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浮動(dòng)球閥的密封原理及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

更新時(shí)間:2013-12-10      瀏覽次數(shù):6121

球閥的問世是第二次世界大戰(zhàn)以后的事,雖然它的發(fā)明可以追溯至20世紀(jì)初期,但是這一結(jié)構(gòu) 由于當(dāng)時(shí)材料工業(yè)和機(jī)械加工業(yè)的限制,未能完成其商品化的步驟。一直到1943年,美國(guó)杜邦公司發(fā)明了一種高分子材料聚四氟乙烯(PTFE)塑料,這種材料具有足夠的抗拉和抗壓強(qiáng)度,一定的彈塑性,良好的自潤(rùn)滑特性,以及優(yōu)良的耐蝕性能,十分適宜作為密封材料,可獲得十分可靠的密封效果。另一方面,由于車球機(jī)和磨球機(jī)的進(jìn)步,可以加工高圓度和表面光潔度的球體作為球閥的啟閉件。這樣,一種全通徑,90°角行程回轉(zhuǎn)的閥門新品種進(jìn)入閥門市場(chǎng), 引起廣泛的關(guān)注,逐步取代傳統(tǒng)的閥門產(chǎn)品截止閥、 閘閥、旋塞閥和蝶閥,并不斷地?cái)U(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域,從 小口徑到大口徑,從低壓到高壓,從常溫到高溫、到低溫。目前,球閥的zui大口徑已發(fā)展至60in,zui高壓力等級(jí)為4500磅級(jí),zui低溫度可達(dá)液氫溫度 -254°C,zui高溫度可達(dá)850?900°C,適用于各種介質(zhì)以及氣-固,液-固兩相流,成為zui有發(fā)展前景的一 種閥門類型。

球閥就結(jié)構(gòu)原理言,可以分為浮動(dòng)球固定閥座球閥,簡(jiǎn)稱浮動(dòng)球球閥(floating ball valve)和固定球浮動(dòng)閥座球閥,簡(jiǎn)稱固定球球閥(trunnion mounted ball valve)兩大類。

按閥體的結(jié)構(gòu)形式分,可以分為上裝式球閥和側(cè)裝式球閥。側(cè)裝式球閥又可分為整體式、兩段式和三段式,即閥體是整體的,閥體由主、副閥體組成的和閥體由一個(gè)主閥體、兩個(gè)副閥體組成的三種結(jié)構(gòu)形式。

按閥門密封材料分,可以分為軟密封球閥和硬密封球閥。軟密封球閥的密封材料為:聚四氟乙烯 (PTFE)、增強(qiáng)聚四氟乙烯、尼龍等高分子材料和橡膠;硬密封球閥密封材料為金屬。

按閥門的功能分,可以分為二通開關(guān)閥、三通和四通換向閥,以及調(diào)節(jié)型球閥。

按操作方式分,可以分為手動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、氣動(dòng)、氣液聯(lián)動(dòng)、電動(dòng)、電液聯(lián)動(dòng)、液動(dòng)等。

按閥門的連接方式,可以分為法蘭端連接、焊接端連接和螺紋端連接。焊接端又可以分為承插焊和對(duì)焊焊接連接。

另外,根據(jù)用戶的工況需要直接命名的特種球閥,如管線球閥用于長(zhǎng)輸管線;夾套球閥用于管線加 熱、保溫;襯塑球閥用于防腐蝕;鎖猹球閥用于煤氣化爐渣液排放,以及用于電廠高溫高壓蒸汽的疏水球閥等。

按球閥啟閉件球體的形狀與大小,可以分為V 形球閥,半球閥,全通徑和縮徑球閥等。

按照使用的介質(zhì)溫度,可分為高溫球閥,低溫球 閥和深冷球閥。

按照閥體材料,可以分為碳鋼球閥,不銹鋼球閥,鈦合金球閥,蒙乃爾球閥,塑料球閥,銅球閥, 鋁合金球閥等。

不管對(duì)球閥進(jìn)行如何分類,從球閥產(chǎn)品的制造和應(yīng)用角度看,zui重要的是從閥門結(jié)構(gòu)和密封材料來分類,即浮動(dòng)球球閥和固定球球閥,軟密封球閥和硬密 封球閥是兩個(gè)zui重要的分類方法。其次是按服務(wù)工況需要直接命名的特種球閥,下面按照這一分類方法進(jìn)一步來討論球閥的結(jié)構(gòu)原理以及它們的應(yīng)用。

3.2.1浮動(dòng)球球閥的密封原理和結(jié)構(gòu)特征

(1)浮動(dòng)球球閥密封原理

浮動(dòng)球球閥的啟閉件是一個(gè)球體,中間有一個(gè)與管道通徑相等的通孔,進(jìn)口端和出口端各置一個(gè)用PTFE制造的密封座,并被包容在一個(gè)金屬的閥體 內(nèi),當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道重合時(shí),閥門處于開啟狀態(tài);當(dāng)球體內(nèi)的通孔與管線通道垂直時(shí),閥門處 于關(guān)閉狀態(tài)。閥門從開啟至關(guān)閉,或者從關(guān)閉至開啟球體回轉(zhuǎn)90°角行程(圖3-1)。

當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時(shí),進(jìn)口端的介質(zhì)壓力作用在球體上,產(chǎn)生一個(gè)推動(dòng)球體的力,使球體緊壓出口 端的密封座,在密封座的錐面上產(chǎn)生一個(gè)接觸應(yīng)力, 形成一個(gè)接觸帶,接觸帶單位面積上的作用力稱為閥門密封的工作比壓g,當(dāng)這一比壓大于密封所必需的 比壓時(shí),閥門就獲得了有效的密封。這種不是靠外力的密封方式,由介質(zhì)壓力密封的,稱為介質(zhì)自密封。 在設(shè)計(jì)中,應(yīng)滿足:

式中qb——密封必需的比壓,與密封材料和球體的加工精度有關(guān),MPa;[g] 密封材料的許用比壓([qCIptfe^SO,[9]尼龍=40),MPa。

應(yīng)該指出,傳統(tǒng)的閥門如截止閥、閘閥、中線蝶閥、旋塞閥是靠外部施加的力,作用在閥座上來獲得可靠的密封,這種借外力施加而獲得的密封,稱之為強(qiáng)制密封。外部施加的強(qiáng)制密封力帶有隨意性和不確定性,不利于閥門的長(zhǎng)期使用。球閥的密封原理是作用在密封座上的力,由介質(zhì)的壓力產(chǎn)生的。這一作用力是穩(wěn)定的,是可以控制的,由設(shè)計(jì)時(shí)確定。

①為了保證球體在關(guān)閉位置時(shí),能產(chǎn)生一個(gè)介質(zhì)的作用力,事先在閥門裝配時(shí),球體必須緊貼密封座,而且需要過盈,產(chǎn)生一個(gè)預(yù)緊比壓,這個(gè)預(yù)緊比壓為0.1倍工作壓力且不小于2MPa。這個(gè)預(yù)緊比壓的獲得,*靠設(shè)計(jì)的幾何尺寸來保證。如果設(shè)球體 和進(jìn)口、出口密封座組合后的自由高度為A;左、右 閥體組合后內(nèi)腔容納球體、密封座的寬度為B,則裝配后產(chǎn)生必需的預(yù)緊比壓所需的過盈為C,必滿足: A-B=C0這個(gè)C值必須由零件加工的幾何尺寸來保證??梢栽O(shè)想這個(gè)過盈C是很難確定和保證的。 過盈值的大小直接決定閥門的密封性能和操作力矩。

②應(yīng)該特別指出,早期國(guó)產(chǎn)的浮動(dòng)球球閥(圖3- 2)由于裝配時(shí)過盈值難于控制,常常用墊片調(diào)整,很多制造商甚至在手冊(cè)中把這一墊片稱為調(diào)整墊。這樣, 裝配時(shí)主、副閥體的連接平面之間存在間隙,這一間隙的存在,由于使用中介質(zhì)壓力波動(dòng)和溫度的波動(dòng),以及外部管線載荷作用,會(huì)使螺栓松弛,引起閥門外漏。

③當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置時(shí),進(jìn)口端的介質(zhì)力作 用在球體上,會(huì)使球體的幾何中心產(chǎn)生一個(gè)微小的位移,與出口端閥座緊密接觸,增加密封帶上的接觸應(yīng)力,從而獲得可靠的密封;而進(jìn)口端閥座與球體相接觸的預(yù)緊力將減小,影響進(jìn)口密封座的密封性能。這 種球閥結(jié)構(gòu),就是在工作狀態(tài)下,球體幾何中心有微小位移的球閥,稱之為浮動(dòng)球球閥。浮動(dòng)球球閥是出口端密封座密封,進(jìn)口端閥座是否有密封功能是不確定的。

④浮動(dòng)球球閥結(jié)構(gòu)是雙向的(bi-direction),即兩個(gè)介質(zhì)流動(dòng)方向均可密封。

⑤球體相接的密封座是高分子材料制造的,球體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可能產(chǎn)生靜電,如無特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—— 防靜電設(shè)計(jì),則靜電可能在球體上積聚。

⑥對(duì)于由兩個(gè)密封座組成的閥門,閥腔可能積聚介質(zhì),某些介質(zhì)可能由于環(huán)境溫度和使用工況變化而異常升壓,引起閥門壓力邊界的破壞,應(yīng)予以注意。

(2)浮動(dòng)球球閥結(jié)構(gòu)特征

進(jìn)一步分析球閥的結(jié)構(gòu),并與傳統(tǒng)閥門做一個(gè)簡(jiǎn)明的比較。

①全通徑,就是與管線的流道直徑相等,具有zui大的流通能力,zui大的流量系數(shù)Cv值,或者說流阻zui小。這在工程上應(yīng)用具有十分重要的意義,特別是從節(jié)能環(huán)保的角度而言,球閥是一個(gè)節(jié)能產(chǎn)品。對(duì) 于一個(gè)2in的閥門,球閥與其他結(jié)構(gòu)形式的閥門,如 閘閥、截止閥、蝶閥、旋塞閥,其流量系數(shù)比較如表 3-1 所 7K。

 

水,在lpsi (0. 07bar)的壓差下,流經(jīng)閥門每分鐘的加侖(美制)數(shù)。

至于球閥的流量特性,即開度與流量系數(shù)的關(guān)系為等百分比特性(圖3-3)。球閥的開度為50%時(shí), 其流量系數(shù)僅為額定值的10%,開度為80%時(shí),僅為額定值的40%。球閥作為調(diào)節(jié)閥使用具有近似于 等百分比流量特性。

②球閥的啟閉閥桿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),和蝶閥、旋塞 閥一樣,不同于做直線運(yùn)動(dòng)的閘閥和截止閥。回轉(zhuǎn)的角度是90°角行程,與直線運(yùn)動(dòng)的閥門比較,啟閉方便,便于實(shí)現(xiàn)閥門操作的選用電動(dòng)裝自動(dòng)化。如果置,直線行程的閥門選用的是多回轉(zhuǎn)電動(dòng)裝置,做 90°角行程的閥門選用的是部分回轉(zhuǎn)角行程回轉(zhuǎn)的電動(dòng)裝置。

球閥的兩大特點(diǎn)是球閥的發(fā)展以及在工業(yè)領(lǐng)域中不斷替代傳統(tǒng)閥門的動(dòng)力。因此,在球閥問世之后其市場(chǎng)的占有量每年以20%的速度遞增,是發(fā)展zui為迅速的一個(gè)閥門品種。但在球閥的發(fā)展中,對(duì)于閥門高的密封要求和低的操作力矩要求始終是產(chǎn)品追求的兩個(gè)目標(biāo),而這兩個(gè)目標(biāo)是一對(duì)矛盾,這一矛盾的對(duì)立與統(tǒng)一,進(jìn)一步促進(jìn)球閥的發(fā)展。其中zui重要的發(fā)展是密封座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

球閥填塞式密封結(jié)構(gòu)(圖3-4)是早期球閥密封座的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),一個(gè)形狀簡(jiǎn)單的由PTFE制造的圓環(huán)裝在球體和閥體之間,這種密封座結(jié)構(gòu)稱為“填塞式” 密封(jamseal)??梢栽O(shè)想,這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難來控制裝配過盈量C,或者說,裝配時(shí)預(yù)緊比壓值對(duì)過盈 量C的變化十分敏感,制造的球閥不是過盈量太小而容易泄漏,就是過盈量太大而轉(zhuǎn)矩太大,制造不出品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品。特別是當(dāng)閥門用在過程工業(yè)中,閥門 要經(jīng)受壓力波動(dòng)和溫度波動(dòng),這時(shí)填塞式密封的球閥的缺陷被顯示出來。因?yàn)樘钊矫芊獾乃芰蠎?yīng)變發(fā)生在球體與密封座和閥體與密封座之間,這兩個(gè)區(qū)域的 接觸應(yīng)力大小,決定閥門的密封性能。在閥門使用中,不希望這一接觸應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生松弛而引起內(nèi)漏。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

因此,希望密封材料像橡膠一樣,受壓時(shí)可以發(fā)生較大的變形,來填補(bǔ)金屬表面的微觀不平度,而當(dāng)應(yīng)力消除后又能回復(fù)其原來的形狀,這種現(xiàn)象被稱為材料的“記憶特性”,一個(gè)較好的例子是橡皮筋,可以被拉得很長(zhǎng),應(yīng)力一旦消失,就回復(fù)到其原來的形狀,所以工程上很多場(chǎng)合選用橡膠密封圈作密封材料,但PTFE就不具備這種“記憶特性”,它的彈性范圍很小,塑性范圍很大。而且當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程 度,就產(chǎn)生“冷流”現(xiàn)象,就是發(fā)生了宏觀的形狀變化。例如PTFE在常溫下,產(chǎn)生“冷流”的極限應(yīng)力為42MPa。溫度上升時(shí),這一值迅速降低,當(dāng)溫度為150°C時(shí),產(chǎn)生“冷流”的極限應(yīng)力值為4. 7MPa。

另一個(gè)缺陷是熱膨脹特性,通常希望密封材料的熱膨脹系數(shù)和金屬材料接近,這樣環(huán)境或者工況溫度

 

 

 

變化時(shí),密封材料的“過盈”量不會(huì)發(fā)生明顯的變化,遺憾的是PTFE的熱膨脹系數(shù)是鋼的7. 5倍,這 就使當(dāng)溫度升高時(shí),密封材料的過盈量增加,閥門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩增加,開關(guān)失靈。當(dāng)溫度下降時(shí),密封材料收縮,保持密封的過盈量消失,閥門就產(chǎn)生泄漏。

如果把PTFE的“冷流”特性和熱膨脹特性結(jié)合來考慮,問題就變得更加嚴(yán)重,就是一旦發(fā)生較大的熱循環(huán)現(xiàn)象,由于PTFE的膨脹比金屬膨脹大得多, 過盈量增加,壓縮應(yīng)力增加,超過冷流極限,密封材料就產(chǎn)生“冷流”,溫度下降后,其他材料回復(fù)到其原來的形狀,而密封材料PTFE例外,產(chǎn)生了“冷 流”,發(fā)生了嚴(yán)重的變形,裝配時(shí)的密封座PTFE的過盈量消失,閥門就產(chǎn)生了不可恢復(fù)的泄漏。

(2)唇式

基本上述情況,就要設(shè)計(jì)一種密封座的形狀,克服PTFE的“冷流”和熱膨脹特性的缺陷來改善其記憶特性。這種密封結(jié)構(gòu)稱之為具有撓性的唇式密封技

術(shù)(lip~seal)0

有許多種的撓性設(shè)計(jì)可以來解決這一問題,從而出現(xiàn)各種各樣的密封結(jié)構(gòu)被申請(qǐng)了,這已是20 世紀(jì)60?70年代的事。而它的設(shè)計(jì)技巧和原理并未被工程師們所認(rèn)識(shí)。圖3-5所示是唇式密封座的一種結(jié)構(gòu),它有一個(gè)特別的形狀,有兩個(gè)密封接觸點(diǎn),一 點(diǎn)與球面接觸,另一點(diǎn)與閥座接觸。在介質(zhì)力水平方向作用下,密封座的形狀發(fā)生變化,產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)原 始形狀的撓曲力。當(dāng)介質(zhì)力消失后,恢復(fù)原來的形狀,獲得了 “記憶特性”,這種密封座稱為撓性唇式密封座。

對(duì)于撓性唇式密封座可以做一個(gè)壓力和變形的實(shí) 驗(yàn)(圖3-6),圖中的曲線表示2 in球閥密封座的效率曲線。區(qū)域A的面積表示密封座的zui大變形能,區(qū)域B的面積表示壓力去除后變形的回復(fù)。同時(shí)又可以看到,設(shè)計(jì)的2in球閥唇式密封座的zui大初始變 尺寸可達(dá)到2. 5_。裝配后唇式密封座彈性變形尺寸可達(dá)到1. 5mm為了使唇部的變形量不致過大,防止可能發(fā)生的*變形,所以在唇式密封座設(shè)計(jì)時(shí)考慮有一個(gè)支撐點(diǎn)來限制其過度變形的發(fā)生。如圖3-7所示。這一改進(jìn)使密封座具備下列功能:

①球體保持在閥腔中心,球體浮動(dòng)是微小的;

②裝配后,唇部發(fā)生變形,能儲(chǔ)存彈性變形能, 實(shí)現(xiàn)低壓下的密封;

③密封座上有一支撐點(diǎn),當(dāng)壓力升高,溫度升高時(shí),平衡部分作用在密封座上的介質(zhì)力;

④防止材料可能產(chǎn)生的“冷流”。

這種截面形狀的唇式密封座裝配前的形狀如圖 3-7 (a)所示。裝配后的形狀如圖3-7 (b)所示,有四個(gè)接觸點(diǎn),B點(diǎn)是與球體接觸的密封點(diǎn),A點(diǎn)是與閥體接觸的密封點(diǎn),C點(diǎn)是與球體接觸的支撐點(diǎn),D 點(diǎn)是與閥體接觸的支撐點(diǎn)。裝配前后唇緣的形狀變化,儲(chǔ)存了材料的彈性變形能,像彈簧一樣。而且當(dāng)溫度或壓力升高時(shí),進(jìn)一步吸收彈性變形能,當(dāng)溫度或壓力下降時(shí),泄放彈性變形能來獲得記憶特性。

 

另外,還有一個(gè)閥腔內(nèi)壓力夾持的問題,就是 ANSI B16. 34-2009《法蘭、螺紋和焊接端閥門》標(biāo)準(zhǔn)中,第2. 3. 3節(jié)提出的介質(zhì)熱膨脹。“在某些情況 下,一些雙密封座的閥門結(jié)構(gòu)可能會(huì)同時(shí)對(duì)中腔至相鄰管線的壓力差造成隔離,當(dāng)中腔充滿液體或部分充 滿液體,并受到溫度升高的影響,就會(huì)造成中腔壓力的異常升高,從而導(dǎo)致壓力邊界的失效。如果發(fā)生這種情況,購(gòu)方應(yīng)要求供方提供設(shè)計(jì)、安裝或操作程序 以確保閥腔中的壓力不超過本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料壓力- 溫度許可值。”

解決這一問題可以在球體上鉆一個(gè)孔,當(dāng)球閥關(guān)閉時(shí),腔體與進(jìn)口端管道相通,夾持在腔體中的液體可以向進(jìn)口端排出,但球閥失去雙向流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),在某些工程中不能被接受。也可以在殼體上裝一只安全泄放閥,將增加麻煩,因此希望密封座具備自泄放功能。當(dāng)腔體壓力升高時(shí),自動(dòng)向進(jìn)口側(cè)或出口側(cè)排放。

為說明這一結(jié)構(gòu)的實(shí)施過程,先參考圖3-7 (a) 所示是未裝配前密封座狀態(tài);圖3-7 (b)所示是裝配后密封座發(fā)生了變形,變形后根部C與球體接觸, 原來根部與球體的間隙消失,唇緣被壓縮而彎曲,這一變形使整個(gè)環(huán)向中心有一個(gè)彎矩,B、C兩點(diǎn)是兩條密封線。A、D兩點(diǎn)是在閥體上與密封環(huán)接觸的兩條密封線,腔體內(nèi)的壓力與進(jìn)口、出口介質(zhì)壓力相隔 離。如果在密封座外緣開泄放槽,如圖3-7 (c)中虛線所示,腔內(nèi)的介質(zhì)合力方向是增加密封的可靠性。 如果再在根部幵泄壓槽,如圖3-7 (d)中虛線所示, 介質(zhì)合力的方向改變,傾向于將唇邊彎曲,當(dāng)腔內(nèi)壓力異常升高時(shí),唇邊處將使閥門內(nèi)壓力泄放。這就是 為滿足ANSI B16. 34第2. 3. 3節(jié)壓力泄放的要求而

設(shè)計(jì)的唇式撓性密封座,被廣泛用于現(xiàn)代浮動(dòng)球球閥的產(chǎn)品中。

另外,在介質(zhì)壓力升高和環(huán)境溫度升高時(shí)外緣的 槽和根部的槽減輕了密封座對(duì)球體夾持力的增加,亦減少了操作力矩。

閥門在使用中有一個(gè)閥體材料的壓力-溫度額定值,這一數(shù)值是由標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16.34給出。例如, 一個(gè)Class 150的碳鋼A105球閥,在常溫一29? 38°C時(shí)的zui高工作壓力為19.6bar,但在200°C溫度 時(shí),zui高工作壓力為13. 8bar。表3-4是Class 150, Class 300,Class 600浮動(dòng)球球閥閥體壓力-溫度額定值的數(shù)據(jù)。

另外,不同密封材料制作的密封座在使用中也有一個(gè)額定值,這個(gè)值與壓力、溫度、口徑以及結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。因此,這一數(shù)值由制造廠提供,對(duì)于一個(gè)給定的密封材料和密封結(jié)構(gòu),一般都以圖表形式來表示產(chǎn)品的壓力和溫度的使用范圍。

圖3-8所示是上海耐萊斯•詹姆斯伯雷閥門有限公司提供的9000系列球閥密封座的壓力-溫度額定值。T表示傳統(tǒng)PTFE,M表示增強(qiáng)PTFE,B表示 PFA塑料,1/表示聚乙烯,L表示PEEK, i?表示旦林,V表示Polymide,一組虛線表示Class 150, Class 300閥體的壓力-溫度額定值。曲線表示水蒸氣 的飽和蒸汽壓(saturated steam) 0

 

PTFE的發(fā)明對(duì)球閥的發(fā)展起著很大的作用,沒有它恐怕不會(huì)有球閥的巨大發(fā)展。但隨著時(shí)間的推進(jìn),PTFE在具有許多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)逐漸顯露出一些缺點(diǎn),如前面提到的“冷流”和熱膨脹,以及壓力-溫 度使用等級(jí)的限制。因此,有必要討論密封材料的發(fā)展以及它們的適用范圍

密封材料就大范圍而言可以分為兩類,一類是高分子材料PTFE及其他聚合物,能保障可靠的密封; 第二類是金屬,一般情況只能保障低泄漏率,金屬密封材料將在金屬密封球閥中討論,這里只介紹高分子材料聚合物的軟密封材料。

某些聚合物密封的球閥,工廠試驗(yàn)可以達(dá)到無可見氣泡泄漏,即“零”泄漏。而且在許多場(chǎng)合,在使用的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持這一性能。影響密封性能重要的因素是使用的介質(zhì),如果閥門的使用條件十分嚴(yán)峻, 如腐蝕性介質(zhì),高溫、高壓等則密封性能會(huì)受很大影響。

密封性能的壽命受下列因素影響:壓力、溫度、壓 力的波動(dòng)程度,介質(zhì)流速,閥門操作速度與啟閉頻率。 在實(shí)際使用中,這些因素是交叉影響。因此,要獲得長(zhǎng)期的使用壽命和嚴(yán)酷的工況,就要發(fā)展密封材料。

①聚四氟乙烯(PTFE)純的PTFE是球閥zui基本的密封材料,它既具有一定的耐溫范圍,從低溫 至zui高350下(177°C),又具有優(yōu)良的抗化學(xué)穩(wěn)定性

和自潤(rùn)滑特性,適用范圍較廣。

②填充PTFE填充的或者增強(qiáng)的PTFE塑料, 實(shí)際上具有純PTFE的一切特性,而其溫度的適用范圍增大,對(duì)4in以下的球閥可擴(kuò)大至400T (205°C)。 填充的材料一般是玻璃纖維、碳、石墨等。

③金屬增強(qiáng)的PTFE填充的材料銅粉或其他金屬粉末,設(shè)計(jì)這種密封材料是專門用于較強(qiáng)的壓力波動(dòng)的場(chǎng)合,主要用于紙漿廠蒸煮器的放料系統(tǒng)。

④特種尼龍?zhí)胤N尼龍密封座適用于FTFE不 能適應(yīng)的更高壓力的場(chǎng)合,根據(jù)閥門的類型和尺寸大小zui高可以達(dá)到4500psi,但它的抗化學(xué)穩(wěn)定性較低, 廣泛用于高壓液體、空氣及其他氣體(不包括氧氣) 的系統(tǒng)中。

⑤旦林是聚甲醛的商品名稱,具有類似金屬的硬度、強(qiáng)度和剛性。較寬的溫度和濕度下有很好的自潤(rùn)滑性,摩擦因數(shù)低,富有彈性,對(duì)大多數(shù)溶劑有較好的耐蝕性,其缺點(diǎn)是對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑敏感。適用溫度一40?116°C,抗拉強(qiáng)度為69MPa,剪切強(qiáng)度 65MPa,彎曲強(qiáng)度97MPa,線脹系數(shù)為(9.6? 12.8)X10-5 • °0-!,成形方法為注塑,zui高壓力可達(dá)

 

圖3-12是上裝式閥體浮動(dòng)球球閥的外形圖。閥 體是整體結(jié)構(gòu),上部開孔具有很好的剛性,與密封座相接的面是兩個(gè)有3°傾角的斜面,球體與密封座組成后由上部裝入,為了使密封座與球體組裝后有一個(gè) 3°傾角的斜面,球體通道的中心線偏離球體中心,也有一個(gè)3°的傾角。球體與閥桿可以在球體與閥蓋之間設(shè)置一彈簧,增加密封座的預(yù)緊力。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以在線維修,缺點(diǎn)是整體重量大,工藝復(fù)雜, 成本高。對(duì)于浮動(dòng)球結(jié)構(gòu)的適用于Classl50, Class300, Class600,通徑 NPS8 以下的規(guī)格。

 

 

 

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