小口径硬密封球阀
一、概述
球阀在石油、化工、冶金和城市集中供热等行业得到了广泛的应用。但是密封副用PTFE 高分子材料制造的球阀, 不能用于温度大于280 ℃或输送介质呈微小颗粒状的工况。而以金属材料作密封副的硬密封球阀, 在旋转球体时会因结构不同出现各种情况。如金属弹性阀座密封结构, 由于弹性阀座与球体之间并未形成间隙, 所以其摩擦力很大。金属浮动阀座密封结构其浮动阀座与阀体之间不易密封。组合球撑开式密封结构, 由于零部件多, 结构复杂, 增加了加工难度与制造成本, 尤其是小口径的硬密封球阀, 这种结构显然是不适用的。经过反复的分析和测试, 并借助于CAD 辅助设计, 成功研制了Q47H 凸轮偏心式单阀座固定型硬密封球阀[1]。
二、工作原理
凸轮偏心式单阀座的球体中心线相对于阀体中心线偏移a 、b , 阀座密封面偏心b。当阀杆绕O 点顺时针旋转90°, 则球体亦随之旋转90°, 并与阀座密封面紧密吻合, 当密封副间的摩擦力矩和填料与阀杆间的摩擦力矩大于介质压力形成的力矩时, 阀门将达到可靠密封。由于阀门密封采用凸轮式偏心结构, 当阀门开启时, 球体迅速脱离阀座密封面。阀门关闭时, 球体迅速与阀座密封面吻合。从而达到了开启扭矩小, 关闭严密的目的。
三、结构特点
小口径阀门体腔空间窄小, 通常的结构设计已不适用。因此, 阀杆末端加工成扁形并带有短轴, 球体上下均有扁形槽及孔, 孔用于与上下阀杆连接起到固定球体, 限制球体自由度的作用, 同时起到平衡体腔与管线介质间压力的作用。扁形槽与阀杆配合, 传递来自于手柄的扭矩。
四、制造加工
球体两孔的同轴度和球体中心线相对于阀体中心线的偏心尺寸公差要求比较严格, 一般需要镗床或数控机床加工。装配前阀座密封面与球体面应配研, 然后将球体置于关闭位置, 安装左阀体, 调整垫片, 拧紧螺钉, 静压灌水不漏, 则此阀在密封试验下即可保证密封。
五、主要技术参数及执行标零件名称
材料
材料
材料
材料
材料
材料
材料
阀体
WCB
ZG1Cr18Ni9Ti
CF8(304)
CF3(304L)
ZG1Cr18Ni12Mo2Ti
CF8M(316)
CF3M(316L)
球体
阀杆
2Cr13
1Cr18Ni9Ti
0Cr19Ni9 (304)
00Cr19N11 (304L)
1Cr18Ni12Mo2Ti
0Cr17Ni12Mo2 (316)
00Cr17Ni12Mo2 (316L)
密封圈
特种硬化材料
适用
介质
泥浆、纸浆、含有固体和流体等
泥浆、纸浆、蒸汽、含有固体的流体等
高温、高频、高压
适用
温度
-29~150℃
-29~250℃
-29~500℃
设计制造
GB/T 12237-1989、API 608、API6D、JPI 7S-48、DIN3357
结构长度
GB/T 12221-1989、ANSI B16.10、JIS B2002。
连接法兰
JB/T74~90(JB74~90)、GB9112~9131、HGJ44~76、SH3406、ANSI B16.5、JIS B2212~2214。
压力试验
JB/T 9092-99、API 509
传动方式
手动、蜗轮蜗杆传动、气动、电动。