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金屬密封蝶閥在低溫設備中的應用(yòng)

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隨著(zhe)工業技術的飛躍(yuè)發展(zhǎn),對閥門行業提出了(le)更加嚴(yán)格(gé)的要求(qiú),尤其是蝶閥在低(dī)溫介質(zhì)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(shì)在低(dī)溫狀態(tài)下閥門密封的可靠性,動作的(de)靈活性以及對低溫閥(fá)門的一些其它特殊要求。

因為(wéi)蝶閥具有結構緊湊、體積小、重(chóng)量(liàng)輕(與(yǔ)相同壓力,相同通徑(jìng)的閘(zhá)閥相比(bǐ)可減輕(qīng)40%~50%)流(liú)體阻力小(xiǎo)、啟閉迅速等一係列優(yōu)點,因此得到廣泛的使用。但我國在(zài)一些低溫裝置,如天燃液化(huà)設(shè)備、空氣分離設備以及變壓吸附設備等化工行(háng)業所采用的閥(fá)門有(yǒu)80%以上還是(shì)截止閥(fá)或閘閥,采用蝶閥的數量很少。其主要原因是金屬密封(fēng)蝶閥在低溫狀況下密封性能表現不(bú)良,以及(jí)其(qí)它一些因結構不合理(lǐ)等(děng)原因造成介(jiè)質內(nèi)漏和(hé)外漏的現象,嚴重的影響這(zhè)些低溫設備的安全和正常運(yùn)行,不能滿足低(dī)溫(wēn)設備的(de)要求。

根據我國低溫裝置的不斷發展,對低溫閥門的(de)要求日益增大,因(yīn)此對金屬密封蝶閥進行結構(gòu)上的改(gǎi)進,開(kāi)發了三偏心純金屬(shǔ)高密封性能的蝶(dié)閥,這種蝶閥無論(lùn)介質是高溫還是低溫(wēn)均(jun1)能滿足其需(xū)要。現結(jié)合其結構特點,僅對低(dī)溫性能方(fāng)麵(miàn)作簡單介紹。

一(yī)、對低溫碟閥密封性能的要求:

低溫閥門產生(shēng)泄漏的(de)原因主要有兩種情況,一是內(nèi)漏;二是外漏(lòu)。

閥門產生內漏主(zhǔ)要原因是密封副在低溫狀態下產生(shēng)變(biàn)形(xíng)所致。當介質溫度下降到(dào)使材料產生相變時造成體積變化,使(shǐ)原本研磨精度很高的(de)密封(fēng)麵產生翹曲變形(xíng)而造成低溫密(mì)封不良。我們曾對DN250閥門(mén)進(jìn)行低(dī)溫試驗,介質為液(yè)氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒(méi)經過低溫(wēn)處理)發現(xiàn)密封麵翹曲變形量達0.12mm左右,這是造成內漏(lòu)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(gè)斜圓錐橢(tuǒ)圓(yuán)密封麵(miàn),與嵌裝在蝶板上(shàng)的(de)正圓形彈性密封環組成密(mì)封副。密封環可在蝶板(bǎn)槽內徑向浮動。當閥(fá)門關閉時,彈性密封環首先和橢圓密封麵的短軸接觸(chù),隨著閥杆的轉動逐漸將密(mì)封環向內推(tuī),迫使彈性環(huán)再(zài)和斜圓錐(zhuī)麵的長軸接觸,最終導致(zhì)彈性(xìng)密(mì)封(fēng)環(huán)與(yǔ)橢圓密封麵全部(bù)接(jiē)觸。它的密封是依靠彈性環產生變形而(ér)達到的。因(yīn)此當閥(fá)體或(huò)蝶板在低溫下產生變形時,都會(huì)被彈性密封(fēng)環來吸收補償,不(bú)會產生(shēng)泄漏和卡死現象。當閥(fá)門打開時這一(yī)彈性變形立即消(xiāo)失(shī),在啟閉過程中基本沒有相對磨擦,故使用壽命長。

  2)閥門的(de)外漏:其(qí)一(yī)是閥門與管路采用(yòng)法(fǎ)蘭(lán)連接方式時,由於連(lián)接墊料、連接螺(luó)栓、以(yǐ)及連接件(jiàn)在低溫下材料之間(jiān)收縮不同步產生鬆弛而導至(zhì)泄(xiè)漏。因(yīn)此我們(men)把閥體與管路的(de)連接(jiē)方式由法(fǎ)蘭(lán)連接改為焊接結構,避免了低溫泄漏。其二是(shì)閥杆與(yǔ)填料(liào)處的泄漏。一(yī)般多數閥門的填料采(cǎi)用F4,因為它的(de)自滑(huá)性能好、摩擦係數小(對鋼的(de)摩擦係數f=0.05~0.1),又具(jù)有獨特的化學穩定性,因(yīn)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(xiàn)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(jié)冰(bīng),至(zhì)使閥門開(kāi)啟失靈(líng)。為此研製的低溫蝶閥采用自縮密封(fēng)結構即利用F4膨脹(zhàng)係數(shù)大的特點,通(tōng)過予(yǔ)留的間隙達到(dào)常溫(wēn)、低溫都可以密(mì)封的(de)目的。

  二、閥(fá)體、閥杆軸襯的設(shè)計(jì)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(de)正常可靠工作有(yǒu)著極其重要的意(yì)義。蝶(dié)閥的(de)結構特點與截止閥、閘閥相比,不但避免了因形狀不規(guī)則,殼體壁厚不均勻,在低溫下產生(shēng)的冷(lěng)縮,溫差應力(lì)所引起的變形,而且由於蝶閥體積(jī)小,閥(fá)體形狀左右基本是的稱(chēng)的,因而熱容量(liàng)小;予冷(lěng)量消(xiāo)耗也小;形狀規則又便於對閥門的保冷措施。如新研(yán)製的DD363H型碟閥(fá)為保證閥門在低溫下的可靠使用,完全按(àn)照低溫閥的特(tè)殊(shū)性進行設(shè)計和製造,如:殼體材料選擇了具有(yǒu)立(lì)方晶(jīng)格(gé)的1Cr18Ni9Ti奧氏體(tǐ)不鏽鋼(gāng)等。

  2)閥杆襯套的選擇:根據用戶反映,有些低溫(wēn)閥門在運(yùn)行當中,閥門的轉動部位發生粘滯,咬合(hé)現象時有發生,主要原因是(shì):配對材料選(xuǎn)擇(zé)不合理,予留冷間隙過(guò)小(xiǎo),以及加工精度等原因所(suǒ)致。在研製低溫(wēn)閥門(mén)時,采取了一係列措(cuò)施,防止(zhǐ)出(chū)現以上現象。例(lì)如:我們對閥(fá)杆(gǎn)上、下(xià)軸襯選用了具有摩擦係數(shù)小及自潤(rùn)滑性能的SF-1型複(fù)合軸承,這樣(yàng)可以適用於(yú)低溫閥門(mén)的一些特殊需要(yào)。

  金(jīn)屬密封(fēng)型蝶閥(fá)具(jù)有的特點是一些普通閥門所不具備的。尤其是(shì)流阻小、密封可靠、啟(qǐ)閉迅速、使用壽命長等。本公司(sī)研(yán)製的三偏心金(jīn)屬密封蝶閥的密(mì)封力來自彈性環的變形達到密(mì)封,因而不需(xū)要借助(zhù)介質作用(yòng)力,故可(kě)做(zuò)雙向密封用。根(gēn)據蝶閥的一(yī)些特(tè)點將會被更(gèng)多的人所重視。今(jīn)後也(yě)會(huì)有更多(duō)的蝶閥應用到低溫(wēn)設備(bèi)中(zhōng)。