陶瓷球阀阀座密封面结构的设计

金克雨

(中国伯特利阀门集团有限公司，浙江温州325105)

摘要：  详细介绍了浮动式软密封球阀，在灰浆管道中使用；球阀阀座的破坏过程及硬密封球阀在干灰管道中的失效形式。提出对软和硬密封球阀阀座的改进，形成了软硬结合的膨胀式密封。

关键词：阀座；增压装置

Abstract: This paper introduces in detail the usage of soft-sealing floating ball valve in the mortar pipes, the destructive process of ball valve seat and the ineffectiveness of hard-sealing ball valve in the dry mortar pipes, and therefore can serve as reference for the design on the soft and hard-sealing seat of ball valve, forming to the expansible seal that combined with soft and hard type available.

Key words：Ball valve, seat, sealing

作者简介：金克雨，伯特利阀门集团副总经理，阀门工程师，省级技术研发中心带头人。

1. 概述

陶瓷球阀是适用于电厂、矿山、冶金、化工等行业的灰浆和干灰管路中，用于液固、气固两相介质输送系统中做启闭装置；阀门阀座密封面的结构形式，直接影响到阀门的质量和使用寿命。由于普通陶瓷球阀的阀座密封面通常采用PTFE材料制作，阀门开启过程中，因颗粒对阀座密封面的撞击，PTFE密封面很容易被擦伤，密封面被破坏。阀门出现严重的内部泄露，阀体内腔产生结垢。严重时，阀门的启闭都很困难，进一步地发展阀门就失去作用。经过走访用户得到这一信息；通过对失效阀门地分析，改进了阀座密封结构的设计，解决了陶瓷球阀的内部泄漏问题。

2. 分析

通常陶瓷球阀的阀座密封面采用的结构是在浮动支架套筒上加工的环形槽内压入PTFE矩形圈，然后经过精加工装配到阀体中而成。PTFE阀座具有一定的弹性，对球面密封面精加工过程中形成的微观不平度具有一定的补偿能力；PTFE阀座密封面的密封性能可靠。由两个O形密封圈地作用形成的浮动阀座。浮动阀座密封面与球体密封面之间的密封副依靠压力的相互作用形成密封比压。图（1）这种结构的密封性能主要取决于设计时，阀座密封面的结构形式和弹簧的压缩量以及阀座密封面与球体密封面的加工精度；在同等条件下，如果弹簧的压缩量小密封比压就小，密封性能就差，弹簧的压缩大密封比压就大，密封性能就好，所以阀门的密封主要是依靠密封比压实现的。在灰渣管道中运行的阀门：阀门启闭过程中，阀门出口端阀座密封面迎面正面对着介质，介质连续不断地对密封面进行冲蚀、磨损、擦伤、撞击，有的灰渣会嵌入PTFE矩形密封圈，密封面变窄、密封比压升高；密封面易被挤裂阀门密封失效。阀门进口端在开启过程中，同样受到介质连续不断地对进口端密封面进行磨损、擦伤密封面易被挤裂阀门密封失效。虽然浮动支架套筒阀座PTFE密封结构形式简单密封可靠，可是PTFE很难保证在灰渣水或干灰中的应用；原因在于球阀经常90度旋转启闭，特别是阀门在关闭时，介质作用在球体上的推力，在球阀启闭时，这种推力转移到介质和介质颗粒的速度上，向阀座密封面（PTFE）冲撞、磨损、擦伤；很快阀座密封面（PTFE）失效。阀座（最先开启的部位）磨损特别严重，时间一长介质入口端的阀座密封面同样泄漏，结果在阀体内腔产生内部泄漏，体腔内部形成了介质流，由于介质的流动又产生了涡流，所以在阀体和球体上形成结垢，时间一长阀门也就失效。

陶瓷球阀应用于干灰（气、固相）系统管道中，因为干灰是具有一定粘性的粉体，还具有渗透性；陶瓷球阀应用于气固相粉体的输送管道中，阀座密封面我们采用的是硬密封，

图（3）阀门在启闭过程中，硬密封面能将球体密封面上的干灰和固体颗粒拔离球体密封面；因此硬密封阀座具有清洁球体密封面的功能，由于密封面在加工过成中，产生尺寸公差和形位公差形成密封面的微观不平度，硬密封面对微观不平度不能进行有效地补偿。阀门球体密封面和阀座密封面又受到介质的作用力推动干灰从密封面的一侧，向密封面的另一侧渗透；由于长期的渗透阀座密封面和阀体遭受磨损，在阀座密封面和阀体，特别是在阀体，形成沿密封面宽度（球体通经）由浅变深由宽变窄的风沟，有的能将阀体搞穿造成阀体外漏。