改進(jìn)波紋管截止閥密封結(jié)構(gòu)
1 概述
小口徑波紋管截止閥是一種用途很廣泛的閥門，具有合理的密封結(jié)構(gòu)和耐腐蝕性能，因此被用于各種冷卻裝置。在某冷卻系統(tǒng)中，截止閥的工作初期能夠?qū)崿F(xiàn)良好的密封，但是隨著開關(guān)次數(shù)的增多會(huì)出現(xiàn)內(nèi)漏。經(jīng)過拆解檢查發(fā)現(xiàn)，閥門閥瓣密封面出現(xiàn)多道劃痕，或閥體閥座的圓度超差。截止閥不能滿足工況系統(tǒng)對(duì)密封壽命要求，需要對(duì)其密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和改進(jìn)。
2 分析
2.1 閥座結(jié)構(gòu)
截止閥采用硬密封結(jié)構(gòu)，線性密封。閥座密封面通常是由閥體直接加工成形，閥瓣密封面或是本體堆焊硬質(zhì)合金，或是由本體直接加工（圖1）。
圖1 閥瓣與閥桿結(jié)構(gòu)
截止閥閥瓣和閥桿為分別加工完成，再通過滾壓工藝將閥瓣與閥桿連接。采用此種連接方式是為了補(bǔ)償閥體密封中心與閥瓣密封中心同軸度的誤差。但是在實(shí)際使用過程中其密封效果差，并且密封面的壽命短。分析證明閥門密封面的密封結(jié)構(gòu)及其配對(duì)材質(zhì)的硬度差為其泄漏的主要原因。
2.2 硬度配對(duì)
改變密封面配對(duì)材質(zhì)的硬度差，采用幾種不同硬度差的閥瓣與閥桿配對(duì)，經(jīng)過試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)閥門的密封壽命有稍微延長，但是啟閉多次以后閥門仍然內(nèi)漏，改進(jìn)效果并不明顯。很顯然，密封面配對(duì)材料的硬度差不是影響閥門線性硬密封的關(guān)鍵原因。
2.3 密封結(jié)構(gòu)
截止閥閥瓣在加工完成后和閥桿通過滾壓連接在一起成為密封組件。閥瓣加工時(shí)需要裝卡兩次才能加工完成，由于閥瓣的一端為密封面，另一端與閥桿配合，在兩次裝卡加工過程中，會(huì)導(dǎo)致其密封面中心線與配合面中心線不同軸。閥瓣和閥桿為滾壓工藝連接，閥門使用過程中，流體介質(zhì)作用力將改變閥瓣相對(duì)于閥桿的位置。因此，閥瓣每一次的動(dòng)作其密封位置都是不同的，導(dǎo)致其密封面中心線圍繞配合面的中心線偏向任意方向。閥門初期工作時(shí)可以保持其密封性，而每一次開關(guān)后閥瓣就可能會(huì)偏離原先的位置，這時(shí)就需要加大關(guān)閉力矩，閥瓣密封線下移，才能完全密封。隨著使用次數(shù)的增多，最終所有位置都無法保證閥瓣與閥體閥座的完全配合，直至閥門出現(xiàn)泄漏。
3 改進(jìn)
對(duì)閥門密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)（圖1c）。改進(jìn)后的閥門密封結(jié)構(gòu)中，將閥瓣與閥桿改為一體式結(jié)構(gòu)，一次加工成形。由于閥瓣與閥桿為一體，在閥門啟閉過程中，閥瓣只作上下直線運(yùn)動(dòng)，無旋轉(zhuǎn)等其他運(yùn)動(dòng)，其關(guān)閉位置始終在相同的位置上。通過控制閥桿與閥蓋填料函處的配合尺寸，解決了可能出現(xiàn)的閥瓣密封中心與閥體密封中心不同軸而導(dǎo)致閥門泄漏的情況。
4 結(jié)語
在相同的加工條件下，對(duì)兩種結(jié)構(gòu)的閥門進(jìn)行了相應(yīng)對(duì)比試驗(yàn)，密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)后閥門的初次關(guān)閉力矩要比改進(jìn)前的初次關(guān)閉力矩小30%左右。對(duì)改進(jìn)的閥門進(jìn)行了靜壓壽命試驗(yàn)［2］，每試驗(yàn)200次對(duì)閥門進(jìn)行密封性能測試，試驗(yàn)1200次后閥門沒有內(nèi)漏。試驗(yàn)證明，改進(jìn)后的小口徑波紋管截止閥密封結(jié)構(gòu)能夠使閥門的密封性與使用壽命得到很大的提高，取得了很好的效果。
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