閥門所具有的性能之外,更重要的是在低溫狀態下閥門密封的可靠性,動作的靈活性以及對低溫閥門的一些其它特殊要求。
    蝶閥具有結構緊湊、體積小、重量輕(與相同壓力,相同通徑的閘閥相比可減輕40%~50%)流體阻力小、啟閉迅速等一係列優點,因此得到廣泛的使用。
    但我國在一些低溫裝置,如天燃液化設備、空氣分離設備以及變壓吸附設備等化工行業所采用的閥門有80%以上還是截止閥或閘閥,采用蝶閥的數量很少。其主要原因是金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能表現不良,以及其它一些因結構不合理等原因造成介質內漏和外漏的現象,嚴重的影響這些低溫設備的安全和正常運行,不能滿足低溫設備的要求。
    根據我國低溫裝置的不斷發展,對低溫閥門的要求日益增大,因此對金屬密封蝶閥進行結構上的改進,開發了三偏心純金屬高密封性能的蝶閥,這種蝶閥無論介質是高溫還是低溫均能滿足其需要。
    現結合其結構特點,僅對低溫性能方麵作簡單介紹。
    一、對低溫碟閥密封性能的要求:
    低溫閥門產生泄漏的原因主要有兩種情況,一是內漏;二是外漏。
    1)閥門產生內漏
    主要原因是密封副在低溫狀態下產生變形所致。
    當介質溫度下降到使材料產生相變時造成體積變化,使原本研磨精度很高的密封麵產生翹曲變形而造成低溫密封不良。虎极博曾對DN250閥門進行低溫試驗,介質為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒經過低溫處理)發現密封麵翹曲變形量達0.12mm左右,這是造成內漏的主要原因。
    新研製的蝶閥由平麵密封改為錐麵密封。閥座是一個斜圓錐橢圓密封麵,與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浮動。當閥門關閉時,彈性密封環首先和橢圓密封麵的短軸接觸,隨著閥杆的轉動逐漸將密封環向內推,迫使彈性環再和斜圓錐麵的長軸接觸,最終導致彈性密封環與橢圓密封麵全部接觸。它的密封是依靠彈性環產生變形而達到的。
    因此當閥體或蝶板在低溫下產生變形時,都會被彈性密封環來吸收補償,不會產生泄漏和卡死現象。當閥門網打開時這一彈性變形立即消失,在啟閉過程中基本沒有相對磨擦,故使用壽命長。
    2)閥門的外漏。
    其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時,由於連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產生鬆弛而導至泄漏。因此虎极博把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。
    其二是閥杆與填料處的泄漏。一般多數閥門的填料采用F4,因為它的自滑性能好、摩擦係數小(對鋼的摩擦係數f=0.05~0.1),又具有獨特的化學穩定性,因此得到廣泛應用。
    但F4也有不足之處,一是冷流傾向大;二是線膨脹係數大,在低溫下產生冷縮導致滲漏,造成閥杆處大量結冰,至使閥門開啟失靈。為此研製的低溫蝶閥采用自縮密封結構即利用F4膨脹係數大的特點,通過予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。
    二、閥體、閥杆軸襯的設計要求
    1)低溫閥門殼體結構形狀。
    材料選擇的正確與否對閥門的正常可靠工作有著極其重要的意義。蝶閥的結構特點與截止閥、閘閥相比,不但避免了因形狀不規則,殼體壁厚不均勻,在低溫下產生的冷縮,溫差應力所引起的變形,而且由於蝶閥體積小,閥體形狀左右基本是的稱的,因而熱容量小;予冷量消耗也小;形狀規則又便於對閥門的保冷措施。如上海維旺迪閥門新研製的DD363H型碟閥為保證閥門在低溫下的可靠使用,完全按照低溫閥的特殊性進行設計和製造,如:殼體材料選擇了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奧氏體不鏽鋼等。
    2)閥杆襯套的選擇。
    根據用戶反映,有些低溫閥門在運行當中,閥門的轉動部位發生粘滯,咬合現象時有發生,主要原因是:配對材料選擇不合理,予留冷間隙過小,以及加工精度等原因所致。
    在研製低溫閥門時,采取了一係列措施,防止出現以上現象。例如:虎极博對閥杆上、下軸襯選用了具有摩擦係數小及自潤滑性能的SF-1型複合軸承,這樣可以適用於低溫閥門的一些特殊需要。金屬密封型蝶閥具有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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