双偏心金属密封球阀的设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中铝郑州研究院 作者:余得水

  介绍了双偏心金属密封球阀的结构、工作原理,性能特点,论述了偏心球体的设计方法。

1、概述

  球阀以结构紧凑,流通面积大,直通式,中间无阻碍,流阻小和启闭迅速等优点,广泛应用于管路系统,是目前工业上常用的阀门之一,但普通球阀的非金属阀座材料使工作温度受到了限制,一般不超过150℃。另外,球阀启闭转动扭矩大,操作沉重,密封副磨损较快,不能自动补偿,容易造成泄漏,降低了使用寿命。新型双偏心金属密封球阀很好地解决了普通球阀存在的问题。

2、双偏心金属密封球阀的工作原理

  双偏心金属密封球阀( 图1) 由阀体、阀座、阀杆、支轴、双偏心球体和连接法兰等零部件组成。球体的几何形状为对称双偏心( 偏心距e = e ) 球面。球体与其相对应的阀座形成楔型结构。阀门开启时球体逆时针旋转,球体密封面与阀座脱离,互相不接触,减少了摩擦。阀门关闭时,球体顺时针旋转,应用圆偏心楔紧原理,每个球面都与其相对应的阀座形成楔紧状态,达到楔紧所需要的密封比压。

  若一个密封面是液体迎着球面的密封副工作,另一个密封副则成为顺流正向的工作密封副。由于作用在球体密封面上的压力方向不同,密封正压力总值也不同。逆向流体作用在阀座上的力是密封预紧力与承载压力的值方向相反。顺向流体作用在阀座上时,密封预紧力与承载压力的值方向一致。流体压力越大,承载密封能力越大。双向偏心金属密封球阀的最大特点是既可逆向承载密封压力,又能顺向承载密封压力。当逆向的密封压力失效时,顺流方向的承载力发挥作用,其承载能力可增加30%~60%,承载能力使阀体组件保证可靠的工作状态。

双偏心金属密封球阀

图1 双偏心金属密封球阀

3、偏心球体设计

  (1) 球体自锁

  斜面机构的自锁条件是斜面螺旋升角α 小于偏心体与底面、偏心轴与孔壁间的摩擦角φ1与φ2之和( 图2) ,即

自锁原理

图2 自锁原理

  (2) 自锁平衡力矩

  为使阀门在使用过程中实现自锁,不会自行松动,需要满足

双偏心金属密封球阀的设计

双偏心金属密封球阀的设计

  令摩擦系数μ1 = 0.1,且忽略偏心圆盘轴与孔壁间的摩擦力矩,取μ2 = 0,式(2) 简化为e≤D/20。实际应用中,考虑到系统中各部位的摩擦及阀座环口的非平面因素,取μ1 = 0.15,则e≤D/14。

4、性能

  (1) 阀门开启过程中,球体能够迅速脱离阀座,实现球体与阀座在无接触情况下回转,开启迅速、省力、操作扭矩小,摩擦力小,减少了密封副的磨损,使用寿命长。

  (2) 密封副经过热处理,表面硬度高,耐磨、耐高温、抗冲蚀。

  (3) 楔紧工作副能够刮掉密封面上的沉淀物和结垢,并能排除流体中的异物。

  (4) 阀门安装时无方向限制,密封性能好,安全可靠,磨损后有自动补偿功能。

5、结语

  双偏心金属密封球阀结构简单,启闭无摩擦,密封性能好,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为可广泛应用在金属密封要求严格的工况中,实现零泄漏。当用于高温、高压的热力管网系统和石油、天然气、管网系统中效果显著,是一种比较理想的高性能球阀。

  双偏心金属密封球阀的设计为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/valve/ball-valve/036408.html

  与 球阀 双偏心金属密封球阀 相关的文章请阅读:

  球阀http://www.chvacuum.com/valve/ball-valve/