切斷球閥的結構改進①

趙海燕 周 巖 蓋玉龍

(北京航天長征機械設備制造有限公司)

切斷球閥的結構改進①

趙海燕 周 巖 蓋玉龍

(北京航天長征機械設備制造有限公司)

針對切斷球閥容易發生內漏與外漏的問題，對閥座和閥桿密封處進行了結構創新改進。針對內漏問題，進行球體與閥座密封結構和球體支撐裝置結構的改進；針對外漏問題，進行閥桿導向結構和閥桿處密封結構的改進，解決了實際工作中切斷球閥存在的閥桿處、球體與閥座處易發生泄漏的問題。

切斷球閥 泄漏 結構改進

切斷球閥具有流阻小、開關迅速、密封性能好、使用壽命長、便于氣控及電控等特點，廣泛應用于石油煉制、長輸管線、化工、造紙、制藥及煤化工等行業。針對切斷球閥容易發生內漏與外漏的問題，在閥座結構、閥桿密封結構等處進行了結構創新改進，保證了切斷球閥在使用中的安全性和可靠性。文中涉及到的切斷球閥的結構改進已申請實用新型專利，并取得授權[1,2]。

1 結構改進方案一

如圖1所示的切斷球閥，包括由第1閥體部和第2閥體部組成的閥體，閥體中，球體與兩個閥座形成球面密封，碟簧提供的彈簧力將閥座壓向球體、閥桿驅動球體完成開關動作。閥桿第1處密封和閥桿第2處密封保證閥桿處的密封。球體支撐結構減少球體自重對于球體與閥座密封的影響，避免球體與閥座在閥門多次開關之后發生磨偏的現象，延長球體與閥座密封面的壽命。

圖1 切斷球閥結構(改進方案一)

1.1 內漏問題

如圖2所示，閥座密封面上設有V形切口， 將閥座的整個密封面分成兩部分，減小了閥座與球體的接觸面積，增大了密封比壓，保證球體與閥座的密封。

如圖3所示的球體支撐結構由安裝在第1閥體部上凸起部分的金屬墊片和碟簧組成。金屬墊片的材料為高硬度耐磨合金。碟簧提供的彈簧力抵消了球體自重對于球體與閥座的密封的影響，

圖2 閥座結構示意圖

圖3 球體支撐結構示意圖

避免球體與閥座在閥門多次開關之后發生磨偏的情況，延長球體與閥座的密封面壽命。

1.2 外漏問題

圖1中閥桿處設有兩處密封，分別是閥桿第1處密封和閥桿第2處密封，其中閥桿第2處密封如圖4所示，由石墨密封環、金屬墊片和碟簧組成。金屬墊片為石墨密封環提供支撐，碟簧提供動態加載，保證石墨密封環的密封性能。

圖4 閥桿第2處密封結構示意圖

2 結構改進方案二

如圖5所示的切斷球閥由第1閥體部和第2閥體部組成，閥體中球體是浮動的，閥桿驅動球體完成開關動作。閥門關閉狀態下，在介質壓力作用下球體產生一定的位移并緊壓在出口端的閥座上，形成球面密封，閥桿導向結構保持閥桿的穩定性，填料函中裝有填料，閥桿密封結構保證閥桿處的密封性，避免介質從閥桿處泄漏。

圖5 切斷球閥結構(改進方案二)

2.1 內漏問題

如圖6所示，閥座采用了唇型刮刀結構、V形槽結構和切角結構。其中，唇型刮刀結構可自動清潔球體表面的雜質，保持閥座的耐磨性。V形槽結構可起到卸載荷的作用，保證閥座與球體的最低磨損和順暢動作。切角結構能夠根據溫度的變化自動調整閥座的位置，使閥門在不同的介質工況下，保證阻力最小。閥座的材料采用增強型聚四氟乙烯，具有良好的機械性能和化學性能，保證閥座與球體的密封性能。

圖6 閥座結構示意圖

2.2 外漏問題

采用了如圖7所示的閥桿導向結構，止推墊片1和止推墊片2的材料采用高硬度耐磨合金。導向套保證了閥桿的穩定性，止推墊片1和止推墊片2保證閥桿的耐磨性，避免出現閥桿與導向套出現咬合的情況，保證閥桿操作的平穩與順暢，同時也有利于閥桿處填料的密封。

圖7 閥桿導向結構示意圖

采用了如圖8所示的閥桿密封結構，其中，上填料壓環、V形填料和下填料壓環可有效地保證閥桿處的密封性能，避免介質從閥桿處發生泄漏。同時，O形圈在低壓或真空的工況下有良好的密封性，可防止介質中的雜質滲入V形填料，增加了閥桿處的V形填料密封的壽命，可有效地保證閥桿處的密封性能，避免了閥門發生外漏的風險[3]。

圖8 閥桿密封結構示意圖

3 結束語

切斷球閥的結構改進，從提高產品的性能出發，可以根據不同的工況定制結構形式，為用戶提供更為可靠的產品，可完全替代進口產品，具有顯著的經濟及社會效益，應用前景廣闊。筆者介紹的兩種結構改進方案均針對現有切斷球閥中易發生泄漏的問題，加強了切斷球閥球體與閥座處的密封和閥桿處的密封，避免了切斷球閥發生內漏與外漏的危險，保證了其安全性和可靠性。

[1] 趙海燕,李峰,俞曉龍，等.一種切斷球閥[P].中國：CN204239801U，2015-04-01.

[2] 趙海燕,李峰,俞曉龍，等.一種浮動球閥[P].中國：CN204755984U，2015-11-11.

[3] 趙海燕,趙子榮,劉永良.鎖渣閥閥桿的設計與改進[J]. 化工機械，2013，40(4)：510～513.

2016-05-11，

2016-06-03)

《化工自動化及儀表》征稿簡則

1.專業范圍

報道化工、石油化工、冶金、電力、醫藥、造紙、紡織等行業過程控制理論與應用、計算機技術及其應用、檢測技術研究與應用、控制裝置設計及應用、儀器儀表技術開發與應用、企業技術改造經驗等。

2.報道內容

◆綜述與評論。博采眾覽，兼收并蓄，及時、準確、全面地反映國內外過程控制技術、檢測技術、計算機技術及儀器儀表技術的發展動態、趨勢和水平。著文要求準確性和權威性，信息量大，能夠較全面地闡明命題的過去、現狀及發展。

◆過程控制。報道現代控制理論的研究與應用，新型控制策略及控制技術的應用實例；先進控制系統及控制裝置的現場應用；國家重大科技攻關項目及成果。

◆檢測與儀表。報道國內外先進的檢測技術、自動化儀器儀表技術的開發與應用。

◆研究與應用。報道控制技術、檢測技術、計算機技術、儀器儀表技術等的研發及其在工業生產中的應用。

◆技改與創新。報道技術改造和技術成果，系統及儀表的日常檢測與維修經驗等，著文要求突出實用性。

3.投稿要求

◆文稿應簡明扼要，突出重點，公式、數據準確。

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◆公式另行居中書寫，大/小寫、上/下標標注清楚。

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◆刊物出版后，向作者贈送兩本當期刊物。

趙海燕(1975-)，高級工程師，從事煤化工閥門的設計工作，haiyan_zhao5566@126.com。

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0254-6094(2017)01-0116-03