闸阀密封结构改进

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国石油大学(华东) 作者:苏庆华

  分析了平板闸阀填料结构和阀座与闸板密封副结构存在的问题, 提出了改进阀门密封结构的方法。

1、概述

  随着科学技术的飞速发展和石油工业水平的不断提高, 对阀门的密封性要求越来越高。阀门的泄漏有内漏和外漏之分。内漏发生于阀座与关闭件的密封副上, 外漏则发生在阀杆密封和连接法兰的密封副上。为解决阀杆外漏问题, 在分析闸阀密封结构的基础上, 设计了新型阀杆密封结构。

2、密封原理

2.1、阀杆密封

  填料函结构是阀杆密封(图1)的方法之一, 填料装入阀盖的密封腔以后, 经压盖对其作轴向压缩,由于填料的塑性变形, 使其产生径向力, 并与阀杆紧密接触。此时, 填料中浸渍的润滑剂被挤出, 在接触面之间形成油膜。由于接触状态不均匀, 接触部位便出现􀀁边界润滑􀀁状态, 而未接触的凹部形成小油槽, 有较厚的油膜。当开启或关闭阀门时, 有相对运动产生, 接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫, 其阻止液流泄漏的作用称为迷宫效应。

阀杆密封

1 阀盖 2 常规密封填料 3 密封圈 4 压套 5 压盖

图1阀杆密封

2.2、阀座与闸板密封

  阀座与闸板密封的主要功能是阻止内泄漏。造成内泄漏的因素有两个, 一是密封副之间存在间隙,二是密封副的两侧存在着压差。密封副之间存在间隙是影响密封性能的主要因素。阀座与闸板密封是通过阀杆对密封副加载, 增大密封副之间的比压关闭阀门(图2) , 这样阀盖腔内压力低于介质进口的压力。当打开阀门时, 阀盖腔中的压力与介质进口压力相等, 介质易通过阀杆处泄漏。

3、泄漏分析

3.1、填料

  (1)填料密封只靠压盖对其施加轴向力, 产生径向挤压变形密封阀杆, 防止介质外泄, 在填料层之间没有间隙不能形成迷宫效应。

常规密封座与闸板密封结构

图2 常规密封座与闸板密封结构

  (2)填料形状为矩形, 从实际使用情况分析, 矩形填料的抗挤压、抗磨损的能力相互制约, 密封效果较差。

  (3)填料一般采用石棉带编织或膨胀石墨制做,具有良好的自润滑性及导热性, 摩擦系数小, 但弹性较差, 磨损后补偿性能较差, 密封效果不够理想。

  (4)安装和拆卸填料时, 阻力较大, 必须通过工具将损坏的填料取出, 然后换上新的填料, 操作不方便。

  (5)阀盖填料函内腔采用圆柱形, 不能保证平行地将填料安装到密封腔中, 填料在阀杆周围分布不均匀, 易受挤压产生偏磨, 降低了填料的使用寿命。

5、结语

  平板闸阀的填料函、闸板和阀座结构改进后, 经油田现场使用证明, 阀门的密封效果良好。

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