隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的飛躍發(fā)展，對閥門(mén)行業(yè)提出了更嚴格的要求，尤其對低溫介質(zhì)中所使用的蝶閥，除了能滿(mǎn)足一般閥門(mén)所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態(tài)下閥門(mén)密封的可靠性，動(dòng)作的靈活性以及對低溫閥門(mén)的一些其它特殊要求。隨著(zhù)工業(yè)泵用機械密封技術(shù)的飛躍發(fā)展，對閥門(mén)行業(yè)提出了更嚴格的要求，尤其對低溫介質(zhì)中所使用的蝶閥，除了能滿(mǎn)足一般閥門(mén)所具有的性能之外，更重要的是在低溫狀態(tài)下閥門(mén)密封的可靠性，動(dòng)作的靈活性以及對低溫閥門(mén)的一些其它特殊要求。
眾所周知，蝶閥具有結構緊湊、體積小、重量輕釜用機械密封相同壓力，相同通徑的閘閥相比可減輕40%～50%)流體阻力小、啟閉迅速等一系列優(yōu)點(diǎn)。但我國一些低溫裝置如天燃液化設備、空氣分離設備以及變壓吸附設備等化工行業(yè)所采用的閥門(mén)有80%以上是截止閥或閘閥，采用蝶閥的數量很少。分析其原因主要是過(guò)的金屬密封蝶閥在低溫狀況下密封性能不良，以及其它一些因結構不合理等原因造成介質(zhì)內漏和外漏，嚴重的影響這些低溫設備的安全和正常運行，不能滿(mǎn)足低溫設備的要求。
根據我國低溫裝置的不斷發(fā)展，對低溫閥門(mén)的要求日益增大，為適應市場(chǎng)經(jīng)濟發(fā)展的需要，對金屬密封蝶閥進(jìn)行結構上的改進(jìn)，研制出一種三偏心純金屬高密封性能的蝶閥(圖一、現已申報國家專(zhuān)利)無(wú)論介質(zhì)是高溫還是低溫均能滿(mǎn)足其需要?，F結合其結構特點(diǎn)，僅對低溫性能方面作簡(jiǎn)單介紹。
一、對低溫碟閥密封性能的要求：
低溫閥門(mén)產(chǎn)生泄漏的原因主要有兩種情況，一是內漏;二是外漏。
1)閥門(mén)產(chǎn)生內漏主要原因是密封副在低溫狀態(tài)下產(chǎn)生變形所致。當介質(zhì)溫度下降到使材料產(chǎn)生相變時(shí)造成體積變化，使原本研磨精度很高的密封面產(chǎn)生翹曲變形而造成低溫密封不良。我們曾對DN250閥門(mén)進(jìn)行低溫試驗，介質(zhì)為液氮(-196℃)蝶板材料為1Cr18Ni9Ti(沒(méi)經(jīng)過(guò)低溫處理)發(fā)現密封面翹曲變形量達0.12mm左右，這是造成內漏的主要原因。
新研制的蝶閥由平面密封改為錐面密封。閥座是一個(gè)斜圓錐橢圓密封面，與嵌裝在蝶板上的正圓形彈性密封環(huán)組成密封副。密封環(huán)可在蝶板槽內徑向浮動(dòng)。當閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，彈性密封環(huán)首先和橢圓密封面的短軸接觸，隨著(zhù)閥桿的轉動(dòng)逐漸將密封環(huán)向內推，迫使彈性環(huán)再和斜圓錐面的長(cháng)軸接觸，最終導致彈性密封環(huán)與橢圓密封面全部接觸。它的密封是依靠彈性環(huán)產(chǎn)生變形而達到的。因此當閥體或蝶板在低溫下產(chǎn)生變形時(shí)，都會(huì )被彈性密封環(huán)來(lái)吸收補償，不會(huì )產(chǎn)生泄漏和卡死現象。當閥門(mén)打開(kāi)時(shí)這一彈性變形立即消失，在啟閉過(guò)程中基本沒(méi)有相對磨擦，故使用壽命長(cháng)。
2)閥門(mén)的外漏：其一是閥門(mén)與管路采用法蘭連接方式時(shí)，由于連接墊料、連接螺栓、以及連接件在低溫下材料之間收縮不同步產(chǎn)生松弛而導至泄漏。因此我們把閥體與管路的連接方式由法蘭連接改為焊接結構，避免了低溫泄漏。其二是閥桿與填料處的泄漏。一般多數閥門(mén)的填料采用F4，因為它的自滑性能好、摩擦系數小(對鋼的摩擦系數f=0.05～0.1)，又具有獨特的化學(xué)穩定性，因此得到廣泛應用。但F4也有不足之處，一是冷流傾向大;二是線(xiàn)膨脹系數大，在低溫下產(chǎn)生冷縮導致滲漏，造成閥桿處大量結冰，至使閥門(mén)開(kāi)啟失靈。為此研制的低溫蝶閥采用自縮密封結構即利用F4膨脹系數大的特點(diǎn)，通過(guò)予留的間隙達到常溫、低溫都可以密封的目的。
二、閥體、閥桿軸襯的設計要求：
1)低溫閥門(mén)殼體結構形狀。材料選擇的正確與否對閥門(mén)的正?？煽抗ぷ饔兄?zhù)極其重要的意義。蝶閥的結構特點(diǎn)與截止閥、閘閥相比，不但避免了因形狀不規則，殼體壁厚不均勻，在低溫下產(chǎn)生的冷縮，溫差應力所引起的變形，而且由于蝶閥體積小，閥體形狀左右基本是的稱(chēng)的，因而熱容量小;予冷量消耗也小;形狀規則又便于對閥門(mén)的保冷措施。如新研制的DD363H型碟閥為保證閥門(mén)在低溫下的可靠使用，完全按照低溫閥的特殊性進(jìn)行設計和制造，如：殼體材料選擇了具有立方晶格的1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼等。
2)閥桿襯套的選擇：根據用戶(hù)反映，有些低溫閥門(mén)在運行當中，閥門(mén)的轉動(dòng)部位發(fā)生粘滯，咬合現象時(shí)有發(fā)生，主要原因是：配對材料選擇不合理，予留冷間隙過(guò)小，以及加工精度等原因所致。
在研制低溫閥門(mén)時(shí)，采取了一系列措施，防止出現以上現象。例如：我們對閥桿上、下軸襯選用了具有摩擦系數小及自潤滑性能的SF-1型復合軸承，這樣可以適用于低溫閥門(mén)的一些特殊需要。
金屬密封型蝶閥具有的特點(diǎn)是一些普通閥門(mén)所不具備的。尤其是流阻小、密封可靠、啟閉迅速、使用壽命長(cháng)等。本公司研制的三偏心金屬密封蝶閥的密封力來(lái)自彈性環(huán)的變形達到密封，因而不需要借助介質(zhì)作用力，故可做雙向密封用。根據蝶閥的一些特點(diǎn)將會(huì )被更多的人所重視。今后也會(huì )有更多的蝶閥應用到低溫設備中。
作者：嘉善永立機械密封件廠(chǎng)
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