全焊接球閥閥座密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

任飛 張鵬 楊雄飛 楊勇

摘要：全焊接球閥對(duì)密封性具有嚴(yán)格要求，需要做好球閥優(yōu)化工作，使其具有良好的功能性?；诖?，本文將從雙活塞密封、自動(dòng)泄壓、密封圈、緊急密封裝置、閥桿密封、過渡袖管、加長閥桿七個(gè)方面對(duì)焊接球閥閥座密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，對(duì)球閥閥座密封性能進(jìn)行完善，防止閥體泄漏現(xiàn)象發(fā)生。

關(guān)鍵詞：全焊接球閥;密封結(jié)構(gòu);密封圈;過渡袖管

引言：全焊接球閥是重要閥門控制裝置，一旦密封特定較差，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的泄漏問題，不僅會(huì)影響生產(chǎn)的安全性，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因而做好球閥閥座密封優(yōu)化工作較為重要。球閥具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，需要全面地對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，提高球閥整體結(jié)構(gòu)的完善性，進(jìn)而增強(qiáng)球閥閥座的密封效果。

1全焊接球閥閥座密封結(jié)構(gòu)概述

全焊接球閥由球體、閥桿、閥座等結(jié)構(gòu)組成，閥體需要采用密封結(jié)構(gòu)，使其具有良好的密封性能。球閥構(gòu)件采用鍍鋅處理，增強(qiáng)球閥的抗腐蝕特性，可以營造出良好的抗腐蝕環(huán)境，延長球閥的使用壽命。球閥常采用雙活塞閥座結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在閥座中安裝彈簧以增強(qiáng)活塞的推動(dòng)效果，使活塞能夠更好地應(yīng)對(duì)壓力環(huán)境，降低壓力對(duì)球閥密封性能的影響。雙活塞形成了球閥閥座的左右體結(jié)構(gòu)，與閥座進(jìn)行連接，能夠形成良好的密封條件，同時(shí)通過密封圈、閥桿等結(jié)構(gòu)增強(qiáng)球閥的密封效果，使球閥閥座密封結(jié)果更加的完善。在球閥優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要注重結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，使球閥各結(jié)構(gòu)之間能夠穩(wěn)定地工作，使球閥具有較強(qiáng)的防漏特性。同時(shí)，需要對(duì)球閥采取緊急防漏措施，降低泄漏現(xiàn)象對(duì)球閥的影響，使球閥泄漏能夠得到緊急切斷。另外，需要保證全焊接球閥的強(qiáng)度，能夠迅速地實(shí)現(xiàn)斷流控制，使球閥工作性能及密封特性得到保證。

2全焊接球閥閥座密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1雙活塞密封

雙活塞密封是重要的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，能夠降低流體介質(zhì)的影響，保障球閥內(nèi)部的壓差恒定，提高球閥壓力控制的穩(wěn)定性。雙活塞便于對(duì)壓力進(jìn)行控制，且不會(huì)受到流體流向的影響。在閥座的作用下，活塞內(nèi)部可以形成密封面，使壓力能夠在活塞內(nèi)部流通，保障壓力控制的均衡性，進(jìn)而提高球閥閥座的密封效果。在球閥工作過程中，存在閥體異常超壓現(xiàn)象，一般壓力超出球閥承受范圍，將會(huì)對(duì)球閥密封性能造成影響，甚至?xí)绊懙角蜷y使用的安全性。為此，需要采用泄放閥進(jìn)行處理，將球閥壓力控制正常壓力的1.1-1.33倍以內(nèi)，使球閥具有良好的泄壓能力[1]。

2.2自動(dòng)泄壓

在泄壓控制過程中，需要采用自動(dòng)泄壓設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)球閥內(nèi)部壓力控制泄壓閥的通斷，進(jìn)而對(duì)球閥內(nèi)部壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。若球閥內(nèi)部流體存在一定的溫度，將會(huì)有汽化現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致閥體內(nèi)部的壓力過高，將會(huì)對(duì)雙活塞結(jié)構(gòu)的運(yùn)行造成影響。為此，做好球閥的自動(dòng)泄壓工作較為重要，泄放閥由彈簧進(jìn)行控制，構(gòu)建彈力與閥內(nèi)壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)閥內(nèi)壓力超出正常值后，泄放閥將會(huì)克服彈簧的作用力而發(fā)生變化，使泄放閥處于疏通狀態(tài)，形成一定的開度，將閥內(nèi)氣體釋放到閥外，進(jìn)而降低壓力對(duì)球閥的影響。

2.3密封圈

密封圈是保證閥門密封效果的重要部件，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：第一，需要合理選擇密封圈材料，一般采用橡膠、PEEK等非金屬材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，既可以提高圈體的抗腐蝕能力，又能夠賦予其較強(qiáng)的彈性，與接觸面形成良好的密封效果。第二，需要將密封圈固定在槽內(nèi)，防止流體導(dǎo)致密封圈脫離槽體，導(dǎo)致流體出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，引起球閥密封效果下降。第三，需要充分發(fā)揮密封圈對(duì)閥座的保護(hù)作用，可以起到一定的緩沖作用，防止閥座受到損傷，延長閥座的使用壽命，使密封圈具有良好的裝配條件。

2.4緊急密封裝置

為了避免球閥泄漏現(xiàn)象發(fā)生，需要為球閥設(shè)計(jì)緊急密封裝置，使球閥能夠得到及時(shí)的密封。注脂閥是實(shí)現(xiàn)球閥密封的重要結(jié)構(gòu)，一旦球閥出現(xiàn)泄漏，注脂閥將會(huì)向閥內(nèi)注入密封脂，對(duì)球閥實(shí)施緊急密封。在密封前需要注入清洗劑使閥內(nèi)處于清潔狀態(tài)，使密封脂與閥體內(nèi)表面能夠充分接觸，保障密封脂能夠正常工作。球閥工作過程中，將會(huì)逐漸發(fā)生損傷，流體介質(zhì)會(huì)從閥座密封圈或閥桿處發(fā)生泄漏。為此，緊急密封裝置需要具有良好的靈敏度，當(dāng)球閥發(fā)生泄漏后能夠立即工作，為閥門的維修和更換爭取時(shí)間。

2.5閥桿密封

閥桿是實(shí)現(xiàn)球閥密封的重要結(jié)構(gòu)，不僅需要能夠穩(wěn)定運(yùn)作，還需要具有防火功能，避免由于火災(zāi)而引起球閥泄漏現(xiàn)象。在閥桿密封圈方面，采用柔性石墨密封材料，具有良好的防火作用，能夠有效降低火災(zāi)的影響。在閥桿形狀設(shè)計(jì)方面，采用下端大、上端小的結(jié)構(gòu)，并且下端與閥座相連，可以提高閥桿的穩(wěn)定性，使閥桿呈現(xiàn)倒密封結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)支撐作用，同時(shí)起到良好的密封效果。而且，采用這種設(shè)計(jì)方式可以避免閥桿飛出，降低壓力對(duì)閥桿的影響，提高閥桿工作的有效性[2]。

2.6過渡袖管

袖管是實(shí)現(xiàn)球閥連接過渡的有效方法，可以解決焊接端的連接問題，實(shí)現(xiàn)良好的球閥全焊接效果。由于球閥材料存在較大的差異性，將會(huì)導(dǎo)致球閥材料不能之間焊接，這時(shí)便需要采取過渡焊接的方式，將袖管應(yīng)用到球閥焊接過渡中，使球閥能夠順利地完成連接，使球閥能夠更好地按照設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。過渡袖管的長度、尺寸等需要符合規(guī)范要求，并且按照產(chǎn)品要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，保障過渡袖管安裝的合理性。

2.7加長閥桿

對(duì)于安裝較為困難的位置，可以采用加長閥桿的方式，如排污、放空等，使球閥閥座設(shè)計(jì)具有完整的結(jié)構(gòu)，使球閥能夠更好地執(zhí)行密封性能。閥桿尺寸設(shè)計(jì)主要由現(xiàn)場狀況決定，使執(zhí)行器與管道能夠順利地完成連接，使球閥更加地易于進(jìn)行控制，使其具有良好的密封穩(wěn)定性，使閥桿得到有效地延長。

結(jié)論：綜上所述，為了避免球閥出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，需要對(duì)球閥閥座結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使球閥具有良好的密封性能，提高球閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。球閥泄漏的影響較為嚴(yán)重，可以采用雙活塞設(shè)計(jì)增強(qiáng)閥門運(yùn)行的可靠性，同時(shí)保障閥門能夠自動(dòng)進(jìn)行泄壓，降低壓力對(duì)閥門的影響，導(dǎo)致閥門的密封效果下降。另外，需要充分利用閥桿的作用，使球閥能夠得到有效的承接，提高閥體工作的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏紅，劉民，徐東升.管道用全焊接球閥設(shè)計(jì)的模擬計(jì)算與分析[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2020，33（04）：38-43+46.

[2]黃志慧，陳剛.全焊接球閥閥座密封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].閥門，2020（05）：14-16.