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不銹鋼球閥密封結(jié)構(gòu)探討

不銹鋼球閥一般有縮徑和不縮徑通道兩種結(jié)構(gòu)。無論那種結(jié)構(gòu)，球閥的流阻系數(shù)都比較小。特別是所謂全流量型，即不縮徑的球閥，由于其通道直徑等于管道內(nèi)徑，局部阻力損失只有同等長度管道的摩擦阻力，即在所有閥門中，這種球閥的流阻更小。在火箭發(fā)射及其試驗系統(tǒng)中，要求輸送管道的阻力越小越好。
　　
　　 不銹鋼球閥以其眾所周知的特點，廣泛應(yīng)用于各種管路系統(tǒng)的快速切斷、改變介質(zhì)流向和自動控制，可采用手動、電動或氣動等驅(qū)動方式。圖1為球閥的典型結(jié)構(gòu)（未考慮驅(qū)動方式）。
　　
　　 在球閥的使用性能中，密封性是其主要指標(biāo)之一。從圖1可見，球閥的密封結(jié)構(gòu)主要由三部分組成，其一為主、副閥體間的密封，由密封調(diào)整墊片實現(xiàn)；其二為主閥體與閥桿間的密封，由標(biāo)準(zhǔn)“V”形填料或0形密封圈實現(xiàn)，組成球閥的外密封結(jié)構(gòu)。其三為球體與主、副閥體間的密封，由密封座實現(xiàn)，組成球閥的主密封結(jié)構(gòu)。主密封結(jié)構(gòu)的密封性影響球閥的工作性能，是球閥設(shè)計和制造中關(guān)鍵的密封結(jié)構(gòu)。本文將重點討論球閥主密封的非金屬密封（又稱軟密封）結(jié)構(gòu)問題。
　　
　　 1球閥的密封性要求：
　　
　　 球閥的密封性指標(biāo)由內(nèi)泄漏和外泄漏要求確定，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定非金屬密封球閥的密封性按GB/T13927《通用閥門壓力試驗》的A級執(zhí)行，要求“在試驗持續(xù)時間內(nèi)無可見泄漏”；航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地面氣體管路系統(tǒng)用球閥“在0.05MPa和1.1倍公稱壓力的氣壓條件下，保壓3min，內(nèi)泄漏率應(yīng)不大于3×10-5Pa·m3/s（無氣泡逸出）；在1.1倍公稱壓力的氣壓條件下，保壓3min，外泄漏率應(yīng)不大于1×10-5Pa·m3/s（無氣泡逸出）。”
　　
　　 2影響球閥密封性的主要因：
　　
　　 素影響球閥密封性的主要因素有密封面的粗糙度和球體圓度參數(shù)。眾所周知，無論采用如何先進(jìn)的加工技術(shù)，都不可能完全消除球體的圓度誤差及密封面的微觀缺陷，因此，為了達(dá)到良好的密封效果并保證加工過程可以實現(xiàn)，必須確定合適的密封面粗糙度和球體圓度參數(shù)值。有關(guān)資料推薦，球體密封面的粗糙度Ra值更大允許值為0.4μm；密封座粗糙度Ra值在以聚四氟乙烯為密封材料時更大允許值為0.8μm。球面的圓度公差，按GB/T1184附表2的6級精度較為合適。
　　
　　 3球閥主密封結(jié)構(gòu)分析:
　　
　　 期的球閥，一般采用金屬材料作為密封結(jié)構(gòu)（又稱硬密封），隨著工程塑料技術(shù)的發(fā)展，尤其是聚四氛乙烯的出現(xiàn)，使球閥密封結(jié)構(gòu)有了一種較為理想的密封材料。常見的球閥主密封結(jié)構(gòu)的軟密封形式有剛性密封座、帶彈性元件的密封座、聚四氟乙烯唇式密封座和彈性脹圈與聚四氟乙烯唇式密封座組成的組合型密封座等形式。唇式密封座具有的唇形結(jié)構(gòu)，使其具有較好的彈性，在使用中可保證密封面的預(yù)壓縮量并可對密封面的預(yù)壓縮量進(jìn)行補償而優(yōu)于剛性結(jié)構(gòu)。但使用中發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯的彈塑性變形能力及在溫度變化條件下的穩(wěn)定性仍不十分理想，且具有較大的冷流趨向；同時，由于球閥的使用壓力變化范圍較大，因此，采用聚四氟乙烯作為密封材料制成的唇式密封座，在較低壓力條件下或長期使用中仍易產(chǎn)生泄漏。解決這一問題的方式為采用彈性脹圈與聚四氟乙烯唇式密封座組成的組合型密封座，它可依靠金屬材料彈性脹圈良好的彈塑性變形能力，增強其整體的彈塑性變形能力和補償能力，提高球閥的密封能力.

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