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閘閥中部主動密封理論與結構

來源: 上海閥門時間: 2012-06-07 點擊: 5,369

1．引言

閘閥因其具有流體阻力小、介質流向不受限制、不擾流和啟閉比較省力等優點，被廣泛應用于石油、化工、冶金、制藥、能源和城建等各個行業。隨著技術的發展和人們環保意識的提高，逐漸發現了目前所用閘閥的很多需要改進的地方，而其中部密封結構上的不足，就是這諸多問題中的一個。

2．關于中部密封結構分析

目前所用閘閥，其中部密封結構及原理如圖一所示：其閥桿(3)與填料(4)以及閥蓋(2)之間的密封是靠旋緊螺帽(7)產生壓緊力，通過填料壓板(6)、填料壓套(5)傳遞給填料，產生一定的密封比壓，使閥桿與填料、閥蓋間形成密封。閥體(1)與閥蓋(2)組成了承壓容器，這個容器的上端在閥桿與閥蓋之問，形成了一個敞開點，也就是說，它是一個不全封閉的容器，當介質沿著閥桿與閥蓋之間的間隙泄漏后，以強制的方法，用填料來堵住泄漏的介質而形成密封，我們稱之為堵漏式強制性被動密封理論與結構，我們再做以下定性分析：

由于填料有一定的可壓縮性，也就是說，在其變形過程中，要吸收一定的外力，從而導致如圖二所示：填料的密封力是沿著閥桿軸線方向由外(閥蓋方向)向內(閥體方向)遞減的；而來自介質的泄漏力(圖三)則恰恰與其相反：是由內(閥體方向)向外(閥蓋方向)遞減的，也就是說，介質泄漏力最大的位置正好是密封力最小的，填料的密封作用無法充分發揮，而要達到理想的密封要求，則需要加大所施加的壓緊力，這個力大部分是無功的，反而卻增大了閥桿與填料問的摩擦力，增大了它們之間的無益磨損，并加大了閥門開、關的操縱力矩使密封效果被很快破壞。顯而易見，這種密封理論與結構均不盡合理。

經過詳細的結構分析和理論研究，我們首創了閘閥中部采用自緊式隨機性主動密封的理論，(以下簡稱中部密封理論)并據此設計了相應的結構。

3．方案提出

針對目前所使用閘閥中部密封理論存在的根本問題，我們研究出閘閥中部自緊式隨機性主動密封理論，它的基本概念是：閘閥中部的密封動力來自介質的壓力，并隨其變化而主動調節，使作用在閥桿、填料和閥蓋之間單位面積上的密封力和介質泄漏力沿閥桿軸向填料包容的任一橫截面上都是一對方向相反、大小相等的矢量，從而在理論上保證了閘閥中部的零泄漏。

4．結構設計

將閥體、閥蓋、填料和閥桿等零件組合成一個有機的整體，(圖四)使閘閥殼體作為一個承受內壓的容器，結構更加合理和科學。

為了確保閘閥中部在任何工況下的密封效果，除設置了主動密封結構外，還保留了被動密封機構，使閘閥的中部密封更加可靠。

5．結語

上述的密封理論和結構，經過幾年來的多次實踐證明：是科學、合理的且能確保閘閥安全、可靠、高壽命的運行。目前該項目的核心技術已被中華人民共和國授予發明專利權，專利名稱是：高溫高壓閥桿主動密封機構和采用這種密封機構的閘閥，專利號是：ZL03145406.2。