硬密封不锈钢球阀结构设计

1、之前介绍组合式减压阀在国华惠州热电应用，现在介绍硬密封不锈钢球阀结构设计概述

由于球阀具有流阻小、启闭速度快和操作简单等特点,因此使用非常广泛,如石油、化工、电站和石油、天燃气长输管线等。球阀的密封是通过在球体和阀座之间预先设定的预紧力加上流体压力在阀座密封面上引起的作用力形成的,一般球阀的预紧力采用在阀座与阀体配合部位之间设置弹性元件,如碟形弹簧和柱状弹簧等来形成。球阀在启闭过程中,预紧力始终作用在密封副的表面上,致使球阀的启闭力矩大于其他类型阀门。同时预紧力也加大了密封件的磨损,影响了球阀的使用寿命。为了克服上述缺点,在球体与阀座之间设计了螺旋传动机构。

硬密封球阀，手动铸钢硬密封球阀体表面采用的喷涂技术，通过对各种不同工况条件的处理，高硬度可达HRC78。阀座密封面的处理，高硬度可达HRC72。球体和阀座进行配对研磨，球阀整个密封面的所有密封区域均经过精密研磨。适合于高温高压的水、蒸汽、石油、煤炭、纤维、稠性和腐蚀性介质，以及带颗粒的介质。金属密封球阀有浮动球和固定球两种结构金属阀座环与球面接触，通过作用在阀座环上均匀的弹簧负荷使阀座环与球面形成密封。
由于弹簧负荷的作用使辅助密封膨胀，实现阀体与阀座之间的密封.弹簧的载荷足以提供阀座与球体间可靠密封,在低压条件下，可以在阀座密封面与球体之间设计有密封脂注入系统。 硬密封不锈钢球阀适用于两位切断、调节的场合。阀与执行机构的连接采用直连方式，由UNIC、PSQ、HQ、DHL等电动执行器（也可根据用户要求配置其他型号电子式电动执行机构）与超短球阀组成。电动执行机构内置伺服系统，无须另配伺服放大器，输入4-20mA 信号及220V AC 电源即可控制运转。和普通电动球阀相比具有结构紧凑，体积小，重量轻，阀座与端面法兰距离近，物料滞留少，密封性能*等特点。



硬密封不锈钢球阀结构设计硬密封不锈钢球阀产品说明
   上海申弘阀门有限公司主营阀门有：蒸汽减压阀,减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,水减压阀不锈钢硬密封球阀：电动驱动、法兰连接形式、浮动球直通式，阀座密封面材料有氟塑料(Q941F)、硬质合金(Q941Y)，公称压力PN16~PN63、公称尺寸DN15~DN300、适用温度为-29~450℃，阀体材料有碳素钢、不锈钢和合金钢。适用于两位切断、调节的场合。阀与执行机构的连接采用直连方式，由UNIC、PSQ、HQ、DHL等电动执行器（也可根据用户要求配置其他型号电子式电动执行机构）与超短球阀组成。电动执行机构内置伺服系统，无须另配伺服放大器，输入4-20mA 信号及220V AC 电源即可控制运转。和普通电动球阀相比具有结构紧凑，体积小，重量轻，阀座与端面法兰距离近，物料滞留少，密封性能*等特点。



 2、硬密封不锈钢球阀结构设计工作原理 

球阀由阀体、阀盖、球体、阀座和阀杆等组成(图1) 。1阀盖 2阀杆 3O形圈 4球体 5支轴 6传动销 7传动盘 8阀座体 9阀体  图1 硬密封球阀  阀座在阀体内沿轴线移动是由螺线传动机构完成的。具体是在球体上下各安装一个圆形传动盘,在传动盘上设有螺线槽,传动盘随球体一起转动。在阀座上下各设置传动销,传动销与传动盘上的螺线槽相啮合。当启闭阀门时,球体转动并带动传动盘一起转动。当阀门关闭时,传动盘上的螺线槽通过阀座上的传动销拉动阀座向球体运动,在关闭瞬间与球体紧密接触,实现密封。在开启瞬间,螺线槽通过阀座上的传动销推动阀座脱离球体,实现无摩擦操作。根据固定球阀的阀杆力矩计算式  MF =MQC +MFT +MZC (1)  式中MF ———球阀的阀杆力矩,N·mm  MQC ———固定球球阀的球体与阀座密封面间的摩擦力矩,N·mm  MFT ———填料与阀杆间摩擦力矩,N·mm  MZC ———轴承产生的摩擦力矩,N·mm  由于阀座的沿轴线移动是采用螺线传动机构,阀门在启闭过程中,阀座与球体间不受力,因此式(1)简化为  MF =MFT +MZC (2)  从式(2)的计算可以得出,阀杆力矩大大的减小。 



3、螺线传动机构设计 

阀座上下各设有2个传动销与传动盘上的4条螺线槽相啮合,螺线槽的螺距为1mm。螺线槽的位置,在阀门开位时阀座上传动销的位置为起始点,逆时针转动90°为螺线槽终点(图2) 。传动盘通过键与阀杆联在一起并随球体转动。在启闭阀门时,球体和传动盘转动,通过传动盘上的螺线槽将动力传到阀座上,使阀座沿轴线产生往复运动。图2 螺线槽结构 高温高压硬密封球阀包括设置在阀体中的球体，阀体的两侧设置有阀盖，两阀盖上分别设有进液通道和出液通道，产品的球体的上端设有阀杆，产品的阀杆向上穿设于固定设置在阀体上侧的散热管中，散热管的上侧设有驱动阀杆上下移动的驱动机构，产品的的阀盖与球体之间设置有弹性硬密封装置。本产品中的弹性硬密封装置为阀门提供了优异的温差动态补偿效果，从而确保了无论当温度升高或降低时球阀都能保持良好的密封性能。同时本产品中的球阀还具有使用寿命长和零泄漏的优点，且能够耐受超高温和超低温，从而广泛适用于超高温、超低温、易燃、易爆和有毒工况等使用条件较为苛刻的环境。
硬密封球阀包括阀体、安装于阀体的金属阀座、与阀座作密封配合的球形阀芯，产品的阀座为本身具有弹性的一端大、一端小的喇叭口形状，产品的阀体中的通道相对于空腔较小，通道与空腔之间形成台阶结构，产品的喇叭口的大口端相抵于台阶结构的凹角处且与阀体之间直接密封配合，产品的喇叭口的小口端能与阀芯直接密封配合。本产品的硬密封球阀，通过设有与阀体直接密封的弹性金属阀座，利用阀座的自身弹性与阀芯进行密封配合，简化了结构，并且可以适应于高温甚至超高温的使用环境。



 4、结语 

本硬密封球阀与现有技术相比具有结构紧凑、简单,体积小和质量轻等特点,此结构还具有双向密封、防火、防静电功能。主要的是实现了球体与阀座之间基本无摩擦,延长了阀门的使用寿命,减小了阀门的启闭力矩。该结构特别适用大口径电动球阀,节能效果非常显著。 与本产品相关论文：禁油脱脂氧气减压阀操作维护