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1、2010年第3期阀门—19—文章编号:100225855(2010)0320019204球阀阀座结构分析金衍臣,张清明,张磊(伯特利阀门集团有限公司,淅江温州325105)摘要介绍了球阀阀座的密封原理和功能,论述了阀座的结构型式和阀座常用材料。关键词球阀;硬密封阀座;软密封阀座;设计与计算;结构型式;材料中图分类号:TH134文献标识码:ABallvalveseatstructureanalysisJINYan2chen,ZHANGQing2ming,ZHANG2Lei(BTLValveGroup,W
2、enzhou325105,China)Abstract:Describestheprinciplesandfunctionsofthesealingvalveseat,withemphasisonthestructureoftheseattypeandseatdesignmethodologyandcalculationprocess,aswellastheseatofthecommon2lyusedmaterials.Keywords:ballvalve;hardsealingvalveseat;s
3、oft2sealingvalveseat;designandcalculation;structuraltype;materials1概述力或预紧力的作用下补偿球体圆度和表面微观不平度的能力。因此,阀座与球体之间必须具有足够大球阀的主要功能是切断或接通管道中的流体通的密封比压。道。球阀的工作原理是借助驱动装置在阀杆上端施加一定的转矩传给球体,使其旋转90°,完成开启或关闭阀门的动作。球阀阀座的密封原理依其结构而异,常用的阀座结构可分为固定阀座浮动球体与浮动阀座固定球体两大类。当阀座固定球体浮动时,在流
4、体压力作用下球体在流体流动方向产生位移,使它与阀后阀座密封而更紧密地接触,即在该密封面上的比压增大,形成单面密封,同时,阀前阀座密封面上的比压相应减小,往往不保证密封。当阀座浮动球体固定时,流体压力不能使球体产生位移,而是阀座借助于弹簧或流体推力压向球体,建立密封比压。(a)圆弧式(b)锥面式(c)带防火式(d)带内环式2结构图1普通阀座211软密封阀座(2)弹性式(1)普通式弹性阀座(图2)借助于弹性元件,如金属弹簧普通阀座(图1)的特点是在预紧力或流体压力架和弹簧等,在预紧力或流体压力下产生弹性变
5、形,作用下阀座与球体压紧,并使阀座材料产生弹塑性以补偿温差、压力和磨损等外界条件变化对球体密变形而达到密封,其密封效果取决于阀座在流体压封性能的影响。作者简介:金衍臣(1978-),工程师/高级经营师,从事技术管理与企业经营管理工作。—20—阀门2010年第3期双倍运动阀座是当中腔压力大于出口压力时,使阀座压紧球体,密封圈产生弹塑性变形实现密封。该阀使用时,一旦上游密封意外失效产生泄漏,下游阀座实现密封。双级密封式阀座对于承受较大密封力的采用橡胶和塑料组合密封结构,橡胶主要起密封作用,塑料起支承和辅助
6、密封双重作用。(5)特殊结构式特殊结构式阀座(图5)有内或外调节式、波纹管式、注脂密封式、双推动式和组合式。(a)单斜面式(b)双斜面双线式(c)V形线型自封式(d)特殊式图2弹性阀座(3)弹簧组合式弹簧组合式阀座(图3)是沿阀门通道横向截面圆周均布一组压缩弹簧或仅用一只碟型弹簧的推力,始终保持阀座压紧球体而达到预紧状态。(a)压缩弹簧式(b)碟形弹簧式图3弹簧组合式阀座(4)活塞式阀座活塞式阀座(图4)是依靠进口介质压力产生密(a)内、外调节式(b)波纹管式(c)注脂密封式封力,阀座被推动压紧球体,
7、密封圈产生弹塑性变形(d)双推动式(e)组合式实现密封。图5特殊结构式阀座内调节式阀座是阀座与球体之间的密封比压靠内调整螺母调节,其优点是没有向外的泄漏点。外调节式阀座是阀座与球体之间的密封比压靠外部调节螺塞压紧楔块使伸缩套产生位移进行调整。波纹管式阀座一般采用电子束焊或氩弧焊与阀座和导向套相连。设计时,应保证阀座密封中心小于波纹管中径,此结构具有密封性可靠,弹性补偿范围大,三维空间灵活的特点。注脂密封式阀座可以增加密封性能,减小阀座的摩擦和磨损,延长使用寿命,并防止球阀在使用过(a)截断泄放阀座(b
8、)双倍运动阀座(c)双级密封式阀座程中,因阀座损坏或火灾而造成事故。可在阀座上图4活塞式阀座增设一组注脂孔。注脂密封仅起辅助密封作用或作截断泄放阀座在阀腔内的压力异常升高到大于为临时应急措施。下游端压力时,形成的压差作用产生向外推力,克服双推动式阀座是当N室与控制压力接通时,阀弹簧力使阀座与球体脱离,实现阀腔的压力向下游座与球体压紧并保持密封。当M室通控制压力而排放,之后在弹簧的作用下,阀座重新与球体贴合。N室向外界排出压力时,阀座即后退,使之与球体脱2
