單座調節閥軟密封結構設計分析

1、概述

　　調節閥(也稱(chēng)為控制閥 control valve)是過(guò)程控制回路的終端控制元件,但也是系統過(guò)程控制回路中較為薄弱的一個(gè)環(huán)節。調節閥按調節型式可以分為調節型、調節切斷型和切斷型3類(lèi),其中調節切斷型和切斷型的調節閥,泄漏量必須達到ASME B16.104 V I級(即氣泡級)的要求。調節切斷型調節閥通常采用軟密封結構才能做到V I級泄漏量的要求。本文針對直行程調節閥中用量最多,多數廠(chǎng)家都在生產(chǎn)的單座調節閥的軟密封結構設計的技術(shù)細節進(jìn)行分析探討。

2、結構分析

2.1、傳統的單座調節閥軟密封結構設計

　　20世紀80年代開(kāi)始,隨著(zhù)我國改革開(kāi)放政策的貫徹和落實(shí),一些調節閥制造廠(chǎng)引進(jìn)了國外著(zhù)名調節閥廠(chǎng)商的技術(shù)和產(chǎn)品,使我國調節閥產(chǎn)品的品種和質(zhì)量得到明顯提高。其中具有代表性的是日本山武公司的Cv3000系列調節閥,如Cv3000系列中的HTS單座調節切斷型調節閥(即軟密封)的典型結構(圖1) 。閥門(mén)的軟密封環(huán)通過(guò)閥瓣頭和螺釘鑲嵌到閥瓣柄中,閥座通過(guò)螺紋連接擰緊在閥體上。

圖1　傳統單座調節閥軟密封結構

　　當閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí),閥座的凸起表面嵌入到軟密封環(huán)中(軟密封環(huán)通常由聚四氟乙烯等彈性材料制成) ,該處的彈性材料變形包圍住閥座凸起表面,由此確�？煽康拿芊庑Ч�,同時(shí)閥桿也不至于受到過(guò)大的推力。由此可見(jiàn),閥門(mén)在關(guān)閉時(shí)僅僅用適當的力就可以確保密封,而彈性材料本身也能夠持久地支承住這個(gè)關(guān)閉力。這一點(diǎn)對于開(kāi)啟長(cháng)期處于關(guān)閉的閥門(mén)特別有意義。由于彈性材料表面不是發(fā)生永久性變形,所以能保證閥座和閥瓣多次重復啟閉時(shí)的密封性。此外又因為嵌入彈性材料的閥瓣能夠修正密封副在同心度方面的較小偏差,所以對于閥瓣和閥座的制造位置精度要求可以較低。

　　但是,這種形式的軟密封結構也有一些弊端。首先是難于限定關(guān)閉力的大小,即使當閥瓣軟密封環(huán)接觸到閥座時(shí),關(guān)閉動(dòng)作也不能及時(shí)停止,因而使彈性材料容易出現永久性變形,尤其是當閥門(mén)長(cháng)期處于關(guān)閉時(shí),瓣軟密封環(huán)長(cháng)期受到過(guò)載壓力而其出現永久變形,開(kāi)啟后再關(guān)閉時(shí)就容易失效。其次,在閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中,由于閥瓣的節流作用,使得閥門(mén)在剛一打開(kāi)的短時(shí)間內出現介質(zhì)的高速流動(dòng),此時(shí)軟密封環(huán)要承受很大的壓力降,這將對軟密封環(huán)表面產(chǎn)生沖蝕,造成其表面的迅速破壞。因此,該軟密封結構通常被限制在壓力降小于3MPa的場(chǎng)合下使用。

　　另外該結構在裝配、拆卸和維修方面也有極大的缺陷。首先軟密封環(huán)是通過(guò)閥瓣頭和螺釘擰緊嵌入到閥瓣柄中,為了保證螺釘不松脫,在裝配時(shí)通常要在螺釘上涂上合適的固化膠或者采用沖鉚、點(diǎn)焊的方法固定螺釘,這就給再次拆卸更換軟密封環(huán)時(shí)帶來(lái)極大的不便。其次是閥座采用螺紋連接,需要專(zhuān)用工裝才能夠裝配和拆卸,對于現場(chǎng)維修極為不便。