进口高温金属硬密封球阀的密封结构分析

球阀按密封结构主要分为软密封和硬密封，硬密封的球阀耐高温，耐磨，耐高压，密封难度也大很多，因此对硬密封球阀的密封结构以及制造工艺的要求很高。我们主要结合当今世界比较代表性的硬密封球阀的品牌美国威盾VTON高温硬密封球阀的密封结构形式进行剖析。

一、高温硬密封球阀的概述

1、阀座材料采用聚四氟乙烯(或填充聚四氟乙烯)的称为软密封球阀,其使用温度不超过200℃。阀座材料采用金属制作的称为硬密封球阀或高温球阀,其使用温度高于250℃。近年来为了满足高温工况的需要,国内外球阀生产企业通过优化高温球阀密封结构,使其启闭扭矩明显降低,使用寿命大大延长,操作性能显著提高。

2、高温硬密封球阀阀体表面采用先进的喷涂技术，通过对各种不同工况条件的处理，最高硬度可达HRC78。阀座密封面的处理，最高硬度可达HRC72。球体和阀座进行配对研磨，球阀整个密封面的所有密封区域均经过精密研磨。适合于高温高压的水、蒸汽、石油、煤炭、纤维、稠性和腐蚀性介质，以及带颗粒的介质。金属密封球阀有浮动球和固定球两种结构金属阀座环与球面接触，通过作用在阀座环上均匀的弹簧负荷使阀座环与球面形成密封。

3、高温硬密封球阀的密封特点主要是采用金属密封副,其优点是适用温度范围广,各种金属的热膨胀系数相差不大,只要选用得当,可以达到基本一致,有利于协调温差变形。缺点是材料硬度高,达到密封所必须的比压高,即使采用预紧力达到密封,但因密封比压大,阀座和球体之间的磨损也很大,而且由于金属密封面摩擦系数较大,导致球阀的启闭力矩较大。因此,高温球阀大多采用弹性密封副,其性能可靠,弹性补偿能力强,适用温度范围广,并对浮动球球阀和固定球球阀都适用。

二、高温硬密封球阀的结构分析

(1)浮动球高温硬密封球阀密封结构

  图1所示硬密封高温球阀由阀体、球体、阀杆、金属阀座及阀座与阀体间的柔性石墨密封圈组成。两个阀座以阀杆轴心为对称中心嵌入阀体,阀座可在阀体嵌入槽中滑动,阀座与阀体之间的密封靠柔性石墨密封圈来实现。由于柔性石墨密封圈可压缩变形,该结构球阀在一定温度范围内使用不会因球

体受热膨胀卡住不能动作,此结构硬密封球阀可用于温度不超过343℃的工况。

(2)固定球高温硬密封球阀密封结构

  图5所示高温球阀常用在某些高参数工况下。该阀主要由阀体、球体、阀座、上阀杆、下阀杆、螺旋弹簧、压板、阀座与阀体间密封圈组成。球体由上、下阀杆支撑定位,在介质压力作用时,球体无阀体轴线方向的位移。两阀座可在阀体槽中滑动,当球体受热膨胀时球体推动阀座在阀体槽中滑动并压缩弹簧变形,使球体不致卡死不能动作。应用中螺旋弹簧可用碟形弹簧取代,亦可将阀杆与球体制作成一体式结构形式。

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