彈性壓蓋的研制

摘 要：對閥門壓蓋進(jìn)行改進(jìn)，提出彈性壓蓋的設(shè)計思路，解決了熱油調(diào)節(jié)閥在高溫運(yùn)行情況下閥門壓蓋處易漏油的問題，降低了生產(chǎn)成本，提高了設(shè)備的安全性能。

關(guān)鍵詞：彈性壓蓋；調(diào)節(jié)閥；漏油

1 引言

二氣廠精餾裝置熱源為導(dǎo)熱油，工作時溫度為220℃。熱油循環(huán)系統(tǒng)使用ZHBM型氣動薄膜調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)閥門開度，控制導(dǎo)熱油流量。ZHBM型氣動薄膜調(diào)節(jié)閥屬于高溫閥門，工作溫度范圍為-40℃～+450℃。調(diào)節(jié)閥閥桿盤根處在開機(jī)后經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)熱油泄露的現(xiàn)象，存在安全隱患。

2 調(diào)節(jié)閥漏油的分析

調(diào)節(jié)閥閥桿的密封一般由人工松緊閥門填料壓蓋螺栓來調(diào)節(jié)，若閥桿密封填料壓得過緊，運(yùn)行時調(diào)節(jié)容易卡塞，閥蓋支架和閥桿容易斷裂。若填料壓得過松，則閥門啟閉操作時，介質(zhì)易泄漏。熱油系統(tǒng)正常工作時溫度為220℃，停機(jī)時溫度為常溫，最低可到-10℃，溫差較大。由于閥門工作溫差較大，其壓蓋螺栓因溫度的變化而發(fā)生熱脹冷縮形變范圍也較大，并且閥門壓蓋為整體剛性結(jié)構(gòu)，缺乏彈性，導(dǎo)致加在填料的壓力變化較大。

裝置開機(jī)時，閥體的溫度由停機(jī)時的常溫狀態(tài)升高到220℃，閥門填料壓蓋螺栓因受熱膨脹導(dǎo)致間隙加大，此時需要進(jìn)行“熱緊”以防止發(fā)生泄露。裝置停機(jī)后，閥體恢復(fù)到常溫時會出現(xiàn)以下兩種情況：一方面，閥門填料壓蓋螺栓受冷收縮，引起壓蓋間隙減小，造成填料的進(jìn)一步壓緊。由于填料的過度壓緊導(dǎo)致填料對閥桿壓力的增大，致使閥門啟閉困難且閥桿的磨損速度加快；另一方面，由于壓力增大，部分填料會從閥桿與壓蓋的間隙中被擠出，而多次的開機(jī)停機(jī)會使閥體溫度在高溫和低溫之間不斷發(fā)生變化，造成填料壓力不斷變化，使填料逐漸流失。當(dāng)無外力干預(yù)時，閥體升溫后閥門閥桿處即可發(fā)生泄漏。

3 改進(jìn)思路

閥門壓蓋為整體剛性結(jié)構(gòu)，缺乏彈性，在閥門填料壓蓋螺栓受溫度影響而發(fā)生膨脹收縮時，無法補(bǔ)償因形變而產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致填料受力變化過大，造成泄漏。如果閥門填料壓蓋能夠補(bǔ)償螺栓發(fā)生的形變，使填料的壓力變化在合適的范圍內(nèi)，則閥門不會產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。

使用彈簧是一種很好的改進(jìn)方式，當(dāng)閥門填料壓蓋螺栓發(fā)生膨脹收縮時，在一定的變形范圍內(nèi)，彈簧的形變能夠進(jìn)行補(bǔ)償。而如果采用剛性壓蓋，在同樣的變形范圍內(nèi)，對填料造成的壓力劇烈變化。

如果將壓蓋由整體鋼結(jié)構(gòu)改為彈簧結(jié)構(gòu)，則可補(bǔ)償螺栓發(fā)生的形變，保持填料壓力始終在一定的合適范圍內(nèi)，且彈簧可自動補(bǔ)償填料磨損，防止填料松動，提高密封性，達(dá)到避免閥門發(fā)生泄漏的目的。

4 彈性壓蓋的研制

4.1 制作彈性壓蓋

用彈性壓蓋取代原有的老式剛性壓蓋。彈性壓蓋由彈簧、密封壓環(huán)、壓蓋三部分組成（圖1），各部位的作用如下：

4.1.1 彈簧：選擇YI型圓柱螺旋壓縮彈簧，兩個端面圈并緊磨平，其支承端面與軸線垂直。彈簧的內(nèi)徑要大于閥桿的直徑，外徑要小于壓蓋的直徑，為防止彈簧失穩(wěn)，其高徑比小于2.6。閥門壓蓋的壓緊壓力可通過查閥門手冊得到，彈簧工作行程的一半處的工作載荷等于其壓緊壓力，這樣在壓蓋填料的壓力在閥體溫度變化極限之內(nèi)可保持在一個合適的范圍內(nèi)。

4.1.2 密封壓環(huán)：由于彈簧的端面部分不完全平整，密封壓環(huán)將提供一個擠壓填料的平面。密封壓環(huán)與閥桿之間應(yīng)有足夠的間隙，防止壓環(huán)劃傷閥桿表面。其內(nèi)、外徑尺寸與原壓蓋內(nèi)、外徑尺寸相同。

4.1.3 壓蓋：其作用是保持彈簧與閥桿的同心度，防止彈簧在閥桿軸向上產(chǎn)生偏心角。其內(nèi)、外徑尺寸可以和密封壓環(huán)的尺寸相同。

4.2 組裝彈性壓蓋

將組裝好的彈性壓蓋取代閥門原剛性壓蓋，安裝到調(diào)節(jié)閥上，其安裝前后的對比圖（圖3）。

4.3 彈性壓蓋的優(yōu)點(diǎn)

彈性壓蓋安裝到閥體后，使用效果良好，新型的彈性壓蓋與原壓蓋相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

4.3.1 性壓蓋對因溫度變化而導(dǎo)致的膨脹收縮具有補(bǔ)償作用，閥體的溫度在-10℃～220℃內(nèi)，壓蓋對填料的壓力較小，避免了因溫度變化而導(dǎo)致的閥桿漏油。

4.3.2 老式壓蓋對填料的壓力通過擰緊壓蓋螺栓來調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)全憑手感。彈性壓蓋對填料的壓力與彈簧的形變長度有對應(yīng)關(guān)系，測量彈簧壓縮后的長度即可精確確定壓蓋對填料的壓力，新手也可方便掌握。

4.3.3 彈性壓蓋由于對填料的壓力變化范圍小，可減輕填料的損耗，減少填料更換次數(shù)，降低工作強(qiáng)度。

5 結(jié)束語

在熱油調(diào)節(jié)閥上設(shè)計和使用了新型的調(diào)節(jié)閥彈性壓蓋，可補(bǔ)償壓蓋螺栓因溫度變化而發(fā)生的形變，保持填料壓力在一定的范圍內(nèi)，避免閥門發(fā)生泄漏，在安全生產(chǎn)上具有重要意義。在溫度變化范圍大的閥門上，該種壓蓋可用于閥桿密封，具有推廣價值。經(jīng)過網(wǎng)上檢索查詢，未見有類似的閥門壓蓋結(jié)構(gòu)，可向國家有關(guān)專利機(jī)構(gòu)申請專利。

參考文獻(xiàn)

[1]陸培文.實用閥門設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.