截止閥閥座組件的設(shè)計(jì)

2013-08-14 鞠榮華四川省攀枝花市攀鋼釩公司

1、概述

　　隨著截止閥使用材料特性的不斷提高，結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，其使用壽命也不斷地得到延長(zhǎng)。但是在連續(xù)性生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于截止閥閥座組件受流體介質(zhì)的溫度變化、壓力變化、沖刷、磨損、顆粒物積存擠壓和腐蝕而造成閥座組件點(diǎn)蝕、缺損、壓痕和凹陷，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)合面密封不嚴(yán)的內(nèi)泄漏問題，成為影響截止閥使用壽命的原因之一。本文介紹幾種維修方便并可更換閥座組件的截止閥。

2、問題分析

　　截止閥的閥座采用耐腐蝕、耐磨損的硬質(zhì)合金材料鑲嵌固定在閥體上( 圖1) 。當(dāng)閥座密封面出現(xiàn)輕微缺陷時(shí)，一般采用閥瓣和閥座密封面對(duì)研的方法消除缺陷。當(dāng)閥座密封面出現(xiàn)較嚴(yán)重的缺陷時(shí)，因?yàn)榫S修成本高，只能報(bào)廢整臺(tái)閥門，即增加了生產(chǎn)成本，又造成了浪費(fèi)。

3、可更換閥座

　　為了截止閥閥座方便的從閥體上拆卸和安裝，設(shè)計(jì)了幾種可更換的閥座組件。

3.1、螺紋式

　　螺紋式閥座是將合金材料加工的閥座環(huán)( 圖2)過螺紋旋進(jìn)閥體形成閥座。在閥座環(huán)上設(shè)有定位卡口，用于旋緊或拆卸閥座環(huán)。閥瓣和閥座環(huán)成對(duì)研磨，在使用中必須成對(duì)更換和安裝。帶螺紋的閥座環(huán)拆卸方便，定位可靠，但長(zhǎng)期在高溫、高壓狀態(tài)下使用時(shí)，容易出現(xiàn)螺紋處變形，對(duì)接合面的精度造成一定的影響，螺紋處也容易產(chǎn)生泄漏。螺紋式閥座的截止閥不能用于高溫、高壓工況。

鑲嵌固定式閥座的截止閥

1. 閥體2. 閥瓣3. 閥座

圖1 鑲嵌固定式閥座的截止閥

3.2、彈簧頂壓式

　　彈簧頂壓式閥座是在截止閥的閥體腔內(nèi)用彈簧組件，頂壓固定一個(gè)合金材料制造的閥座環(huán)( 圖3) 。閥座環(huán)的外圈、內(nèi)圈和底面定位于閥體腔的凹槽中，外圈的上面利用彈簧彈力頂固、擠壓在閥體上。只要彈簧的緊力合適，閥座環(huán)不會(huì)產(chǎn)生移位。當(dāng)閥座環(huán)損壞后只需要成對(duì)更換閥座組件即可。另外，閥座需加工成凹槽形，閥座環(huán)和閥瓣成對(duì)配研，根據(jù)壓力等級(jí)保障彈簧的預(yù)緊力。此結(jié)構(gòu)是將閥座環(huán)用彈簧定位于閥體上的凹槽中，但是在拆卸和安裝閥蓋時(shí)，需要用專用工具定位彈簧，較麻煩。當(dāng)閥門用在高溫高壓系統(tǒng)中，彈簧容易出現(xiàn)熱蠕變而減小彈力，閥座環(huán)在閥腔內(nèi)容易受介質(zhì)溫度及閥瓣擠壓應(yīng)力而變形，此閥不宜在高溫高壓的工況中使用。

螺紋式閥座環(huán)

1. 閥體2. 閥座環(huán)

圖2 螺紋式閥座環(huán)

彈簧頂壓式閥座環(huán)

1. 上彈簧圈2. 彈簧3. 下彈簧圈4. 閥座環(huán)

圖3 彈簧頂壓式閥座環(huán)

3.3、環(huán)形定位圈式

　　環(huán)形定位圈式閥座是采用預(yù)緊力壓緊一個(gè)帶有流道口的環(huán)形定位圈將閥座環(huán)擠壓定位，再將環(huán)形定位圈用螺栓或點(diǎn)焊形式固定在閥體內(nèi)壁上(圖4) 。當(dāng)閥座環(huán)損壞后只需要將螺栓拆卸下來，或是用砂輪打磨環(huán)形定位圈上的焊點(diǎn)，將定位圈和下閥座同時(shí)取下來，成對(duì)更換閥座組件后，采用預(yù)緊力回裝環(huán)形定位圈即可。此結(jié)構(gòu)閥座環(huán)定位精度不高，環(huán)形定位圈流道位置會(huì)隨著流體沖刷產(chǎn)生變形而減小預(yù)緊壓力，所以只適用于一般工況條件下使用。

定位圈固定式閥座環(huán)

1. 環(huán)形定位圈2. 閥座環(huán)

圖4 定位圈固定式閥座環(huán)

3.4、組合閥體式

　　閥體由上下兩部分組成( 圖5) ，閥座環(huán)擠壓在上閥體和下閥體法蘭間，利用閥體組合的螺栓力夾緊閥座環(huán)。當(dāng)閥座環(huán)損壞需要更換時(shí)，只需拆卸法蘭螺栓，松開法蘭取下并更換、調(diào)整閥座環(huán)位置即可。下閥體和上閥體組合螺栓可以采用非通孔或雙頭螺柱。閥座環(huán)的下平面和下閥體接觸面積要符合受力條件。此結(jié)構(gòu)適用性廣，但是從結(jié)構(gòu)上增加了泄漏點(diǎn)，即泄漏的可能性。

組合閥體式

1. 下閥體2. 上閥體3. 閥瓣4. 閥座環(huán)

圖5 組合閥體式

螺栓定位式閥座環(huán)

1. 閥體2. 閥瓣3. 閥座環(huán)4. 定位螺栓

圖6 螺栓定位式閥座環(huán)

3.5、螺栓定位式

　　將閥座環(huán)上加工出螺栓孔，用螺栓將閥座環(huán)固定在閥體上( 圖6) 。當(dāng)閥座環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷時(shí)，可方便的更換閥座環(huán)和閥瓣。為防止螺栓脫落，螺栓須進(jìn)行防松處理，或用耐高溫和耐腐蝕的金屬絲連結(jié)起來。螺栓可以采用沉頭螺釘，也可以是內(nèi)六角螺栓。流體介質(zhì)的溫度和壓力變化會(huì)對(duì)螺栓的鎖緊力造成一定的影響，此類截止閥適用于小參數(shù)介質(zhì)和正常工況下使用。