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浅谈低温设备中对金属密封蝶阀的应用

信息来源:eoovoo.com  时间:2010-04-26  浏览次数:82

  随着工业技术的飞跃发展,对阀门行业提出了更加严格的要求,尤其是蝶阀在低温介质中的使用,除了能满足常温状态下一般阀门所具有的性能之外,更重要的是在低温状态下阀门密封的可靠性,动作的灵活性以及对低温阀门的一些其它特殊要求。
  因为蝶阀具有结构紧凑、体积小、重量轻(与相同压力,相同通径的闸阀相比可减轻40%~50%)流体阻力小、启闭迅速等一系列优点,因此得到广泛的使用。但我国在一些低温装置,如天燃液化设备、空气分离设备以及变压吸附设备等化工行业所采用的阀门有80%以上还是截止阀或闸阀,采用蝶阀的数量很少。其主要原因是金属密封蝶阀在低温状况下密封性能表现不良,以及其它一些因结构不合理等原因造成介质内漏和外漏的现象,严重的影响这些低温设备的安全和正常运行,不能满足低温设备的要求。
  根据我国低温装置的不断发展,对低温阀门的要求日益增大,因此对金属密封蝶阀进行结构上的改进,开发了三偏心纯金属高密封性能的蝶阀,这种蝶阀无论介质是高温还是低温均能满足其需要。现结合其结构特点,仅对低温性能方面作简单介绍。
  一、对低温碟阀密封性能的要求:
  低温阀门产生泄漏的原因主要有两种情况,一是内漏;二是外漏。
  1)阀门产生内漏主要原因是密封副在低温状态下产生变形所致。当介质温度下降到使材料产生相变时造成体积变化,使原本研磨精度很高的密封面产生翘曲变形而造成低温密封不良。我们曾对DN250阀门进行低温试验,介质为液氮(-196℃)蝶板材料为1Cr18Ni9Ti(没经过低温处理)发现密封面翘曲变形量达0.12mm左右,这是造成内漏的主要原因。
  新研制的蝶阀由平面密封改为锥面密封。阀座是一个斜圆锥椭圆密封面,与嵌装在蝶板上的正圆形弹性密封环组成密封副。密封环可在蝶板槽内径向浮动。当阀门关闭时,弹性密封环首先和椭圆密封面的短轴接触,随着阀杆的转动逐渐将密封环向内推,迫使弹性环再和斜圆锥面的长轴接触,最终导致弹性密封环与椭圆密封面全部接触。它的密封是依靠弹性环产生变形而达到的。因此当阀体或蝶板在低温下产生变形时,都会被弹性密封环来吸收补偿,不会产生泄漏和卡死现象。当阀门打开时这一弹性变形立即消失,在启闭过程中基本没有相对磨擦,故使用寿命长。
  2)阀门的外漏:其一是阀门与管路采用法兰连接方式时,由于连接垫料、连接螺栓、以及连接件在低温下材料之间收缩不同步产生松弛而导至泄漏。因此我们把阀体与管路的连接方式由法兰连接改为焊接结构,避免了低温泄漏。其二是阀杆与填料处的泄漏。一般多数阀门的填料采用F4,因为它的自滑性能好、摩擦系数小(对钢的摩擦系数f=0.05~0.1),又具有独特的化学稳定性,因此得到广泛应用。但F4也有不足之处,一是冷流倾向大;二是线膨胀系数大,在低温下产生冷缩导致渗漏,造成阀杆处大量结冰,至使阀门开启失灵。为此研制的低温蝶阀采用自缩密封结构即利用F4膨胀系数大的特点,通过予留的间隙达到常温、低温都可以密封的目的。
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