介绍一种高温高压闸阀——双密封闸阀

闸阀是常用的截断性阀门, 主要用来接通或截断管路中的介质, 不适用于调节介质流量, 闸阀适用的压力, 温度及口径范围较大, 主要优点是:流量阻力小;启闭较省力;介质流量不受限制等。该种双密封闸阀的主要性能是: (1) 公称压力:32MPa; (2) 公称通径:65mm; (3) 工作温度:≤380℃; (4) 适用介质:水、蒸汽、油等。

现在油田输送高压蒸汽管路常用的双闸板三型阀门存在着密封不严、维修不便、使用寿命低等问题, 其主要泄露部位: (1) 阀盖与阀体之间的密封; (2) 阀盖密封函与方头丝杆的密封; (3) 闸板与阀体密封座之间的密封。特别是输送高温高压介质时, 对闸阀的密封要求显得更为重要。根据三型闸阀的泄露部位, 分析泄露的原因, 确定改进方案, 从三型闸阀的密封处进行改进, 以适合高温高压管路输送介质的要求。双密封闸阀结构如图1。结构说明:双密封闸阀由阀体、阀盖、方头丝杆、阀板、曲面密封环、密封座、密封圈楔形块和定位柱等零件组成。闸阀的双头丝杆下端的方头处卡有两个相互对称的阀板, 阀板与方头丝杆为浮动连接, 阀板外侧是具有较强耐磨性和较高的光洁度及平面度的表面;阀板内侧分别铣有卡台和斜面, 卡台上装有与阀板斜面相配合的楔形块。阀体底部中心安装有定位柱, 楔形块和定位柱中心一致。当方头丝杆旋下带动阀板向下移动, 在阀板外侧平面封闭阀座内孔时, 楔形块与定位柱接触, 此时, 阀板在方头丝杆的作用下, 继续下移时, 装在两块闸板中间的楔形块顶住定位杆, 迫使楔形块逆行上移, 由于斜面的作用, 楔形块撑开两块闸板横向移动, 使闸板外侧平面与密封座平面贴合越来越紧, 产生很大的密封力, 达到较高的密封效果。双密封闸阀的阀体与阀盖的内锥面中间装有几何精度和尺寸精度较高的金属密封环, 由于将原来锥形密封面改为曲面密封, 阀体、阀盖与曲面密封环在螺栓组的作用下, 使密封环充分接触变形, 密封可靠。双密封闸阀方头丝杆与阀盖上的填料函装有与之配合的多组石墨密封圈, 底部装有槽形金属垫环, 垫环的凹槽与阀盖开通的小孔相通, 是原有的机械密封变成了压力密封, 改善了密封效果。

双密封闸阀结构改进要点及技术效果:原有的三型闸阀的阀体与阀盖之间放置的密封钢圈的接触面是上下两个环形锥面, 由于接触面积大, 加工的锥度偏差和锥面轮廓度偏差较大;密封弹性变形差, 密封效果不理想, 尤其在高温高压条件下更容易泄漏。因此, 将双锥面密封环改为双曲面密封环, 如图2所示, 这样, 由上下两个曲面与阀体, 阀盖上的两个内锥面接触, 形成线性接触。当螺栓组压紧阀盖时, 金属密封钢圈受压产生弹性变形, 由于是线性接触, 产生的压强大, 密封力大, 密封效果好。

阀杆与阀盖密封函之间采用石墨填料密封, 原有三型阀此处的密封结构是直接填入预制成型的石墨密封圈后装上压套用螺栓组压紧, 由于螺母端面受到挤压, 摩擦力的影响, 存在着压紧密封力不够, 密封圈封闭不严, 有渗漏现象。通过改进, 在阀盖的密封函内先放置一个钢制的凹槽垫圈, 然后再添加石墨密封圈, 然后再把阀盖底部开一个小孔, 斜孔与填料函钢垫凹形槽相通。这样, 当阀体内有介质流通时, 介质压力也通过小孔传送到密封函底部的凹形钢垫上, 使钢垫产生一个向上的压紧力, 挤压石墨圈使其变形, 形成压力密封, 密封效果显著提高, 如图3。当需要停止输送介质时, 关闭阀门。此时闸板压紧阀体中的密封座, 使介质输送截断。原三型阀结构是利用扩张器两侧的四个导向斜面与两块闸板的侧面的导向斜面槽贴合, 在闸板下移关闭的过程中, 通过扩张器导向斜面的作用, 对两侧闸板密封面产生密封力而达到密封效果。应该说, 此种密封结构也趋于合理, 但是扩张器的四个导向斜面与两块闸板上的四个导向斜槽的配合必须达到一致性, 角度误差, 尺寸误差, 多斜面的均一性就显得非常重要, 因此, 加工难度大, 密封力分散不均, 时常出现密封面密封不严, 泄露现象在所难免。改进后, 取消扩张器, 在两块闸板中间放置一个特制的楔形块, 使楔形块完全含在两块闸板中间, 而且, 楔形块外斜面与闸板内斜面充分研合, 由于楔形块放置闸板中心, 并且是浮动的放置, 当楔形块向上移动时, 对两块闸板产生侧向推力, 可以自动调正位置, 力集中、平稳, 使闸板平面与阀座贴合严密, 密封可靠有效。

综上所述, 双密封闸阀的主要创新点是: (1) 改变了原来的扩展器多点斜面压紧结构, 改为楔形块斜面压紧, 改善了闸板对阀座密封力的受力状态, 达到较好的密封效果。 (2) 改进了阀体与阀盖间原来的双锥面密封为双曲面密封, 使刚性密封由面接触变为线性接触, 增大了单位面积上的压力, 从而增强了密封效果。 (3) 利用输送介质产生的压力, 对方头丝杆的密封填料进行了辅助增压, 增加了该处的密封性能。总之, 双密封闸阀结构简单, 密封性能好, 安全可靠, 使用寿命长, 是安装在管路中用于输送各种高低压介质比较理想的闸阀。

摘要：阀门是国民经济建设中使用广泛的一种机械产品。由于介质的压力、温度、流量和物理化学性质的不同, 对装置和管道系统控制要求和使用也不同, 所以, 阀门的种类和规格非常多。随着新的工艺流程和控制要求的出现, 现代技术的应用, 技术参数和技术性能的不断发展, 生产过程自动化要求的需要, 将会对阀门产品提出新的要求。下面介绍一种获得国家发明专利的阀门, 具体地说是一种“双密封闸阀”。

关键词：高温高压闸阀,双密封闸阀