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一种新型自密封结构的设计方法及数据

一种新型自密封结构的设计方法及数据

       高压球阀的设计除了与其他阀门有共同的问题以外,尚有二个难点需要解决:一个是保证长寿命下的密封性能;另一个是尽可能减小操作力矩。介绍了一种新型自密封结构的设计方法及数据.该阀密封性能好,操作力矩小。

       按球体的支撑方式,球阀可分为浮动球球阀和固定球阀.浮动球球阀的主要优点是结构简单、制造方便、成本低廉、工作可靠,但压力较高时,操作转矩很大.而固定球球阀工作时,阀前流体压力在球体上所产生的作用力全部传递给轴承,阀座不会承受过大压力.固定球球阀的转矩小,阀座变形小,密封性能稳定,适用于高压、大通径的场合。


       高压情况下,介质流速很快,特别是阀门刚开启或关闭瞬间,在高速冲击下,如采用整体型弹性阀座很容易损坏,甚至阀座被切断、冲掉.对于高压球阀,阀座的设计非常关键。

       高压球阀主要由上阀杆、右阀体、凸轮、球体、键、阀座、软密封、下阀杆、板弹及左阀体等组成.该阀采用软密封结构,这是因为软密封的密封性容易保证,而且对密封表面的加工精度与表面粗糙度要求也不高.阀座密封部分采用碳纤维增强聚四氟乙烯,其周围的金属阀座用来固定聚四氟乙烯,设计时让阀座密封部分高出周围金属部分约0.5mm.这样阀座使用比压大大地超过四氟乙烯许用比压时,球阀仍能正常使用,而且阀座密封部分暴露很少,不容易损坏和吹出。

       采用板弹结构,其工作原理与碟型弹簧阀座相似,特点是结构简单、紧凑.板弹的制造比碟型弹簧简便,如果阀门有防腐要求,可以方便地采用不锈钢材料制造。

       阀座与球体之间存在很大的密封比压,阀门开关时,很容易导致密封面损坏,使阀门泄漏或卡死.为了降低阀座与球体的磨损,本阀采用特殊的凸轮机构。阀关闭时,阀座、球体、键与凸轮的位置关系阀座靠介质压力和板弹的预紧力紧压在球体上,阀座上的软密封部分起到密封作用。阀门由关至开过程中(逆时针旋转),阀杆开始转动时,只有凸轮、键随阀杆一起转动,当阀座在凸轮的作用下脱离球体后,阀杆继续转动,靠键带动球体转动使阀开,从而避免开启过程中阀座上密封部分的磨损。

        阀开启时,阀座、球体、键与凸轮的位置关系,阀座在凸轮的作用下脱离球体,此时阀座的软密封部分不起密封作用。阀门由开至关过程中,球体转动的同时,凸轮也随球体一起转动,到阀关闭时,阀座紧压在球体上.这样阀的使用寿命大大提高,也减小了操作力矩。

        该高压球阀充分利用了软密封阀座的优点,同时通过巧妙的结构设计,使阀座只在阀关闭状态下与球体紧密接触,而在开和关过程中与球体不接触.这样大大地提高了软密封阀座的寿命,并减小了启闭球阀的力矩。


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