球閥密封的現狀及改進

一、球閥密封的現狀與分析

鑄石球閥是在灰渣管路中比較理想的啟閉裝置，其上密封好壞直接影響閥門的質量和使用壽命。過去采用O形橡膠密封結構形式，即在軸上加工出的環形槽內放入O形密封圈，然后將其裝配進套類零件上加工出的孔內，形成軸與孔的密封，這種結構的密封性能取決于設計時的過盈量，即O形密封圈的壓縮量和孔、軸零件的加工精度。過盈量太小，密封性能差，過盈量太大，裝配時容易擠壞O形密封圈，使密封失效。

該密封結構簡單，裝配容易。但若軸、孔的加工精度不高或難以提高加工精度時，除基本的密封性能難以保證或難以進一步提高精度時，其主要的缺點在于密封材料，這種密封結構在氣缸、液缸中還是很適用的，在灰渣水中所使用鑄石球閥上密封就很難保證其密封性能了。原因在于球閥的開關屬于部分回轉型的，經常需90°開關。由于閥桿與閥體之間為動配合，有一定間隙，閥門在開關時介質作用在球體上的巨大推力，必然使閥桿產生一定傾斜，閥桿的力偏向的一邊，那一邊就磨損嚴重，而且灰渣水中含有大量懸浮物沖蝕著密封圈。引起閥桿部位O形密封圈壽命周期短，泄露現象經常發生，對現場環境也造成一定影響，因此決定對密封結構形式及材料進行改進，改進后的主要出發點是使其在軸、孔的裝配中，能通過壓縮量進行調整，不用大幅度地提高軸、孔的加工精度就能保證有效地密封。

二、球閥結構改進和磨具設計

1、X形密封圈結構

X形密封圈四周都有密封面，在密封環里外面均有潤滑槽，這種結構優于O形密封圈，安裝精度低，使用可靠性好，無需維修，價格低，還可以通過墊片進行壓縮量調整，現已被廣泛用于各壓力等級鑄石閥門的密封當中，可以有效防止泄露現象的發生，極大地延長了閥門的使用壽命，提高了閥門的可靠性。

2、X形密封圈材料

X形密封材料采用聚氨酯(CPU)材料的，可以有效解決傳統O形密封圈中所存在的問題。澆注型聚氨酯是現在國際上比較通過的一種密封材料，其彈性模量大，物理力學性能好，能承受較大的沖擊載荷，且聚氨酯目前已經基本解決了抗水解問題，耐溫等級也在不斷地提高，大大擴展了聚氨酯的應用領域。用澆注型聚氨酯生產X形密封圈，工藝簡單，制造成本低。其耐壓等級可達60MPa甚至更高，保壓效果也相當不錯，基本可達零泄露。

3、球閥密封原理

其工作原理：當擰緊螺栓時，填料壓蓋向下運動壓緊調整墊片，通過V形填料墊的擠壓，使X形密封圈里唇、外唇同時貼緊軸和孔的密封面，保證可靠性的密封，其主要密封性能取決于裝配時擰緊螺栓的壓緊力，而與軸、孔尺寸精度無太大關系。

4、磨具設計

保證產品使用要求，符合設計要求;

脫模、清模容易，操作方便;

制造成本低;

磨具材料適用45鋼;

收縮率按1.5%~1.7%設計;

10°斜度定位沒有飛邊，制品精度得到保證，成品率高;

磨具由上模、里模、外模組成。

5、填料腔尺寸

填料腔根據球閥壓力和口徑大小決定調料數量，寬度由軸的大小決定。壓力0.6~2.5MPa、DN250mm以下防止一個X形密封圈;2.5~10MPa、DN300以上的放置兩個X密封圈。填料腔尺寸深度由調料墊、壓力傳遞環、X形密封圈高度決定的。

6、壓力傳遞環

壓力傳遞環是在高壓和大口徑時設置的，它被安裝在兩組X形密封圈之間，其主要作用是傳遞上面壓力，改變X形密封圈受力狀態，使X形密封圈受力并徑向變形，達到密封性能。

7、X形密封圈的有限元分析

X形密封圈是一種唇形密封圈，是與壓環(填料壓蓋)和支承環(填料墊)組合使用，它能夠有效阻止介質泄露。

8、X形密封圈受力分析

X形密封圈受力是通過壓環(填料壓蓋)壓力傳遞給X形密封圈的，密封圈底部有支承環(填料墊)三點加力的方式進行的，軸與閥門孔的密封面受力均勻，可以得到較理想的密封效果。

三、關于球閥密封的總結

通過改進，閥門結構更合理，密封更可靠，節省原材料，降低了成本，又提高了使用壽命，改型快，投資少，滿足了用戶的需要。

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