保温球阀技术改进

2022-03-06 12:54:20 点击量:

摘要：针对目前技术领域中保温球阀存在的缺陷，对其密封材料及密封结构进行改进，使其在高温工况下能确保密封性能，并且大大提高其使用寿命。
关键词：保温球阀；密封结构；密封材料；温度
随着国内工业的不断发展，对管线上使用的保温球阀的需求也随之增加，对保温球阀的要求也越来越高，用户选用保温球阀时，特别关注该阀有没有具有良好的密封性能以阻止介质的泄漏。由于进口保温球阀的可靠性较好，因此用户对重要部位多采用进口保温球阀，但是进口保温球阀价格昂贵，交货周期较长，售后服务不方便，严重影响整套管线的运作。为了减少管线费用，实现保温球阀的国产化，国内厂家也不断在国产保温球阀的质量上、密封可靠性上精益求精，力求代替进口保温球阀。本文就针对保温球阀在耐高温问题上进行分析并提出改进措施。
1 提出问题
目前现有技术领域中的保温球阀也称夹套球阀，是在球阀的基础上焊装金属夹套，夹套与阀体之间构成保温通道，通道内注入蒸汽或其他保温介质，确保阀内介质能够正常工作。保温球阀具有良好的保温特性，且阀门的通径与管径一致，同时又能有效地降低管路中介质热量损失。主要用于石油、化工、冶金、制药、食品等各类系统中，以输送常温下会凝固的高粘度介质。
因受阀门密封结构及其相对应的密封材料的制约，其使用的温度小于 200℃。而且长时间在 200℃ 的工况下使用，寿命较短。虽然阀座方面可选用短时间能耐 300 ℃ 的高强度石墨材料，但阀门中还有许多需要密封的部位仍无法在高温场合下密封，特别是径向密封方面，高强度石墨材料不适宜做径向密封。通常的保温球阀径向密封是采用 O 形圈密封结构，这样整台阀门的使用温度直接受到 O 形圈使用温度的制约，目前保温球阀上使用的 O 形圈是氟橡胶，而氟橡胶的使用温度在 200℃ 以内，且不能长期在这极限温度内使用。远远不能满足市场中许多介质的要求，如工况介质为松香时，其要求保温球阀的使用温度为 300 ℃，这样才有利于松香介质获得较为理想的流动性，传统中用 O 形圈作为密封零件时，就无法满足其要求。
2 改进措施
根据保温球阀存在的问题，确定对保温球阀的密封材料和结构进行改进。
（1）首先对图 1 在支承圈与阀体之间，通常采用 O 形圈作径向密封的结构进行改进，取消采用 O 形圈的密封结构，在图 2 支承圈上直接加工出台阶结构使支承圈与阀体之间组成密封腔．在密封腔内装上耐高温的柔性石墨材料的密封圈，在密封圈后面加装一个带锥截面的垫圈，垫圈后面装上专用结构的螺塞，这样通过旋紧螺塞，螺塞将力传递给垫圈，垫圈的锥截面将挤压密封圈，密封圈产生变形，使其在径向内外贴紧支承圈和阀体，从而使保温球阀在径向获得耐高温的密封结构，同时，通过旋紧螺塞，使球体与阀座之间产生预紧密封力，使其获得密封。
（2）在阀座密封结构上亦做出相应的改进，采用镶入式结构，将阀体及支承圈挖出凹槽，凹槽底端装入密封性能优越且耐高温的柔性石墨，既能起到阀座底端的密封作用，又能起到各密封副之间因热胀冷缩的补偿作用。在柔性石墨上面装上耐高温的金属阀座，使用温度可提高到 425℃ 以内长时间使用，从而解决了保温球阀不能在 200℃ 以上长时间使用的局面。并且还可根据实际工况的要求选用不同材质的阀座。
（3）在图 1 中起排泄作用的底端接管与堵头是螺纹连接，当温度升高时，螺纹部分的密封很难保证，决定取消堵头，在图 2 中与底端接管连接的堵头换上台阶式排污堵头，连接端用缠绕垫进行密封，确保底端的密封可靠性。
3 结语
通过改进保温球阀的密封结构，密封性能优良，特别是改进后的柔性石墨代替了 O 形圈，在温度 ≤425℃ 的工况上得到广泛使用。随着国内工业水平的发展和技术进步，其性能将不断提高，应用范围将不断扩大。保温球阀是根据市场需求而改进设计制造的，该阀门具有整体结构紧凑、操作方便、密封可靠和寿命长等特点，目前该保温球阀在用户使用工况中运行良好，各项性能指标均达到设计要求。对容易凝固、高粘度的液体介质具有优良的性能，特别适用于松香之类的稠质介质。