保温夹套球阀结构改进措施

之前介绍SY42AX煤矿水管路减压阀应用案例，现在介绍保温夹套球阀结构改进措施随着国内工业的不断发展，对管线上使用的保温球阀的需求也随之增加，对保温球阀的要求也越来越高，用户选用保温球阀时，特别关注该阀有没有具有良好的密封性能以阻止介质的泄漏。由于进口保温球阀的可靠性较好，因此用户对重要部位多采用进口保温球阀，但是进口保温球阀价格昂贵，交货周期较长，售后服务不方便，严重影响整套管线的运作。为了减少管线费用，实现保温球阀的国产化，国内厂家也不断在国产保温球阀的质量上、密封可靠性上精益求精，力求代替进口保温球阀。本文就针对保温球阀在耐高温问题上进行分析并提出改进措施。 保温球阀有两阀座密封L型结构和四阀座密封T型结构两种，用户可根据工况实际情况选择类型，该三通保温球阀具有造型美观，结构紧凑合理，它不仅可实现介质流向的切换，也可使三个通道相互连通，同时也可关闭任一通道，使另外两个通道连通，灵活控制管路中介质的合流与分流。
 
保温球阀产品应用：
保温球阀特别适合于石油、化工、冶金、制药、食品等各类系统中输送常温下会凝固的高粘度介质，防止介质结晶。 由于采用了夹套保温。即使外界温度降到零度以下，保温球阀仍操作灵活保证输油管道能断开，其优点是一般控制阀门所没有的。它是重油输送管道理想的控制阀门。根据用户需要夹套注入蒸气、导热油、冷却水、冷气等。使用整个保温夹套球阀长温或降温达到所需要的温度。



1、保温夹套球阀结构改进措施提出问题

目前现有技术领域中的保温球阀也称夹套球阀，是在球阀的基础上焊装金属夹套，夹套与阀体之间构成保温通道，通道内注入蒸汽或其他保温介质，确保阀内介质能够正常工作。保温球阀具有良好的保温特性，且阀门的通径与管径一致，同时又能有效地降低管路中介质热量损失。主要用于石油、化工、冶金、制药、食品等各类系统中，以输送常温下会凝固的高粘度介质。 夹套保温球阀该产品具有良好的保温保冷特性,且阀门的通径和管径一至,介质呈直线流动，阻力小，适合容易凝固、高粘度的液体介质。同时又能有效降低管路中介质的热量损失。整体式夹套设计，更能均匀地保温、保冷。夹套、阀体外侧与夹套接管焊接，允许蒸汽或冷水的压力为1MPa。主要用于石油、化工、制药、食品等各类系统中，以输送常温下会凝固的高粘度介质。

因受阀门密封结构及其相对应的密封材料的制约，其使用的温度小于200℃。而且长时间在200℃的工况下使用，寿命较短。虽然阀座方面可选用短时间能耐300℃的高强度石墨材料，但阀门中还有许多需要密封的部位仍无法在高温场合下密封，特别是径向密封方面，高强度石墨材料不适宜做径向密封。通常的保温球阀径向密封是采用O形圈密封结构，这样整台阀门的使用温度直接受到O形圈使用温度的制约，目前保温球阀上使用的O形圈是氟橡胶，而氟橡胶的使用温度在200℃以内，且不能在这极限温度内使用。远远不能满足市场中许多介质的要求，如工况介质为松香时，其要求保温球阀的使用温度为300℃，这样才有利于松香介质获得较为理想的流动性，传统中用O形圈作为密封零件时，就无法满足其要求。 传统的保温夹套球阀常常采用螺纹旋压阀座的结构进行密封切断，阀座靠下面的柱型弹簧及介质共同作用，以确保球芯与阀座紧密结合防止阀门内漏，而阀体之间的垫片往往采用金属加四氟的双重密封垫片共同作用以防止阀门外漏。另外由于保温夹套球阀常常用于粘稠、易凝固带有腐蚀性介质的工况，所以传统保温夹套球阀在普通的球阀上套设一层夹套，使其具有保温加温的功能，其球芯、阀座工艺为在不锈钢基体上热喷焊硬质合金，以达到提高其表面硬度的效果。此结构在理论上能够满足保温夹套球阀的特殊工况，但在实际的运用中发现其稳定性差、驱动力矩大、易外漏及阀座球芯的硬面层易剥落、损伤等缺点，螺纹旋压阀座的螺纹会被介质塞满、凝固，一旦阀门需要拆修就非常困难，这样势必影响其安全性能和使用寿命，其效果不能让人满意；其主要原因为传统的保温夹套球阀介质粘连在球芯、阀座、阀杆上，阀门容易扭曲、卡死，其结构、工艺及密封垫片都不能满足其在介质具有腐蚀性且常温下易凝固的工况下使用的要求。因此，就需要对现有的保温夹套球阀进行改进，使其结构简单、使用方便，便于装配及拆卸，有利于保证其安全性能和使用寿命。

保温夹套球阀结构改进措施保温夹套球阀制造标准：

设计标准	ASME B 16.34 GB/T 12224
结构长度	ASME B 16.10 GB/T 12221
连接法兰	ASME B 16.5 JB/T 79
驱动方	手动、电动、气
试验和检验	JB/T9092 API 598
适用介质	重油、胶类等易凝固介质

主要零部件材质：

序号	零件名称	材 质
		GB	ASTM
1	夹套	25	A105
2	阀座	WCB	A216-WCB
3	阀体	25	A105
4	密封圈	PTFE、对位聚苯
5	球体
6	阀杆	1Cr13	A247-410
7	填料	柔性石墨
8	填料压盖 Gland	WCB	A216-WCB

2、保温夹套球阀结构改进措施改进措施

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,可调式减压阀根据保温球阀存在的问题，确定对保温球阀的密封材料和结构进行改进。 对阀门的需求量大幅增加，特别是对石油、化工、制药等行业中的易凝固、易结晶的介质的管线输送问题提出了很高的要求，它要求阀门泄漏低、启闭灵活、使用寿命长并具备保温的功能。传统的保温夹套球阀由于其自身结构及密封材料的缺陷导致其使用寿命、稳定性都不如人意，一旦阀门出现外漏或者内漏势必管道内的介质将由阀体与球芯、阀座之间的间隙流入下游管路或装设场所，以至丧封功能，若管内的液体为化学药剂或易燃物质时，外泄的液体势必会造成更大的灾害；故如何提高保温夹套球阀的使用寿命及稳定性，则为业者研发的目的。



（1）首先对图1在支承圈与阀体之间，通常采用O形圈作径向密封的结构进行改进，取消采用O形圈的密封结构，在图2支承圈上直接加工出台阶结构使支承圈与阀体之间组成密封腔．在密封腔内装上耐高温的柔性石墨材料的密封圈，在密封圈后面加装一个带锥截面的垫圈，垫圈后面装上结构的螺塞，这样通过旋紧螺塞，螺塞将力传递给垫圈，垫圈的锥截面将挤压密封圈，密封圈产生变形，使其在径向内外贴紧支承圈和阀体，从而使保温球阀在径向获得耐高温的密封结构，同时，通过旋紧螺塞，使球体与阀座之间产生预紧密封力，使其获得密封。

（2）在阀座密封结构上亦做出相应的改进，采用镶入式结构，将阀体及支承圈挖出凹槽，凹槽底端装入密封性能优越且耐高温的柔性石墨，既能起到阀座底端的密封作用，又能起到各密封副之间因热胀冷缩的补偿作用。在柔性石墨上面装上耐高温的金属阀座，使用温度可提高到425℃以内长时间使用，从而解决了保温球阀不能在200℃以上长时间使用的局面。并且还可根据实际工况的要求选用不同材质的阀座。

（3）在图1中起排泄作用的底端接管与堵头是螺纹连接，当温度升高时，螺纹部分的密封很难保证，决定取消堵头，在图2中与底端接管连接的堵头换上台阶式排污堵头，连接端用缠绕垫进行密封，确保底端的密封可靠性。



3、结语

通过改进保温球阀的密封结构，密封性能优良，特别是改进后的柔性石墨代替了O形圈，在温度≤425℃的工况上得到广泛使用。随着国内工业水平的发展和技术进步，其性能将不断提高，应用范围将不断扩大。保温球阀是根据市场需求而改进设计制造的，该阀门具有整体结构紧凑、操作方便、密封可靠和寿命长等特点，目前该保温球阀在用户使用工况中运行良好，各项性能指标均达到设计要求。对容易凝固、高粘度的液体介质具有优良的性能，特别适用于松香之类的稠质介质。与本文相关的论文：自力式煤气调压阀组​