截止閥密封副中閥瓣的結(jié)構(gòu)形式對密封有著重大影響

閥門作為一種通用的機械設(shè)備，廣泛應(yīng)用在石油、化工、航空航天、船舶、電力、冶金等各類工業(yè)領(lǐng)域中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，各類工業(yè)企業(yè)與日俱增，對環(huán)境造成的污染也日益加劇，閥門由于其分布廣，用量大，常用于高溫高壓工況下等特點，經(jīng)常發(fā)生泄漏問題，美國Milmanco公司總結(jié)了閥門常見的失效形式，其中泄漏是閥門主要失效形式之一。通常，閥門對介質(zhì)的密封等級可分為公稱級、低漏級、蒸汽級和原子級4個等級，對密封的要求逐級增加。閥門發(fā)生泄漏會造成系統(tǒng)、設(shè)備無法正常工作，特別是在核能，航空航天等重要領(lǐng)域，一旦發(fā)泄漏會事故會導(dǎo)致不可估量的災(zāi)難發(fā)生。

截止閥作為最為常用截斷類閥門，國內(nèi)外的研究人員長久以來從理論和試驗入手，對其密封性能進行了大量的研究，分析了造成截止閥泄漏的原因，并尋找減小和消除截止閥泄漏的對策。對于大部分的閥門來說，影響截止閥密封性能有幾個共同的因素，其中有介質(zhì)自身性質(zhì)、閥瓣與閥座的結(jié)構(gòu)與材料、接觸面的質(zhì)量精度、密封比壓等。

與其他影響截止閥密封的因素相比，關(guān)于截止閥密封副結(jié)構(gòu)的研究所占的比例更大。閥門密封副結(jié)構(gòu)從閥瓣與閥座密封面的接觸形式上可分為四種類型。根據(jù)閥門啟閉時閥瓣的受力狀態(tài)，提出平面型閥座的回座性能比錐面和球面好，并提出閥瓣的高度與密封性能成正比的規(guī)律。

關(guān)于閥瓣結(jié)構(gòu)對閥門密封副密封性能的影響，許多專家進行了長期大量的研究，研制出一種雙端面結(jié)構(gòu)的截止閥可以有效避免高速介質(zhì)對閥座密封面的沖刷，這種閥瓣結(jié)構(gòu)可以有效解決截止閥在使用過程中因受到?jīng)_刷而發(fā)生內(nèi)漏的問題。設(shè)計出一種具有雙導(dǎo)向環(huán)的截止閥閥瓣結(jié)構(gòu)可以用來防止截止閥在開啟過程中閥瓣進口側(cè)的介質(zhì)產(chǎn)生的沖擊力沖彎閥桿造成卡塞或增大操作扭矩等問題。沈陽閥門研究所提出了一種傘狀的彈性閥瓣結(jié)構(gòu)，這種傘狀的彈性閥瓣能夠優(yōu)化其自身與閥桿之間的力學(xué)性能，起到了防止閥桿因產(chǎn)生失穩(wěn)而變形的作用，不僅可以避免由于閥瓣變形所引起的事故，而且還可以避免密封面在閥門關(guān)閉時發(fā)生氣蝕破壞。也有人對舊截止閥的閥瓣進行改進，對其增加一個密封墊，此方法能夠有效的改善截止閥密封副兩金屬表面因磨損不均勻而失去密封作用的問題。某人對俄羅斯船用高壓空氣截止閥所使用的平衡式閥瓣結(jié)構(gòu)進行了分析，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以抵消在關(guān)閉閥門操作時介質(zhì)壓力對截止閥操作所帶來的影響，同時該結(jié)構(gòu)可借助介質(zhì)壓力進行密封，反而可以提高密封的可靠性。將原有閥桿球面與閥瓣的點接觸型式改為閥桿球面與閥瓣錐孔線接觸的型式，在降低制造成本的同時保證了密封副的密封性能，更使密封副上的載荷分布更均勻，提高了密封副的承載能力。對球形閥瓣的截止閥閥瓣夾持結(jié)構(gòu)進行了改進設(shè)計，該結(jié)構(gòu)利用內(nèi)壁卡住圓柱銷實現(xiàn)球形閥瓣、閥桿和套的連接，經(jīng)過改進后的球型閥瓣夾持可靠，便于安裝與拆卸，并提高了其密封性及操作性。對平面密封截止閥提出了以下改進方案：對于介質(zhì)屬于低壓壓介質(zhì)時，閥瓣可以采用高硬度的寬平面的形式與閥座采用低硬度狹平面(刀形密封) 的結(jié)構(gòu)相配合：相反，壓力較高時，閥瓣可采用高硬度寬平面結(jié)構(gòu)與閥座為低硬度環(huán)狀圓弧面結(jié)構(gòu)相配合，這樣可以在保留平面型密封面優(yōu)點的同時，盡量減小其缺點對密封所帶來的影響。對平面型非金屬閥瓣截止閥進行了有限元分析并采用試驗對其分析結(jié)果進行了驗證，結(jié)果證明為了提高閥瓣與閥座的密封性能，應(yīng)對閥瓣密封墊在其徑向位置設(shè)置限制其變形的結(jié)構(gòu)。

綜上所述，截止閥密封副中閥瓣的結(jié)構(gòu)形式對截止閥的密封有著很大的影響。同樣，對于與其接觸最為緊密的閥座部分，其結(jié)構(gòu)同樣值得研究。