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    改进波纹管截止阀密封结构

    1 概述
           小口径波纹管截止阀是一种用途很广泛的阀门,具有合理的密封结构和耐腐蚀性能,因此被用于各种冷却装置。在某冷却系统中,截止阀的工作初期能够实现良好的密封,但是随着开关次数的增多会出现内漏。经过拆解检查发现,阀门阀瓣密封面出现多道划痕,或阀体阀座的圆度超差。截止阀不能满足工况系统对密封寿命要求,需要对其密封结构进行分析和改进。
            2 分析
            2.1 阀座结构
            截止阀采用硬密封结构,线性密封。阀座密封面通常是由阀体直接加工成形,阀瓣密封面或是本体堆焊硬质合金,或是由本体直接加工(图1)。


    图1 阀瓣与阀杆结构

            截止阀阀瓣和阀杆为分别加工完成,再通过滚压工艺将阀瓣与阀杆连接。采用此种连接方式是为了补偿阀体密封中心与阀瓣密封中心同轴度的误差。但是在实际使用过程中其密封效果差,并且密封面的寿命短。分析证明阀门密封面的密封结构及其配对材质的硬度差为其泄漏的主要原因。
            2.2 硬度配对
            改变密封面配对材质的硬度差,采用几种不同硬度差的阀瓣与阀杆配对,经过试验后发现阀门的密封寿命有稍微延长,但是启闭多次以后阀门仍然内漏,改进效果并不明显。很显然,密封面配对材料的硬度差不是影响阀门线性硬密封的关键原因。
            2.3 密封结构
            截止阀阀瓣在加工完成后和阀杆通过滚压连接在一起成为密封组件。阀瓣加工时需要装卡两次才能加工完成,由于阀瓣的一端为密封面,另一端与阀杆配合,在两次装卡加工过程中,会导致其密封面中心线与配合面中心线不同轴。阀瓣和阀杆为滚压工艺连接,阀门使用过程中,流体介质作用力将改变阀瓣相对于阀杆的位置。因此,阀瓣每一次的动作其密封位置都是不同的,导致其密封面中心线围绕配合面的中心线偏向任意方向。阀门初期工作时可以保持其密封性,而每一次开关后阀瓣就可能会偏离原先的位置,这时就需要加大关闭力矩,阀瓣密封线下移,才能完全密封。随着使用次数的增多,最终所有位置都无法保证阀瓣与阀体阀座的完全配合,直至阀门出现泄漏。
            3 改进
            对阀门密封结构进行了改进(图1c)。改进后的阀门密封结构中,将阀瓣与阀杆改为一体式结构,一次加工成形。由于阀瓣与阀杆为一体,在阀门启闭过程中,阀瓣只作上下直线运动,无旋转等其他运动,其关闭位置始终在相同的位置上。通过控制阀杆与阀盖填料函处的配合尺寸,解决了可能出现的阀瓣密封中心与阀体密封中心不同轴而导致阀门泄漏的情况。
            4 结语
            在相同的加工条件下,对两种结构的阀门进行了相应对比试验,密封结构改进后阀门的初次关闭力矩要比改进前的初次关闭力矩小30%左右。对改进的阀门进行了静压寿命试验[2],每试验200次对阀门进行密封性能测试,试验1200次后阀门没有内漏。试验证明,改进后的小口径波纹管截止阀密封结构能够使阀门的密封性与使用寿命得到很大的提高,取得了很好的效果。

     

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