全焊接球閥閥座密封結構優化設計研究

任飛 張鵬 楊雄飛 楊勇

摘要：全焊接球閥對密封性具有嚴格要求，需要做好球閥優化工作，使其具有良好的功能性。基于此，本文將從雙活塞密封、自動泄壓、密封圈、緊急密封裝置、閥桿密封、過渡袖管、加長閥桿七個方面對焊接球閥閥座密封結構優化設計進行分析，對球閥閥座密封性能進行完善，防止閥體泄漏現象發生。

關鍵詞：全焊接球閥;密封結構;密封圈;過渡袖管

引言：全焊接球閥是重要閥門控制裝置，一旦密封特定較差，將會引發嚴重的泄漏問題，不僅會影響生產的安全性，還會對環境造成污染，因而做好球閥閥座密封優化工作較為重要。球閥具有較為復雜的結構，需要全面地對其進行優化，提高球閥整體結構的完善性，進而增強球閥閥座的密封效果。

1全焊接球閥閥座密封結構概述

全焊接球閥由球體、閥桿、閥座等結構組成，閥體需要采用密封結構，使其具有良好的密封性能。球閥構件采用鍍鋅處理，增強球閥的抗腐蝕特性，可以營造出良好的抗腐蝕環境，延長球閥的使用壽命。球閥常采用雙活塞閥座結構進行設計，并且在閥座中安裝彈簧以增強活塞的推動效果，使活塞能夠更好地應對壓力環境，降低壓力對球閥密封性能的影響。雙活塞形成了球閥閥座的左右體結構，與閥座進行連接，能夠形成良好的密封條件，同時通過密封圈、閥桿等結構增強球閥的密封效果，使球閥閥座密封結果更加的完善。在球閥優化設計過程中，需要注重結構方面的設計，使球閥各結構之間能夠穩定地工作，使球閥具有較強的防漏特性。同時，需要對球閥采取緊急防漏措施，降低泄漏現象對球閥的影響，使球閥泄漏能夠得到緊急切斷。另外，需要保證全焊接球閥的強度，能夠迅速地實現斷流控制，使球閥工作性能及密封特性得到保證。

2全焊接球閥閥座密封結構優化設計

2.1雙活塞密封

雙活塞密封是重要的結構優化措施，能夠降低流體介質的影響，保障球閥內部的壓差恒定，提高球閥壓力控制的穩定性。雙活塞便于對壓力進行控制，且不會受到流體流向的影響。在閥座的作用下，活塞內部可以形成密封面，使壓力能夠在活塞內部流通，保障壓力控制的均衡性，進而提高球閥閥座的密封效果。在球閥工作過程中，存在閥體異常超壓現象，一般壓力超出球閥承受范圍，將會對球閥密封性能造成影響，甚至會影響到球閥使用的安全性。為此，需要采用泄放閥進行處理，將球閥壓力控制正常壓力的1.1-1.33倍以內，使球閥具有良好的泄壓能力[1]。

2.2自動泄壓

在泄壓控制過程中，需要采用自動泄壓設計，能夠根據球閥內部壓力控制泄壓閥的通斷，進而對球閥內部壓力進行調節。若球閥內部流體存在一定的溫度，將會有汽化現象發生，導致閥體內部的壓力過高，將會對雙活塞結構的運行造成影響。為此，做好球閥的自動泄壓工作較為重要，泄放閥由彈簧進行控制，構建彈力與閥內壓力的對應關系。當閥內壓力超出正常值后，泄放閥將會克服彈簧的作用力而發生變化，使泄放閥處于疏通狀態，形成一定的開度，將閥內氣體釋放到閥外，進而降低壓力對球閥的影響。

2.3密封圈

密封圈是保證閥門密封效果的重要部件，在優化設計時需要注意以下幾點：第一，需要合理選擇密封圈材料，一般采用橡膠、PEEK等非金屬材料進行設計，既可以提高圈體的抗腐蝕能力，又能夠賦予其較強的彈性，與接觸面形成良好的密封效果。第二，需要將密封圈固定在槽內，防止流體導致密封圈脫離槽體，導致流體出現泄漏現象，引起球閥密封效果下降。第三，需要充分發揮密封圈對閥座的保護作用，可以起到一定的緩沖作用，防止閥座受到損傷，延長閥座的使用壽命，使密封圈具有良好的裝配條件。

2.4緊急密封裝置

為了避免球閥泄漏現象發生，需要為球閥設計緊急密封裝置，使球閥能夠得到及時的密封。注脂閥是實現球閥密封的重要結構，一旦球閥出現泄漏，注脂閥將會向閥內注入密封脂，對球閥實施緊急密封。在密封前需要注入清洗劑使閥內處于清潔狀態，使密封脂與閥體內表面能夠充分接觸，保障密封脂能夠正常工作。球閥工作過程中，將會逐漸發生損傷，流體介質會從閥座密封圈或閥桿處發生泄漏。為此，緊急密封裝置需要具有良好的靈敏度，當球閥發生泄漏后能夠立即工作，為閥門的維修和更換爭取時間。

2.5閥桿密封

閥桿是實現球閥密封的重要結構，不僅需要能夠穩定運作，還需要具有防火功能，避免由于火災而引起球閥泄漏現象。在閥桿密封圈方面，采用柔性石墨密封材料，具有良好的防火作用，能夠有效降低火災的影響。在閥桿形狀設計方面，采用下端大、上端小的結構，并且下端與閥座相連，可以提高閥桿的穩定性，使閥桿呈現倒密封結構，能夠穩定地實現支撐作用，同時起到良好的密封效果。而且，采用這種設計方式可以避免閥桿飛出，降低壓力對閥桿的影響，提高閥桿工作的有效性[2]。

2.6過渡袖管

袖管是實現球閥連接過渡的有效方法，可以解決焊接端的連接問題，實現良好的球閥全焊接效果。由于球閥材料存在較大的差異性，將會導致球閥材料不能之間焊接，這時便需要采取過渡焊接的方式，將袖管應用到球閥焊接過渡中，使球閥能夠順利地完成連接，使球閥能夠更好地按照設計進行實現。過渡袖管的長度、尺寸等需要符合規范要求，并且按照產品要求進行設計，保障過渡袖管安裝的合理性。

2.7加長閥桿

對于安裝較為困難的位置，可以采用加長閥桿的方式，如排污、放空等，使球閥閥座設計具有完整的結構，使球閥能夠更好地執行密封性能。閥桿尺寸設計主要由現場狀況決定，使執行器與管道能夠順利地完成連接，使球閥更加地易于進行控制，使其具有良好的密封穩定性，使閥桿得到有效地延長。

結論：綜上所述，為了避免球閥出現泄漏現象，需要對球閥閥座結構進行優化，使球閥具有良好的密封性能，提高球閥結構設計的合理性。球閥泄漏的影響較為嚴重，可以采用雙活塞設計增強閥門運行的可靠性，同時保障閥門能夠自動進行泄壓，降低壓力對閥門的影響，導致閥門的密封效果下降。另外，需要充分利用閥桿的作用，使球閥能夠得到有效的承接，提高閥體工作的穩定性。

參考文獻：

[1]魏紅，劉民，徐東升.管道用全焊接球閥設計的模擬計算與分析[J].機械研究與應用，2020，33（04）：38-43+46.

[2]黃志慧，陳剛.全焊接球閥閥座密封結構優化設計[J].閥門，2020（05）：14-16.