钢制阀门上密封平面密封结构的分析与应用.pdf

文章编号 100225855 2008 0320030202 作者简介戴学祥1954 - ,男,江苏阜宁人,工程师,从事阀门设计与新产品开发工作。 钢制阀门上密封平面密封结构的分析与应用 戴学祥 黄山良业阀门有限公司,安徽 黄山245041 摘要 介绍了钢制闸阀和截止阀上密封的标准规定及使用现状,分析了阀门上密封面的锥面 与平面形式的技术特点,并给出了阀门上密封平面密封的结构尺寸及其选择方法。 关键词 闸阀;截止阀;上密封;平面接触密封;标准 中图分类号 TH134 文献标识码 A Analysis and application of seal structure of backseats plane for steel valves DAI Xue2xiang Huangshan Mountain good industry valve limited company , Huangshan 245041 , China Abstract Introduces standard regulations and current situation of application for backseats on steel gate valve and globe valve , analyses technic features of conical surface and plane types for backseat surface , gives the structure dimensions and selecting s of plane seal on backseat of valve. Key words gate valve ; globe valve ; backseats; plane contact seal design ; standard 1 概述 为了实现阀门内外密封的零泄漏,节省能源, 保护环境和提高工作效率,阀门必须具有可靠的密 封性能。阀门的密封部位主要有启闭件与阀座两密 封面间的接触处,阀杆和阀盖接触处,阀杆密封 处,阀体与阀盖之间的垫片接触处等。其中,启闭 件与阀座两密封面间的泄漏称为阀门的内漏,而阀 杆和阀盖、阀杆密封及阀体与阀盖密封面间的泄漏 称为阀门的外漏。阀门的内漏将影响阀门截断介质 的能力。阀门的外漏会造成输送介质的损失或污染 环境,严重时还会造成重大事故。对于易燃易爆、 有毒性或具有放射性的介质,阀门的外漏现象更是 不允许发生的。 2 分析 阀门上密封的密封性能是衡量阀门质量的一个 重要技术指标,国家标准对钢制闸阀和钢制截止阀 上密封的技术要求制定了相关的规定表 1 。钢 制闸阀和截止阀上密封的密封效果与阀门的材质、 加工设备、工装制造、热处理、加工工艺、形位公 差和零件的加工精度等多个环节相关,某一项技术 达不到设计要求就直接会影响到上密封的效果阀 门的上密封如图1所示的3～4部位。根据相关标 准的规定,阀门上密封应具有圆锥形或球形的密封 结构。但是,圆锥形或球形密封结构相对于平面密 封结构存在一定的不利因素,如密封面有摩擦现 象,维修困难,加工难度高,加大生产成本。结果 导致生产成本上升,产品缺乏竞争力。同时,阀门 的上密封性能也很难达到标准的技术要求,常常是 在几次密封性能试验后上密封就会失效。 3 结构 针对圆锥形和球形上密封面存在的问题和依据 阀门实际工况的性能分析,在阀门上密封的设计中 采用了截止阀阀瓣平面密封的原理,将阀杆和阀盖 原本由圆锥形的上密封面改进为平面接触模式碳 钢阀门的密封结构如图1 , b。阀杆与阀盖的平面 接触密封一般不受设备精度、工装精度和配合部件 形位公差的影响,结构简单,加工容易,阀盖的密 封部位堆焊后只需精车即可达到设计要求。在阀杆 精加工后,阀杆头部加温至淬火温度、空冷至室 温,精车密封平面后就可以进行装配。阀门上密封 试验的一次合格率可以达到100 ,其使用寿命亦 可实现与阀门启闭次数相同,而且维修起来也比较 方便。 03 阀 门 2008年第3期 表1 相关阀门上密封标准技术要求 标准规定内容 GB/ T 12234 - 89通用阀门法兰 和对焊连接钢制闸阀 412阀盖 41215阀盖上必须有一个圆锥形或球面形的上密封面,上密封采用衬套镶在阀盖上。下螺纹式 和奥氏体不锈钢阀盖的密封面,也可直接加工而成。 GB/ T 12235 - 89通用阀门法兰 连接钢制截止阀和升降式止回阀 415阀杆和阀杆螺母 41513阀杆上必须有一个圆锥形或球面形的上密封面,当阀门开启时与阀盖的上密封座吻合。 a阀门各密封部位 b碳钢阀门上密封 c奥氏体不锈钢阀门上密封 1 - 21 阀体与阀盖 3 - 41 阀杆与阀盖 5 - 6 - 71 填料压盖、填料压套与阀盖 8 - 9 - 101 阀杆、阀杆螺母与轴承压盖 图1 阀门密封结构 不锈钢阀门由于阀杆和阀盖的材料一般均是同 一奥氏体材质,两者受压接触后有粘着倾向,阀盖 尽可能不采用锥面的上密封形式。可以在阀盖的填 料孔下部加工出密封孔,利用阀杆上的锥面和聚四 氟乙烯锥面密封垫作为密封副,这样的结构十分适 合应用在有腐蚀性介质的管路上奥氏体不锈钢阀 门的上密封结构如图1 , c所示,上密封的结构参 数见表 2 。 表2 上密封结构参数mm 阀杆螺 纹直径 d 公称压力PN/ MPa 116 ,215410614 公称通径DN HD 阀杆螺 纹直径 d 公称压力PN/ MPa 116 ,215410614 公称通径DN HD 1410 ,1561928100 ,150100801036 1620621322001501040 1825824362502001501044 2050 ,6550 ,6550826383002502001246 22808065830423003001250 26100100801034443503501252 4 结语 在开启阀门时,启闭件应动作到位,使上密封 发挥应有的功能。但是值得注意的是其用力应该轻 巧适度,不宜过大过快,以免擦伤密封面,延长阀 门上密封的使用周期,杜绝阀门外漏所带来的的危 害。实践证明,阀门的上密封利用平面的设计方式 与锥面密封形式相比较,对机械加工设备和工艺装 备的要求相对较低,无论是小规模作业或是批量生 产,都可以达到降低生产成本,提高工作效率,对 稳定产品质量和保障配套设施的安全运行具有积极 的意义。 参考文献 〔1〕 GB/ T 12234 - 89 ,法兰和对焊连接钢制闸阀 〔S〕. 〔2〕 GB/ T 12235 - 89 ,通用阀门法兰连接钢制截止阀和升降止 回阀 〔S〕. 〔3〕 杨源泉.阀门设计手册 〔M〕.北京机械工业出版社, 1992. 收稿日期 20071091 01 132008年第3期 阀 门