硬密封不銹鋼球閥結構設計

1、之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹硬密封不銹鋼球閥結構設計概述

由于球閥具有流阻小、啟閉速度快和操作簡單等特點,因此使用非常廣泛,如石油、化工、電站和石油、天燃氣長輸管線等。球閥的密封是通過在球體和閥座之間預先設定的預緊力加上流體壓力在閥座密封面上引起的作用力形成的,一般球閥的預緊力采用在閥座與閥體配合部位之間設置彈性元件,如碟形彈簧和柱狀彈簧等來形成。球閥在啟閉過程中,預緊力始終作用在密封副的表面上,致使球閥的啟閉力矩大于其他類型閥門。同時預緊力也加大了密封件的磨損,影響了球閥的使用壽命。為了克服上述缺點,在球體與閥座之間設計了螺旋傳動機構。

硬密封球閥，手動鑄鋼硬密封球閥體表面采用的噴涂技術，通過對各種不同工況條件的處理，高硬度可達HRC78。閥座密封面的處理，高硬度可達HRC72。球體和閥座進行配對研磨，球閥整個密封面的所有密封區域均經過精密研磨。適合于高溫高壓的水、蒸汽、石油、煤炭、纖維、稠性和腐蝕性介質，以及帶顆粒的介質。金屬密封球閥有浮動球和固定球兩種結構金屬閥座環與球面接觸，通過作用在閥座環上均勻的彈簧負荷使閥座環與球面形成密封。
由于彈簧負荷的作用使輔助密封膨脹，實現閥體與閥座之間的密封.彈簧的載荷足以提供閥座與球體間可靠密封,在低壓條件下，可以在閥座密封面與球體之間設計有密封脂注入系統。 硬密封不銹鋼球閥適用于兩位切斷、調節的場合。閥與執行機構的連接采用直連方式，由UNIC、PSQ、HQ、DHL等電動執行器（也可根據用戶要求配置其他型號電子式電動執行機構）與超短球閥組成。電動執行機構內置伺服系統，無須另配伺服放大器，輸入4-20mA 信號及220V AC 電源即可控制運轉。和普通電動球閥相比具有結構緊湊，體積小，重量輕，閥座與端面法蘭距離近，物料滯留少，密封性能*等特點。



硬密封不銹鋼球閥結構設計硬密封不銹鋼球閥產品說明
   上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥不銹鋼硬密封球閥：電動驅動、法蘭連接形式、浮動球直通式，閥座密封面材料有氟塑料(Q941F)、硬質合金(Q941Y)，公稱壓力PN16~PN63、公稱尺寸DN15~DN300、適用溫度為-29~450℃，閥體材料有碳素鋼、不銹鋼和合金鋼。適用于兩位切斷、調節的場合。閥與執行機構的連接采用直連方式，由UNIC、PSQ、HQ、DHL等電動執行器（也可根據用戶要求配置其他型號電子式電動執行機構）與超短球閥組成。電動執行機構內置伺服系統，無須另配伺服放大器，輸入4-20mA 信號及220V AC 電源即可控制運轉。和普通電動球閥相比具有結構緊湊，體積小，重量輕，閥座與端面法蘭距離近，物料滯留少，密封性能*等特點。



 2、硬密封不銹鋼球閥結構設計工作原理 

球閥由閥體、閥蓋、球體、閥座和閥桿等組成(圖1) 。1閥蓋 2閥桿 3O形圈 4球體 5支軸 6傳動銷 7傳動盤 8閥座體 9閥體  圖1 硬密封球閥  閥座在閥體內沿軸線移動是由螺線傳動機構完成的。具體是在球體上下各安裝一個圓形傳動盤,在傳動盤上設有螺線槽,傳動盤隨球體一起轉動。在閥座上下各設置傳動銷,傳動銷與傳動盤上的螺線槽相嚙合。當啟閉閥門時,球體轉動并帶動傳動盤一起轉動。當閥門關閉時,傳動盤上的螺線槽通過閥座上的傳動銷拉動閥座向球體運動,在關閉瞬間與球體緊密接觸,實現密封。在開啟瞬間,螺線槽通過閥座上的傳動銷推動閥座脫離球體,實現無摩擦操作。根據固定球閥的閥桿力矩計算式  MF =MQC +MFT +MZC (1)  式中MF ———球閥的閥桿力矩,N·mm  MQC ———固定球球閥的球體與閥座密封面間的摩擦力矩,N·mm  MFT ———填料與閥桿間摩擦力矩,N·mm  MZC ———軸承產生的摩擦力矩,N·mm  由于閥座的沿軸線移動是采用螺線傳動機構,閥門在啟閉過程中,閥座與球體間不受力,因此式(1)簡化為  MF =MFT +MZC (2)  從式(2)的計算可以得出,閥桿力矩大大的減小。 



3、螺線傳動機構設計 

閥座上下各設有2個傳動銷與傳動盤上的4條螺線槽相嚙合,螺線槽的螺距為1mm。螺線槽的位置,在閥門開位時閥座上傳動銷的位置為起始點,逆時針轉動90°為螺線槽終點(圖2) 。傳動盤通過鍵與閥桿聯在一起并隨球體轉動。在啟閉閥門時,球體和傳動盤轉動,通過傳動盤上的螺線槽將動力傳到閥座上,使閥座沿軸線產生往復運動。圖2 螺線槽結構 高溫高壓硬密封球閥包括設置在閥體中的球體，閥體的兩側設置有閥蓋，兩閥蓋上分別設有進液通道和出液通道，產品的球體的上端設有閥桿，產品的閥桿向上穿設于固定設置在閥體上側的散熱管中，散熱管的上側設有驅動閥桿上下移動的驅動機構，產品的的閥蓋與球體之間設置有彈性硬密封裝置。本產品中的彈性硬密封裝置為閥門提供了優異的溫差動態補償效果，從而確保了無論當溫度升高或降低時球閥都能保持良好的密封性能。同時本產品中的球閥還具有使用壽命長和零泄漏的優點，且能夠耐受超高溫和超低溫，從而廣泛適用于超高溫、超低溫、易燃、易爆和有毒工況等使用條件較為苛刻的環境。
硬密封球閥包括閥體、安裝于閥體的金屬閥座、與閥座作密封配合的球形閥芯，產品的閥座為本身具有彈性的一端大、一端小的喇叭口形狀，產品的閥體中的通道相對于空腔較小，通道與空腔之間形成臺階結構，產品的喇叭口的大口端相抵于臺階結構的凹角處且與閥體之間直接密封配合，產品的喇叭口的小口端能與閥芯直接密封配合。本產品的硬密封球閥，通過設有與閥體直接密封的彈性金屬閥座，利用閥座的自身彈性與閥芯進行密封配合，簡化了結構，并且可以適應于高溫甚至超高溫的使用環境。



 4、結語 

本硬密封球閥與現有技術相比具有結構緊湊、簡單,體積小和質量輕等特點,此結構還具有雙向密封、防火、防靜電功能。主要的是實現了球體與閥座之間基本無摩擦,延長了閥門的使用壽命,減小了閥門的啟閉力矩。該結構特別適用大口徑電動球閥,節能效果非常顯著。 與本產品相關論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護