阀座密封的介绍

    构成一个密封,阀芯首先必须完全对中,而且必须全部地接触阀座接合面。
    若阀芯碰到阀座接合面时有轻微的翘起,它将保持倾斜,直到一个更高的阀座密封荷载引起它跳动斜向一边,滑下进入锥形部分并猛撞,使接合面全部接触。这样会使阀座变形,引起泄漏。电动蝶阀过一定时间之后,阀芯的压痕将扩展而形成新的偏心’接近于阀座接触面的360°超出某些阀芯的倾斜角度,阀芯将不能进入应有的位置,而与荷载力无关,所以,在阀座密封之前,预导向和阀芯的对中是必需的。
   电动蝶阀不对中的两种主要形式是不同心〔如图-1-1(a)中所示〕和轴线倾斜〔如图1-1(b)中所示〕。

图1-1 阀芯不对准阀座
(a) 不同心
图1-1 阀芯不对准阀座
(b) 轴线倾斜

    对中
    一个单座上,下双导向的控制阀,阀芯对准阀座,同心对中包含8个零件,而轴线对中需11个零件配合组装,加上操作间隙的考虑。
    人们能很快就注意到精密的机械加工,要求控制阀制造厂来保持这些零件的对准中心。每个零件必须有一个装配和滑动的间隙,允许微小的水平轴线偏移及轻微的倾斜。阀杆的挠性足以使阀芯准确地移动进入阀座接合面,轻轻地接触,保持固有的阀座接触荷载力。
    阀座接合面结构
    平的接合面,垂直于阀芯的轴线,这是用于低压力切断阀和软阀座的控制阀。这种阀不能供高压使用。下面所讨论的更严密的密封是通过一个滑动和抛光的锥形接合面而产生的。锥形的接合面逐渐改变流体的流向,而且是最适于高压降及磨损性场合使用。工业用的控制阀的阀座接合面从15°到45°。更小的角度容易卡住锥体,而角度太大提升效果过大,在高压差下打开时将引起低范围节流的不稳定。总起来说:
    1)45°阀座角应用于常开或常闭阀门是最好的。
    2)30°阀座角在低行程时,供低磨损的场合使用,综合了高阀座密封力和流线型流动之间的关系。
    3)15°阀座角在高压降和有磨损的场合使用是最好的。
    阀座接合面宽度
    对于一个给定的执行机构阀座密封荷载力,阀座接合面的宽度是流路的一个延伸,以增加流动阻力与减小阀座密封力。某些最小的宽度对建立一个严密的密封来说是必不可少的,然而,接合面必需具有足够的支撑强度来承受加压的阀座密封荷载,并且必须有足够的宽度来防止阀芯产生压痕。窄的接合面比宽的接合面更为严密,但以大于最小宽度要求为条件。
    阀座接合面荷裁
    阀座接合面荷载通常用阀座接合面的平均周长、每英寸的直线上所承受力的磅数来表示。荷载可以从25到600磅/英寸变化,给定如下:
    1)25磅/英寸—低压降使用;不要求紧密切断;金属对金属接合面。
    2)50磅/英寸—中等压降使用;希望轻微泄漏(最大Cv的0.1%)。
    3)100磅/英寸—高压降使用,接近滴漏严密级(最大Cv的0.01%)在0.015英寸的宽度上将密封6000磅/英寸2(414bar)的压力降,31不锈钢的30°接合面。
    4) 300磅/英寸—很高的压降使用;滴漏严密级(在0.025英寸的宽度上将密封6000磅/英寸2(414bar)的压力降,440-C不锈钢的20°接合面,硬度55Rc)。电动蝶阀
    5) 600磅/英寸—极高的压力使用。
    上述第3和4项中所说明的在接合面上所承受的阀座密封压力分别近似于13, 000磅/英寸2(897bar)和35,000磅/英寸2(2414bar),这正好低于指定的阀内件材料的屈服点。这些应力垂直于接合面。弹性和塑性变形发生在每个表面的高点,构成了曲折的流路,以限止泄漏。
    对比之下,用于蒸汽的带表面硬化处理阀座的切断阀阀座荷载,其近似的应力可达50,000磅/英寸2(3448bar),或4倍于一个标准的控制阀,其阀座密封荷载为100磅/英寸直线,它使用薄膜式执行机构。
    在低阀杆荷载下,为了获得最好的圆形阀座接合面的接触,应采用:
    1)带整体阀座及套筒的套筒导向式阀内件。为了阀座密封,在滑动的接触中,水平和轴向的对准仅包含两个零件。常规阀内件的对准必须从阀座传递到阀体、上阀盖、导向、阀芯,再返回到阀座:
    2)套筒导向式阀内件,由套筒对准阀座,
    3)阀座与阀体做成整体的;或
    4)在阀座的上面延伸一个薄的柔性阀座唇部,如1-2中所示。

图1-2 用于温度周期性变化的柔性阀座
图1-2 用于温度周期性变化的柔性阀座

    一种径向可膨胀的阀座环的结构示例于图1-3中。在这种结构中,阀座密封角使力形成一个大的径向分量,它使阀座环撑开而顶着挡环。非圆形环的弹出作用使接合面接近于完全接触,在热量急剧的周期性变化的情况下使用可得到滴漏严密级切断。这种结构已经成功地使用在压力降达4400磅/英寸2(3036bar)。大的喇叭形通道也使阀门能适应在磨损场合使用。

图1-3 径向可膨胀的阀座环结构
图1-3 径向可膨胀的阀座环结构