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。
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。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。
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。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。
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。
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。
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