金屬密封蝶閥在低溫設(shè)備中的應(yīng)用
根據(jù)我國(guó)低溫裝置的不斷發(fā)展，對(duì)低溫閥門的要求日益增大，為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，對(duì)金屬密封蝶閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，研制出一種三偏心純金屬高密封性能的蝶閥無(wú)論介質(zhì)是高溫還是低溫均能滿足其需要。現(xiàn)結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，僅對(duì)低溫性能方面作簡(jiǎn)單介紹。
隨著工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對(duì)閥門行業(yè)提出了更嚴(yán)格的要求，尤其對(duì)低溫介質(zhì)中所使用的蝶閥，除了能滿足一般閥門所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態(tài)下閥門密封的可靠性，動(dòng)作的靈活性以及對(duì)低溫閥門的一些其它特殊要求。隨著工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對(duì)閥門行業(yè)提出了更嚴(yán)格的要求，尤其對(duì)低溫介質(zhì)中所使用的蝶閥，除了能滿足一般閥門所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態(tài)下閥門密封的可靠性，動(dòng)作的靈活性以及對(duì)低溫閥門的一些其它特殊要求。
眾所周知，蝶閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕相同壓力，相同通徑的閘閥相比可減輕40％～50％)流體阻力小、啟閉迅速等一系列優(yōu)點(diǎn)。但我國(guó)一些低溫裝置如天燃液化設(shè)備、空氣分離設(shè)備以及變壓吸附設(shè)備等化工行業(yè)所采用的閥門有80％以上是截止閥或閘閥，采用蝶閥的數(shù)量很少。分析其原因主要是過(guò)的金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能不良，以及其它一些因結(jié)構(gòu)不合理等原因造成介質(zhì)內(nèi)漏和外漏，嚴(yán)重的影響這些低溫設(shè)備的安全和正常運(yùn)行，不能滿足低溫設(shè)備的要求。
一、對(duì)低溫碟閥密封性能的要求：
低溫閥門產(chǎn)生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內(nèi)漏；二是外漏。
1)閥門的外漏：其一是閥門與管路采用法蘭連接方式時(shí)，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產(chǎn)生松弛而導(dǎo)至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結(jié)構(gòu)，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數(shù)閥門的填料采用F4，因?yàn)樗淖曰阅芎谩⒛Σ料禂?shù)小(對(duì)鋼的摩擦系數(shù)f=0.05～0.1)，又具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性，因此得到廣泛應(yīng)用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大；二是線膨脹系數(shù)大，在低溫下產(chǎn)生冷縮導(dǎo)致滲漏，造成閥桿處大量結(jié)冰，至使閥門開(kāi)啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結(jié)構(gòu)即利用F4膨脹系數(shù)大的特點(diǎn)，通過(guò)予留的間隙達(dá)到常溫、低溫都可以密封的目的。
2)閥門產(chǎn)生內(nèi)漏主要原因是密封副在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生變形所致。當(dāng)介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時(shí)造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產(chǎn)生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們?cè)鴮?duì)DN250閥門進(jìn)行低溫試驗(yàn)，介質(zhì)為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti發(fā)現(xiàn)密封面翹曲變形量達(dá)0.12mm左右，這是造成內(nèi)漏的主要原因。
新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。閥座是一個(gè)斜圓錐橢圓密封面，與嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環(huán)組成密封副。密封環(huán)可在蝶板槽內(nèi)徑向浮動(dòng)。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，彈性密封環(huán)首先和橢圓密封面的短軸接觸，隨著閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸將密封環(huán)向內(nèi)推，迫使彈性環(huán)再和斜圓錐面的長(zhǎng)軸接觸，最終導(dǎo)致彈性密封環(huán)與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環(huán)產(chǎn)生變形而達(dá)到的。因此當(dāng)閥體或蝶板在低溫下產(chǎn)生變形時(shí)，都會(huì)被彈性密封環(huán)來(lái)吸收補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生泄漏和卡死現(xiàn)象。當(dāng)閥門打開(kāi)時(shí)這一彈性變形立即消失，在啟閉過(guò)程中基本沒(méi)有相對(duì)磨擦，故使用壽命長(zhǎng)。
